NorbordTechnik Konstruieren mit dem Eurocode 5

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1 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 4 inside EC 5 DIN EN NorbordTechnik Konstruieren mit dem Eurocode 5 Beispielrechnungen mit SterlingOSB-Zero für Wand-, Decken- und Dachscheiben auf Grundlage von DIN (Eurocode 5) make it better

2 2 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln

3 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 3 Über Norbord Norbord ist einer der weltweit führenden Hersteller von Holzwerkstoffen, vor allem von Oriented Strand Boards (SterlingOSB). Unsere Produkte werden hauptsächlich im modernen Holzhausbau, in der Renovierung und Sanierung, sowie in der Verpackungsindustrie und im DIY-Bereich (Do-it-yourself) eingesetzt. SterlingOSB, das Original, wird seit 1985 (Norbord-Werk Inverness) in Europa produziert. SterlingOSB-Zero wird in Belgien, nahe der deutschen Grenze (Aachen) auf einer modernen Conti-Anlage produziert. Qualität in allen Produktbereichen und hervorragende Leistungen sind der Erfolg von Norbord. Um langfristig am Markt zu bestehen, ist es eine zentrale Herausforderung Werte, Innovation und Nachhaltigkeit miteinander zu verknüpfen. Norbord verpflichtet sich, sein gesamtes Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern zu beziehen. Unser Holz stammt aus der Durchforstung (geringe Dimensionen), damit wird dieses Holz nicht zur Energiegewinnung verbrannt sondern stofflich genutzt. Alle Produktionsstandorte in Europa sind in der Lage Holzwerkstoffe herzustellen, die nach den Richtlinien des FSC oder PEFC zertifiziert werden. PEFC/ Förderung nachhaltiger Waldwirtschaft Unsere Beschaffungsmärkte liegen in der Nähe unserer Produktionsstätten, somit werden lange und unnötige Lieferwege vermieden. Darüber hinaus erfüllen alle unsere Produkte die Anforderungen der seit dem 1. März 2013 gültigen EU-Holzhandelsverordnung (European Timber Regulation EUTR). Mit seiner Zero-Produktreihe verstärkt Norbord seine Lieferfähigkeit speziell im Bereich Holz- und Fertigbau. SterlingOSB-Zero wird in einem speziellen Verleim- Verfahren ganz ohne die Zugabe von Formaldehyd hergestellt. SterlingOSB-Zero gibt es als OSB/3 und OSB/4, baurechtlich zugelassen in vielen vielen Dicken und Formaten. Damit ist die SterlingOSB-Zero Produktpalette uneingeschränkt für alle Bereiche des Baus und Ausbaus geeignet. SterlingOSB-Zero kann als»nachhaltig gut«eingestuft werden und hat gegenüber Import-Sperrholz viele Vorteile. Besuchen Sie dazu auch unsere englischsprachige Webeseite: mit der einmaligen Norbord-Kampagne oder fragen Sie nach unserem deutschsprachigen Prospekt.

