Holzstützen tragen Kranbahn. technik. bautafel

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1 Die drei Kranbahnen werden von eingespannten Stützen in Holzbauweise getragen. Aufgrund der hohen Lasten entschied man sich für eine Einspannung durch Verguss in Stahlbetonfundamente. Aber natürlich wollte man auch zeigen, was im Holzbau möglich ist. bautafel Holzstützen tragen Kranbahn Hallenbau Ein Ingenieurholzbauunternehmen stellte seine Halle mit eingespannten Stützen aus Holz her. Diese sorgen nicht nur für die Queraussteifung, sondern tragen auch den Hallenkran. Angela Trinkert Bauherr Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG, Schwäbisch Hall Architektur Werner Mahl, Schwäbisch Hall Tragwerksplanung Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG, Schwäbisch Hall Prüfingenieur Blaß & Eberhart GmbH, Karlsruhe 16 bauen mit holz

2 Bild: Werner Mahl Die neue Halle wurde direkt neben die bestehende Halle gesetzt. Sie ist unterteilt in eine Haupthalle, in der unter anderem der Hallenkran untergebracht ist, und eine Nebenhalle, in der das geklebte Holz aushärtet. Wenn sich ein Holzbauunternehmen eine neue Halle baut, greift es selbstverständlich zu dem Werkstoff Holz. So auch die Firma Schaffitzel Holzindustrie GmbH + Co. KG in Schwäbisch Hall, als sie sich eine neue Produktionshalle baute. Das Besondere: In dieser Halle wurden selbst die eingespannten Stützen aus Holz erstellt. Gewöhnliche Pendelstützen reichten für die Abtragung der Kräfte nicht aus, da in der Halle für den Transport von geleimten Holzbauteilen die Installation einer Kranbahn notwendig war. Eingespannte Holzstützen können im Fußpunkt mit einer Einspannung durch Verguss, mit eingeleimten Gewindestangen mit eingeschlitztem Stahlteil oder mit einem Anschluss zweiteiliger Stützen mit innenliegendem Stahlprofil bzw. Induoankern (siehe BAUEN MIT HOLZ 12/2011) ausgeführt werden. Die letzteren Möglichkeiten bieten sich unkompliziert für kleinere Hallen mit geringeren Kranbahnlasten an. Eine bauaufsichtliche Zulassung ist nicht notwendig, da der Anschluss nach Norm berechnet werden kann. Bei dieser Halle entschied man sich jedoch für die Einspannung der Stützen durch Verguss in Stahlbetonfundamenten.. Zum einen fallen aufgrund von drei Kranbahnen hohe Lasten an (je 5 to), zum anderen wird diese Art von eingespannten Stützen in Längs- und Querrichtung eingespannt, was bei stählernen Fußpunkten nicht möglich ist. Da bei dieser Halle die Stützen in der Innenachse angeordnet sind, bot sich die Einspannung durch Verguss an. Außerdem wollte die Firma Schaffitzel demonstrieren, was im Ingenieurholzbau machbar ist und dass Hallen gänzlich in Holz hergestellt werden können. Die Zulassung für diese Methode liegt bereits seit 1984 vor und wurde letztmals 2011 aktualisiert (Z Stützen aus Brettschichtholz zur Einspannung durch Verguss in Stahlbetonfundamente ). Dennoch wird sie im Holzbau selten angewandt. Herkömmlicherweise greift man häufig auf eingespannten Stützen aus Stahlbeton zurück. Nur das Dachtragwerk, das auf den Stützen lagert, wird dann aus Holz gefertigt. Doch warum nicht die gesamte Wertschöpfung beim Holzbauer lassen? Eine eingespannte Stütze aus Holz hat den Vorteil, dass sie leichter ist als eine Betonstütze und sich schneller montieren lässt. Die Kräfte können bei einer eingespannten Stütze durch Verguss direkt von der Holzstütze in die Fundamente eingeleitet werden und brauchen, da auf einen Stahlfuss verzichtet werden kann, keinen Umweg über Verbindungsmittel in Stahlprofile zu gehen. Fuß ist gut geschützt Die Stütze ist im Fußbereich mit Epoxidharz beschichtet. Dies ist eine von meh

