Hightech-Baustoff Holz

Transkript

1 Hans Joachim Blaß Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine Holzbau und Baukonstruktionen KIT KIT Universität des des Landes Baden-Württemberg und und nationales Forschungszentrum in in der der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Kohlelager Kraftwerk Brindisi

3 Kohlelager Kraftwerk Brindisi

4 Kohlelager Kraftwerk Brindisi

5 Sozialwohnungen Mailand CLT Photo: Rossi

6 Sozialwohnungen Mailand Photo: Rossi

7 Sozialwohnungen Mailand Photo: Rossi

8 Sozialwohnungen Mailand Photo: Rossi

9 Anforderungen an Brettschichtholz EN Abschnitt 5.1 (Seiten 18 bis 27): Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte Abschnitt 5.1.1: Allgemeines: Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte werden entweder auf der Basis des Querschnittsaufbaus und der Materialeigenschaften der Bretter und Keilzinkenverbindungen bestimmt. Alternativ werden Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte auf der Basis von Versuchen an Brettern, Keilzinkenverbindungen und Brettschichtholzbauteilen bestimmt. Abschnitt 5.1.2: Holz: Bretter für Brettschichtholz müssen nach EN festigkeitssortiert sein

10 Abschnitt 5.1.3: BS-Holz-Materialeigenschaften Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte nach Abschnitt mit standardisierten Aufbauten Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte nach Abschnitt mit beliebigen Aufbauten und dokumentierten Eigenschaften der Bretter und Keilzinkenverbindungen Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte auf der Basis von Versuchen an Brettern, Keilzinkenverbindungen und Brettschichtholzbauteilen nach Abschnitt

11 Abschnitt 5.1.3: BS-Holz-Materialeigenschaften Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte werden entweder durch Bezug auf Tabelle 4 oder 5 deklariert oder durch eine eigene Festigkeitsklasse des Herstellers. Bezug auf Tabelle 4 oder 5: z.b. GL 32c oder GL 24h für symmetrisch kombinierte oder homogene Aufbauten

12 Tabelle 5 Festigkeitsklassen homogenes BS-Holz H.J. Blaß

13 Wichtige Unterschiede zu DIN 1052: Neue Festigkeitsklassen GL 20h, GL 22h, GL 26h, GL 30h GL 36h ist nicht mehr angegeben

14 Neues Modell für die Biegefestigkeit (Frese) Biegefestigkeit ist abhängig von der Brettzugfestigkeit f t,0,l,k und der Keilzinkenbiegefestigkeit f m,j,k

15 Wichtige Unterschiede zu DIN 1052: Neue Festigkeitsklassen GL 20h, GL 22h, GL 26h, GL 30h GL 36h ist nicht mehr angegeben Die charakteristische Zugfestigkeit f t,0,g,k beträgt jetzt 80% anstelle von 70 % der Biegefestigkeit f m,g,k Die charakteristische Druckfestigkeit f c,0,g,k beträgt jetzt für alle Festigkeitsklassen 100% der Biegefestigkeit f m,g,k Die charakteristische Druckfestigkeit f c,90,g,k beträgt einheitlich 2,5 N/mm² Der Elastizitätsmodul E 90,g,mean beträgt einheitlich 300 N/mm², der Schubmodul G g,mean 650 N/mm²

16 Abschnitt 5.1.3: BS-Holz-Materialeigenschaften Die charakteristische Biegefestigkeit gilt für BS-Holz mit einer Querschnittshöhe von 600 mm und einer Lamellendicke von 40 mm Für kleinere Querschnittshöhen als 600 mm darf die Biegeund Zugfestigkeit mit k h, für kleinere Lamellendicken als 40 mm darf die Biegefestigkeit mit k erhöht werden: Eurocode 5, 3.3: k h = min Ł 600 h ł 0,1 ;1,1 EN 14080, 5.1.3: k = min Ł 40 t ł 0,1 ;1,