4 4 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 1. Zeichenerklärung Erläuterung der in dieser Broschüre aus dem Eurocode 5 übernommenen Formelzeichen und Abkürzungen Mit der DIN 1052: wurde ein großer Teil der Formelzeichen und NorbordTechnik bietet nachfolgend eine übersichtliche Erklärung der wesentlichen Formelzeichen und Abkürzungen, die insbesondere im Rahmen Abkürzung aus DIN EN (Eurocode 5) bereits übernommen bzw. in Anlehnung daran definiert. Die Vielzahl an Zeichen und Abkür-zungen und der Berechnung und Bemessung von Holzkonstruktionen mit SterlingOSBdie teilweise vorhandenen Abweichung der Zeichenbedeutungen zwischen Zero anzuwenden sind. DIN 1052 und DIN EN machen eine eindeutige Definition und Erklärung der Zeichen erforderlich. Große lateinische Buchstaben A Querschnittsfläche A ef Wirksame Kontaktfläche bei Druckbeanspruchung rechtwinklig zur Faserrichtung C Federsteifigkeit E 0,05 5 %-Quantilwert eines Elastizitätsmoduls E d Bemessungswert eines Elastizitätsmoduls, Bemessungswert der Beanspruchung E mean Mittelwert eines Elastizitätsmoduls F Kraft F c Druckkraft F d Bemessungswert der Kraft F f,rd Bemessungswert der Tragfähigkeit eines Verbindungsmittels in Wandscheiben F i,c,ed Bemessungswert der Druckreaktionskraft am Ende der Wandscheibe F i,t,ed Bemessungswert der Zugreaktionskraft am Ende der Wandscheibe F i,vert,ed lotrechte Lasteinwirkung auf die Wand F i,v,rd Bemessungswert des Widerstandes der Platte i (in ) oder der Wand, Scheibe i (in )) F t Zugkraft F t,rk Charakteristische Tragfähigkeit auf Zug der Verbindung F v,ed Bemessungswert der Tragfähigkeit auf Abscheren pro Scherfuge des Verbindungsmittels F v,rd Bemessungswert der Tragfähigkeit pro Scherfuge und Verbindungsmittel; Bemessungswert der Scheibentragfähigkeit F v,rk charakteristischer Wert der Tragfähigkeit pro Scherfuge und Verbindungsmittel; G 0,05 5 %-Quantile des Schubmoduls G mean Mittelwert des Schubmoduls G k Charakteristischer Wert einer ständigen Einwirkung I y /I z Flächenmoment 2. Grades um eine Achse K ser Verschiebungsmodul M d Bemessungswert des Momentes My,Rk charakteristischer Wert des Fließmomentes des Verbindungsmittels N Normalkraft Q k Charakteristischer Wert einer veränderlichen Einwirkung R d Bemessungswert einer Tragfähigkeit R k charakteristischer Wert der Tragfähigkeit R v,d Bemessungswert der Tragfähigkeit einer Wandscheibe in Scheibenebene V Querkraft; Volumen W y /W z Widerstandsmoment (Flächenmoment 1. Grades) um eine Achse X d Bemessungswert einer Festigkeitseigenschaft charakteristischer Wert einer Festigkeitseigenschaft X k Kleine lateinische Buchstaben a Abstand a 1 Verbindungsmittelabstand innerhalb einer Reihe in Faserrichtung a 2 Abstand von Verbindungsmittelreihen rechtwinklig zur Faserrichtung a 3,c Abstand zwischen Verbindungsmittel und unbeanspruchtem Hirnholzende a 3,t Abstand zwischen Verbindungsmittel und beanspruchtem Hirnholzende a 4,c Abstand zwischen Verbindungsmittel und unbeanspruchtem Holzrand a 4,t Abstand zwischen Verbindungsmittel und beanspruchtem Holzrand b Breite b i Breite der Wandscheibe i (in ) oder Wandlänge i (in ) b net lichter Stützenabstand d Durchmesser; Gewindeaußendurchmesser von Schrauben " d h Kopfdurchmesser von Schrauben " d 1 Innendurchmesser des Gewindes" wirksamer Durchmesser d ef f h,i,k f ax,k f c,0,d f c,90,k f h,k f head,k f m,k f t,0,d f t,0,k f t,90,d f t,w,d f v,0,d f v,d h k def k dis k mod k n k r k R,red l s s v,0,d t t req w c w creep w fin w inst w net,fin charakteristischer Wert der Lochleibungsfestigkeit des Holzteils i charakteristischer Wert der Ausziehfestigkeit auf der Seite der Nagelspitze; charakteristischer Wert der Ausziehfestigkeit Bemessungswert der Druckfestigkeit in Faserrichtung charakteristischer Wert der Druckfestigkeit quer zur Faser charakteristischer Wert der Lochleibungsfestigkeit charakteristischer Wert des Kopfdurchziehparameter für Nägel charakteristischer Wert der Biegefestigkeit Bemessungswert der Zugfestigkeit in Faserrichtung charakteristischer Wert der Zugfestigkeit in Faserrichtung Bemessungswert der Zugfestigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung Bemessungswert der Zugfestigkeit des Steges Bemessungswert der Scherfestigkeit bei Plattenbeanspruchung Bemessungswert der Schubfestigkeit Höhe; Wandhöhe Verformungsbeiwert Verteilungsbeiwert für Spannungen in einem Firstbereich Modifikationsbeiwert für Lasteinwirkungsdauer und Feuchtegehalt Beiwert für Beplankungsmaterial Abminderungsbeiwert Abminderungsbeiwert für die Tragfähigkeit Stützweite; Kontaktlänge Abstand, z.b. Verbindungsmittelabstand Bemessungswert des Schubfluss in der Beplankung einer Wand-, Decken- oder Dachscheibe Dicke Mindesteinbindetiefe von Verbindungsmitteln Überhöhung Durchbiegung infolge Kriechen Enddurchbiegung Anfangsdurchbiegung Enddurchbiegung, nach Abzug einer Überhöhung wc Kleine griechische Buchstaben α Winkel zwischen Kraft und Faserrichtung; Winkel zwischen der Kraftrichtung und dem beanspruchten Hirnholzende oder Rand β Winkel zwischen Faserrichtung und der Kraftrichtung bei einer Nagelplatte γ M Teilsicherheitsbeiwert für eine Baustoffeigenschaft, unter Berücksichtigung der Modellunsicherheiten und von geometrischen Abweichungen γ G Teilsicherheitsbeiwert für ständige Einwirkungen unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten und Größenabweichungen γ Q Teilsicherheitsbeiwert für veränderliche Einwirkungen unter Berücksichtigung von Modellunsicherheiten und Größenabweichungen ρ k charakteristischer Wert der Rohdichte ρ m Mittelwert der Rohdichte σ c,0,d Bemessungswert der Druckspannung in Faserrichtung σ c,α,d Bemessungswert der Druckspannung unter einem Winkel zur Faserrichtung σ m,y,d Bemessungswert der Biegespannung um die Hauptachse y σ m,z,d Bemessungswert der Biegespannung um die Hauptachse z σ t,0,d Bemessungswert der Zugspannung in Faserrichtung σ t,90,d Bemessungswert der Zugspannung rechtwinklig zur Faserrichtung τ d Bemessungswert der Schubspannung ψ 0 Kombinationsbeiwert für veränderliche Einwirkungen Beiwert für den quasi-ständigen Wert einer veränderlichen Einwirkung ψ 2