3 Die Füße der eingespannten Stützen wurden mit Epoxidharz beschichtet, damit sie vor Feuchtigkeit geschützt sind. Das Harz muss bis mindestens 50 mm über Fundamentoberkante und bis Fußbodenoberkante gezogen werden. Bild: BAUEN MIT HOLZ reren Möglichkeiten, die die Zulassung regelt, um den Fußpunkt vor Feuchte zu schützen. Alternativ wäre auch eine Ummantelung aus Kupfer-, Zink- oder Stahlblech möglich gewesen. Als Träger für die Epoxidbeschichtung dient Glasfasergewebe. Das Epoxidharz wurde in zwei Arbeitsgängen mit einer Dicke von je 1,2 mm aufgebracht. Es umhüllt den gesamten Einspannbereich, einschließlich der Stirnflächen und musste mindestens 50 mm über Fundamentoberkante bzw. Bodenplatte hochgezogen werden. Die Stützenkanten wurden vor der Beschichtung mit einem Radius von etwa 30 mm abgerundet, da sich das Harz von scharfen Ecken aufgrund von Oberflächenspannung und Schrumpfung wegziehen würde. Durch Verguss eingespannte Stützen aus Brettschichtholz sind nur in den Nutzungsklassen 1 und 2 zulässig. Sie dürfen keinerlei Nässe ausgesetzt werden, die Fundamentsohle muss mindestens 0,5 m über dem Grundwasserspiegel liegen, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen Die Haupthalle ist mit elf Rahmenkonstruktionen aus eingespannten Stützen in der Mittelachse und gelenkig gelagerten Stützen in den Randachsen aufgebaut. 18 BAUEN MIT HOLZ

4 wurden, um das Grundwasser vom Fundament fernzuhalten. Die eingespannten Stützen sind im oberen Bereich ausgeklinkt. Dort werden die Schienen der Kranbahn aufgelegt und befestigt. Die Verbindung zwischen Stützen und Dachbinder erfolgt mit einem Gabellager. Moderner Hallenbau für den Holzbau Die Halle, die sich die Firma Schaffitzel baute, beherbergt eine hochmoderne Produktionsanlage, mit der Brettschichtholzbinder bis zu 45 m Länge erstellt werden können. Die Kompaktkeilzinkenanlage, fräst beleimt und presst die Lamellen in derselben Position. Vorab sortiert ein Roboter die Lamellen und bestimmt die jeweilige Lage im Binder. Die Halle misst m mit einer Gesamtfläche von m². Sie unterteilt sich in eine Haupthalle von 80 m 36 m, in der der Hallenkran und der Sortierroboter untergebracht sind, und eine Nebenhalle, in der die geleimten Binder aushärten. Eine Brandwand trennt die neue Halle von den bestehenden Abbundhallen. Außenwände und Dach sind mit 100 mm dicken Sandwichelementen bekleidet. Die Haupthalle ist zweischiffig mit einer Rahmenkonstruktion aus eingespannten Stützen in der Mittelachse und gelenkig gelagerten Stützen in den Randachsen aufgebaut. Die beiden Schiffe unterschieden sich in ihrer Breite deutlich, das eine knapp 28 m, das andere gut 8 m. Insgesamt besteht die Halle aus elf Rahmen, die im Abstand von 7,00 m stehen und sich aus eingespannten Stützen mit beidseitig angependelten Randfeldern zusammensetzen. Die eingespannten Stützen aus Brettschichtholz (GL 32c) haben aufgrund der Hallengröße und der drei Hallenkräne einen stolzen Querschnitt von cm. Der Einspannbereich ist 1,40 m tief. Die Mindestanforderung für die Einspanntiefe liegt bei 1,3 d in diesem Fall also 1,04 m, wenn die Druckspannung und die Schubspannung im Einspannbereich genau nachgewiesen werden. Das Fundament misst 2,00 3,60 2,00 m, ist zwar aufwendiger herzustellen, als das Fundament der Pendelstützen im breiten Schiff, das nur 2,00 2,00 0,80 m misst, aber bedeutet einen gleichen oder sogar geringere Aufwand als für Stützen aus Stahlbeton für eine Halle in der Größenordnung. Zudem muss nur einseitig ein Punktfundament dieser Größenordnung hergestellt werden, während bei Betonstützen beidseitig ein Köcherfundament notwendig ist. Einspannung dient der Kranbahn Das breite Schiff dient der Unterbringung der Kranbahn. Sie ist 70 m lang und hat eine Spurweite von 26,5 m. Auf der einen Seite liegen die Schienen auf den eingespannten Stützen auf, die die Horizontalkräfte aus Anfahren, Beschleunigen und Bremsen des Krans aufnehmen und sich bei den Einwirkungen relativ verformungsarm verhalten. Die aktuelle Zulassung schreibt vor, dass eingespannte Stützen nur bei ruhenden Lasten zulässig sind. Eine Kranbahn, die betrieben wird, lässt sich allerdings nicht den ruhenden Lasten zuordnen. Erst nach Rücksprache mit dem Prüfingenieur war es möglich, die Stützen für den Einbau einer Kranbahn zu nutzen. Dafür hat der Prüfingenieur einen Ermüdungsnachweis nach dem informativen Anhang A der DIN EN Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 2: Brücken geführt. Denn genauso wie eine Brücke ist das Rahmentragwerk der Halle durch die Kranbahn sich wiederholenden dynamischen Lasten ausgesetzt, die eine Ermüdung des Materials hervorrufen können. Die Ergebnisse sollen zukünftig in die Zulassung mit einfließen, so dass eingespannte Stützen aus Brettschichtholz zur Einspannung durch Verguss dann auch für kleinere Kranbahnen bis zu 5 to eingesetzt werden können, ohne dass ein aufwendiges Nachweisverfahren und eine Zulassung im Einzelfall notwendig sind. Die Schiene auf der anderen Seite der Kranbahn wird von Pendelstützen (20 80 cm; GL 28c) getragen. Der deutlich geringere Querschnitt erklärt sich von selbst: Im Gegensatz zu den eingespannten Stützen, die Horizontalkräfte und die daraus resultierenden Biegemomente aufnehmen müssen und damit deutlich knickgefährdeter sind, werden die Pendelstützen lediglich mit Normalkräften belastet. Verstärkte Auflager tragen die Schienen Beide Stützenarten sind im oberen Bereich auf einer Höhe von 5,75 m über Oberkante Fußboden 36 cm breit ausgeklingt. Auf der Ausklinkung liegen die stählernen HEB-Trä