17 Querschnittsaufbau homogenes BS-Holz und Mindestbiegefestigkeit Keilzinkenverbindung Tabelle 3 Festigkeitsklasse des BS-Holzes Festigkeitsklasse der Lamellen

18 Biegefestigkeit homogenes BS-Holz GL 24h GL 30h GL 32h

19 Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte für T-Klassen Tabelle

20 Tabelle 4 Festigkeitsklassen kombiniertes BS-Holz H.J. Blaß

21 Querschnittsaufbau kombiniertes BS-Holz Außenbereich Zwischenbereich Innenbereich Zwischenbereich Außenbereich

22 Tabelle H.J. Blaß

23 Querschnittsaufbau kombiniertes BS-Holz Der Außenbereich muss für standardisierte Aufbauten den Querschnittsanteil aus Tabelle 2 umfassen, für alle Querschnittsaufbauten mindestens jedoch eine Lamelle für Aufbauten mit bis zu 10 Lamellen und mindestens zwei Lamellen für Aufbauten mit mehr als 10 Lamellen

24 Überprüfung durch Biegeversuche EN 14080: f m,g,k = 26,3 N/mm²

25 Überprüfung durch Biegeversuche EN 14080: f m,g,k = 38,1 N/mm²

26 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Eigene Festigkeitsklasse des Herstellers: z.b. GL 29 HerstellerA z.b. GL 28ca für unsymmetrisch kombinierte Aufbauten z.b. GL 24cs für aufgetrenntes BS-Holz (Spaltware) z.b. GL 24ziegelförmig verklebt für BS-Holz aus nebeneinander liegenden Brettern

27 Unsymmetrisch kombiniertes BS-Holz Trägeraufbauten in den Tabellen 2 und 3 der EN betreffen nur symmetrisch kombiniertes oder homogenes Brettschichtholz. In unsymmetrisch kombinierten Querschnittsaufbauten darf der Biegespannungsnachweis in der äußeren Biegedruckzone entfallen, falls: Der Unterschied der Biegefestigkeit zwischen der äußeren Biegedruckzone und der benachbarten Zone beträgt höchstens 8 N/mm². Das Verhältnis der E-Moduln der äußeren Biegezug- und Biegedruckzone beträgt höchstens 1,

28 Kombination von 25 % GL 32h und 75 % GL 24h -27,7 N/mm² 11,9 N/mm² 15,2 N/mm² 32,0 N/mm²

29 Kombination von 25 % GL 32h und 75 % GL 24h -24,0 N/mm² 10,4 N/mm² 13,2 N/mm² 27,8 N/mm²

30 Simulation der Festigkeit und Steifigkeit von BS-Holz Anzahl der L40 Lamellen zwischen 0 und

31 Simulation im Vergleich zur Verbundtheorie GL 32h / GL 24h

32 Simulation im Vergleich zur Verbundtheorie GL 32h / GL 24h

33 Simulation im Vergleich zur Verbundtheorie GL 32h / GL 24h

34 BSH aus Eiche: Z oder Z b/h bis 160/400 mm L bis 12 m

35 BSH aus Eiche

36 BSH aus Buche: Z b/h bis 160/600 mm (Buche) bzw. 160/900 mm (hybrid)

37 BSH aus Buche: Z b/h bis 160/600 mm (Buche) bzw. 160/900 mm (hybrid)

38 BSH aus FSH aus Buche: Z b/h bis 300/600 mm

39 FSH aus Buche: Z

40 BSH aus FSH aus Buche: Z

41 Vergleich von Festigkeitseigenschaften Querdruck fc,90,k % Schub fv,k % GL 24h Fichte BSH Eiche Zug ft,k % GL 40c Buche Biegung fm,k % BSH aus FSH Buche Festigkeit in N/mm²