5 5 Inhalt 1. Zeichenerklärung 4 2. Technische Grundlagen Bemessung nach Eurocode 5 EC 5 (DIN EN /+NA) Bemessungsgrundlagen nach DIN EN Einwirkungen Material-Teilsicherheitsbeiwerte Verbindungen Scheibenartig beanspruchte Tafeln Gebäudeaussteifung Schubfeldtheorie der rechnerische Ansatz zur Bemessung von Holztafeln Beispielrechnungen für Wand-, Decken- und Dachscheiben Einführung, Voraussetzungen Grundannahmen der Beispielrechnungen Systemdarstellungen als Berechnungsgrundlagen Beispielkonstruktion und Bauteilaufbauten Lastannahmen Tragfähigkeit der Verbindungsmittel Wandtafeln Allgemeines Ausführung Bemessung unter horizontaler Beanspruchung Bemessung unter vertikaler Beanspruchung Deckentafeln Allgemeines Fall 1: Wind auf Giebel, Lasteinleitung über die Rippen Fall 2: Wind auf Traufe, Lasteinleitung senkrecht zu den Rippen Dachtafeln Allgemeines Ausführung Schlussbemerkungen Weitere Informationen 7.2 Öffnungen in der Beplankung von Scheiben 33 Normen 34 Literatur 34 Impressum 35

6 6 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 2. Technische Grundlagen 2.1 Bemessung nach Eurocode 5 EC 5 (DIN EN /+NA) EC 5 aktueller Stand Allgemeingültig für alle EU-Mitgliedsländer Dieser Nationale Anhang (NA) gilt nur in Deutschland. Andere Länder führen jeweils einen eigenen Nationalen Anhang ein. Konzept der Sicherheitsbeiwerte Nachweise nach Grenzzuständen der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit Mehr Information in Abschn. 1.5 EC 5 regelt nicht alles NA enthält national festgelegte Parameter, die das nationale Sicherheitsniveau oder Klima berücksichtigen NA ergänzt fehlende Nachweise für nationale Anwendung Der Eurocode 5 in Verbindung mit dem Nationalen Anhang (NA) löst die bisher geltende nationale Holzbaunorm DIN 1052 ab. Bereits seit März 2011 kann der Eurocode 5 in Verbindung mit dem Nationalen Anhang als Konstruktionsnorm für den Entwurf und die Bemessung von Holzbauten angewendet werden. Voraussichtlich ab dem ist die DIN 1052: nicht mehr für die Berechnung von neu zu errichtenden Konstruktionen in Holzbauweise anwendbar. Es gilt dann allein: DIN EN Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines Allgemeine Regeln für den Hochbau Deutsche Fassung EN : AC A1:2008 in Verbindung mit: Nationaler Anhang National festgelegte Parameter - Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-1: Allgemeines Allgemeine Regeln für den Hochbau (siehe hierzu Erläuterungen in Abschnitt 2.1.2) Einzig in Bayern und Hessen erlauben verlängerte Übergangsregelungen die weitere Anwendung der DIN 1052:2008 bis zum , wenn dies sinnvoll begründet werden kann Das neue Sicherheitskonzept Der letzten DIN 1052 lag bereits das Bemessungskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten in Anlehnung an die Eurocodes zugrunde. Wie bei den anderen Baustoffen wird auch im EC 5 für den Holzbau eine Bemessung für den Grenzzustand der Tragsicherheit (Bauteilversagen) und für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (Durchbiegungen, Schwingungen) unterschieden. Sowohl der Lastseite als auch der Materialseite werden dabei Teilsicherheitsbeiwerte zugeordnet, die die Versagenswahrscheinlichkeit eines Tragwerks auf ein vernachlässigbares Minimum senken DIN 1052 geht EC 5 kommt Der EC 5 ist als sog.»basis-norm«zu verstehen. Er stellt ein Grundgerüst mit einer gewissen Anzahl an behandelten Themenbereichen dar. Aufgrund des Fehlens zahlreicher Nachweisformen und Vereinfachungen stellt der EC 5 allein keinen gleichwertigen Ersatz für DIN 1052:2008 dar. Den Mitgliedsstaaten der EU wird jedoch zugestanden, wichtige, sicherheitsrelevante oder klimatisch beeinflusste Parameter in einem Nationalen Anhang (NA) selbst festzulegen. Des weiteren ist es den Mitgliedsstaaten erlaubt, im EC 5 fehlende oder unzureichend definierte Bemessungsregeln in den Nationalen Anhang ergänzend aufzunehmen. Weitere Erläuterungen hierzu enthält unsere Broschüre»NorbordTechnik Bauen mit SterlinOSB-Zero«.