5 Bei kleineren Hallen und geringeren Lasten sind auch eingespannte Holzstützen mit stählernen Füßen möglich. Bei dieser Halle erfolgte die Einspannung durch eingeschlitzte Stahlteile. ger, die als Schienen für die Kranbahn dienen. Mit Gewindebolzen sind sie auf einer Auflagerplatte befestigt. Die Auflagerplatte ist mittels eines angeschweissten Schlitzblechs und Gewindebolzen im Holz befestigt. Zwei 70 cm lange Vollgewindeschrauben wurden als Querzugverstärkung unterhalb der Ausklinkung eingesetzt. Die Horizontalkräfte aus dem Betrieb der Kranbahn werden über Seitenlaschen in die Stützen eingeleitet. Die Kräfte, die auf der Seite der Pendelstütze einwirken, werden über den Dachbinder in die eingespannte Stütze geführt. Genauso verhält es sich mit den Windlasten, die auf der Seite der Pendelstützen angreifen. Der Restquerschnitt der Stützen erstreckt sich auf eine Höhe von etwa 8,40 m über Oberkante Fußboden. Im Kopfbereich sind die eingespannten Stützen als Gabellager ausgebildet, in denen die Satteldachbinder (20 32 cm, GL 24H) liegen und mit Klemmbolzen eine gelenkige Verbindung eingehen. Auf den Pendelstützen liegen die Dachbinder auf und sind mittels beidseitigen Holzlaschen und Bolzen mit ihnen verbunden. Die eingespannten Stützen haben nicht nur die Aufgabe, die Kranbahn zu tragen, sie steifen die Halle auch in Querrichtung aus. Dadurch können aufwendige Wandscheiben entfallen und der Hallengrundriss bleibt frei. In Längsrichtung sorgen in der Dachebene Pfetten und in der Wandebene diagonal gespannte Zugstabsysteme für die Aussteifung. Das Aussteifungssystem der Wände ist auf der Höhe der Kranbahn durch einen Druckriegel geteilt. Je ein Kreuzverband liegt im oberen und ein Kreuzverband im unteren Teil eines Wandabschnittes. Dadurch kann die Beanspruchung aus der Kranbahn, beispielsweise Längskräfte aus der Beschleunigung der Kranbrücke und den Lasten aus Pufferanprall, direkt in die Stützen eingeleitet werden. Noch sind sie Exoten Derzeit sind die eingespannten Stützen durch Verguss im Einsatz als Kranbahnstützen noch mit viel Aufwand für die Baugenehmigung verbunden, da für die Realisierung eine Zulassung im Einzelfall notwendig ist. Wenn es aber gelingt, die bauaufsichtliche Zulassung so zu ändern, dass die Stützen für kleinere Kranbahnen angewendet werden können, können Holzbauer sie direkt mit anbieten. Die Auftragsmenge erhöht sich und der Bauablauf reduziert sich um eine Schnittstelle zwischen den Gewerken. Je nach Hallengröße und Belastung durch die Kranbahn können eingespannte Stützen mit eingeschlitztem Stahlteil oder mit innenliegendem Induo-Anker bereits jetzt unkompliziert ausgeführt werden. Auch dann bleibt die Wertschöpfung beim Holzbauer. 20 BAUEN MIT HOLZ