42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

43 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Charakteristische Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte der Bretter werden aus Tabelle 1 entnommen oder die Zugfestigkeit, der E-Modul und die Rohdichte werden nach EN 408 und EN 384 bestimmt. Tabelle

44 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Die charakteristische Biege- oder Zugfestigkeit der Keilzinkenverbindungen wird vom BS-Holzhersteller deklariert und durch Versuche überprüft. Die Festigkeitseigenschaften des homogenen BS-Holzes werden nach Tabelle 6 bestimmt

45 Tabelle

46 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Die Biegefestigkeit des homogenen BS-Holzes wird in Anhängigkeit der Zugfestigkeit der Bretter f t,0,l,k und der Keilzinkenbiegefestigkeit f m,j,k bestimmt. m,g,k 0,75 0,65 t,0,l,k m,j,k t,0,l,k f = - 2,2 + 2,5 f + 1,5 (f / 1,4 - f + 6) Die Gleichung zur Bestimmung der Biegefestigkeit ist nur für bestimmte Kombinationen der Zugfestigkeit der Bretter f t,0,l,k und der Keilzinkenbiegefestigkeit f m,j,k gültig. 1,4 f f 1,4 f + 12 t,0,l,k m,j,k t,0,l,k

47 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Höhere Keilzinkenbiegefestigkeiten dürfen nicht in Rechnung gestellt werden

48 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Die Zugfestigkeit des homogenen BS-Holzes f t,0,k wird zu 80% der Biegefestigkeit f m,g,k bestimmt. Die Druckfestigkeit des homogenen BS-Holzes f c,0,k wird zu 100% der Biegefestigkeit f m,g,k bestimmt. Die übrigen Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte des homogenen BS-Holzes werden analog zu Tabelle 5 bestimmt

49 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Die Festigkeits-, Steifigkeits- und Rohdichtekennwerte des kombinierten BS-Holzes werden nach der elastischen Verbundtheorie bestimmt. Die unterschiedlichen Lamellenbereiche des kombinierten BS-Holzes werden im Hinblick auf Festigkeits-, Steifigkeitsund Rohdichtekennwerte wie homogenes BS-Holz betrachtet. Die Nachweise sind an allen maßgebenden Stellen im Querschnitt zu führen

50 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Außenbereich: T21 mit f m,j,k = 35 N/mm² Zwischenbereich: T14 mit f m,j,k = 28 N/mm² Innenbereich: T11 mit f m,j,k = 22 N/mm² Zwischenbereich: T14 mit f m,j,k = 28 N/mm² Außenbereich: T21 mit f m,j,k = 35 N/mm²

51 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Außenbereich: f m,g,k = 29,0 N/mm² Zwischenbereich: f m,g,k = 23,4 N/mm² Innenbereich: f m,g,k = 19,9 N/mm² m,g,k 0,75 0,65 t,0,l,k m,j,k t,0,l,k f = - 2,2 + 2,5 f + 1,5 (f / 1,4 - f + 6)

52 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile Lamelleneigenschaften Bereichseigenschaften E- Modul Rohdichte E- Modul Zugfestigkeit Keilzinkenbiegefestigkeit Biegefestigkeit Zugfestigkeit Druckfestigkeit Rohdichte Bereich Festigkeitsklasse f t,0,i,k E t,0,i,mean r I,k r I,mean f m,j,k f m,g,k f t,0,g,k f c,0,g,k E 0,g,mean r g,k [N/mm²] [N/mm²] [kg/m³] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [kg/m³] Außen T21 (C35) 21, ,0 29,0 23,2 29, Zwischen T14 (C24) 14, ,0 23,4 18,7 23, Innen T11 (C18) 11, ,0 19,9 15,9 19, Zwischen T14 (C24) 14, ,0 23,4 18,7 23, Außen T21 (C35) 21, ,0 29,0 23,2 29,

53 Berechnung mit der Verbundtheorie b/h = 100/600 Außenbereich: f m,g,k = 29,0 N/mm² Zwischenbereich: f m,g,k = 23,4 N/mm² Innenbereich: f m,g,k = 19,9 N/mm² M = 168 knm M/W = 28,0 N/mm² fi GL 28c

54 Berechnung mit der Verbundtheorie b/h = 100/600 E 0,mean = N/mm² f c,0,g,k = 29,0 N/mm² E 0,mean = N/mm² f c,0,g,k = 23,4 N/mm² E 0,mean = 9450 N/mm² f c,0,g,k = 19,9 N/mm² maxe 0,mean / f c,0,k = 11550/23,4 f c,0,g,k 23, = ( ) = 24,3 N / mm²

55 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile - Alternative Außenbereich: T21 mit f m,j,k = 39 N/mm² Zwischenbereich: T11 mit f m,j,k = 22 N/mm² Innenbereich: T11 mit f m,j,k = 22 N/mm² Zwischenbereich: T11 mit f m,j,k = 22 N/mm² Außenbereich: T21 mit f m,j,k = 39 N/mm²

56 Individuelle Querschnittsaufbauten und Festigkeitsprofile - Alternative Lamelleneigenschaften Bereichseigenschaften E- Modul Rohdichte E- Modul Zugfestigkeit Keilzinkenbiegefestigkeit Biegefestigkeit Zugfestigkeit Druckfestigkeit Rohdichte Bereich Festigkeitsklasse f t,0,i,k E t,0,i,mean r I,k r I,mean f m,j,k f m,g,k f t,0,g,k f c,0,g,k E 0,g,mean r g,k [N/mm²] [N/mm²] [kg/m³] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [N/mm²] [kg/m³] Außen T21 (C35) 21, ,0 30,2 24,2 30, Zwischen T11 (C18) 11, ,0 19,9 15,9 19, Innen T11 (C18) 11, ,0 19,9 15,9 19, Zwischen T11 (C18) 11, ,0 19,9 15,9 19, Außen T21 (C35) 21, ,0 30,2 24,2 30,

57 Berechnung mit der Verbundtheorie b/h = 100/600 - Alternative Außenbereich: f m,g,k = 30,2 N/mm² Zwischenbereich: f m,g,k = 19,9 N/mm² Innenbereich: f m,g,k = 19,9 N/mm² M = 169 knm M/W = 28,2 N/mm² fi GL 28c

58 Spaltware BS-Holz darf nachträglich in zwei oder drei Teilquerschnitte aufgetrennt werden

59 Spaltware Die Festigkeitseigenschaften dürfen wie für das ursprüngliche BS-Holz angenommen werden, wenn die Festigkeitssortierung gewährleistet, dass die Brettfestigkeiten auch in den aufgetrennten Streifen erreicht wird. Anderenfalls darf die Biegefestigkeit f m,s,k des aufgetrennten BS-Holzes berechnet werden, falls folgende Bedingungen erfüllt sind: Die charakteristische Brettzugfestigkeit f t,0,l,k liegt zwischen 18 N/mm² und 30 N/mm²; Der Unterschied der charakteristischen Brettzugfestigkeit f t,0,l,k zwischen den Lamellen des inneren und äußeren Querschnittsbereichs beträgt höchstens 8 N/mm²

60 Spaltware Die Biegefestigkeit f m,s,k des aufgetrennten BS-Holzes darf dann berechnet werden zu: f m,s,k 96 = fm,g,k - + f -6 t,0,l,k 4 inn / mm² f m,s,k = f - m,g,k 96 f -6 t,0,l,k in N / mm²

61 Spaltware Der mittlere E-modul ist um 500 N/mm² abzumindern. Die übrigen Eigenschaften sind nach Tabelle 6 zu berechnen. Beispiel für GL 28h aus Brettern T18: f m,s,k 96 = = 24 N / mm² 18-6 f m,s,k 96 = 28 - = 20 N / mm²