7 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Bemessungsgrundlagen nach DIN EN Wie bei den anderen Baustoffen wurde auch im Holzbau das sogenannte semiprobabilistische Sicherheitskonzept eingeführt, bei dem den Materialeigenschaften und den Einwirkungen Teilsicherheitsbeiwerte zugeordnet werden. Zu unterscheiden sind dabei zunächst die charakteristischen Werte von den Bemessungswerten. semiprobabilistisch auf Wahrscheinlichkeiten beruhend 2.3 Einwirkungen Beanspruchungen (E) werden zunächst in ihren charakteristischen Werten mit dem Index»k«ermittelt. Durch Multiplikation mit entsprechenden Teilsicherheitsbeiwerten γ G und γ Q werden die Bemessungswerte mit dem Index»d«berechnet. Für ständige Lasten, ungünstig wirkende Einflüsse, ist der Teilsicherheitsbeiwert γ G in der Regel mit 1,35 einzusetzen. Für veränderliche, ungünstig wirkende Lasten, wie Nutzlasten, Schnee- und Windlasten ist γ Q üblicherweise mit 1,5 anzusetzen. Somit gilt grundsätzlich: g d g k γ G Eigengewicht, ständige Lasten nach DIN EN (EC 1-1-1) q d q k γ Q (q) Nutzlasten nach DIN EN (EC 1-1-1) s d s k γ Q (s) Schneelasten nach DIN EN (EC 1-1-3) w d s k γ Q (w) Windlasten nach DIN EN (EC 1-1-4) Grundlagen zur Nachweisführung nach den Eurocodes allgemein enthält DIN EN 1990 (EC 0) γ G und γ QG aus DIN EN 1990 (EC 0) Mit den Bemessungswerten der Einwirkungen sind die Bemessungswerte sämtlicher Schnittgrößen und Beanspruchungen wie Kräfte (F d ), Momente (M d ) und Spannungen (σ d ) zu berechnen. Grundsätzlich werden zwei sog. Grenzzustände eines Bauteils bzw. Tragwerks untersucht, der Grenzzustände der Tragfähigkeit (GZT) und Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit (GZG) Bemessung für den Grenzzustand der Tragfähigkeit Beim Nachweis der Tragfähigkeit ist zu überprüfen, dass die Bemessungswerte der Beanspruchung (Auswirkung einer Einwirkung E d ) in keiner Bemessungssituation größer sind als die Bemessungswerte der Beanspruchbarkeit (Bauteilwiderstand R d ). Der Bauteilwiderstand wird analog zu den Einwirkungen zunächst durch die charakteristischen Festigkeiten und Steifigkeiten der Bauteilbestandteile (Baustoffe, Bauprodukte) definiert. Ein charakteristischer Bauteilwiderstand R k wird um einen Material-Teilsicherheitsbeiwert γ M abgemindert. Zudem werden mit dem sog. Modifikationsbeiwert k mod bei den Nachweisen der Tragfähigkeit die besonderen Materialeigenschaften des Holzes in Abhängigkeit der vorherrschenden Klimabedingungen und der Lasteinwirkungsdauer berücksichtigt. Die Klimaverhältnisse werden über die Nutzungsklassen definiert, siehe Tabelle 1.1 in»norbordtechnik Bauen mit SterlingOSB-Zero«. Im Zusammenhang mit der Gebäudeaussteifung durch Wand,- Decken- und Dachscheiben aus Holztafelelementen sind die folgenden Klassen der Lasteinwirkungsdauer (KLED) von Bedeutung: Aus DIN EN /NA, Tab. NA.2 gilt für Holz und Holzwerkstoffe generell γ M 1,3 k mod aus EC 5, Tab. 3.1 und NA, Tab. NA.4 KLED aus EC 5, Tab. 2.1 und NA, Tab. NA.1 KLED»ständig«für Eigenlasten (g) KLED»kurz«für Windlasten (w) und Schneelasten (s) (In besonders schneereichen Gebieten ist für Scheelasten u.u. KLED»mittel«anzusetzen) Nachweisführung: E d R d Bemessungswert der Beanspruchung: E d γ G G k + γ Q Q k Bemessungswert der Beanspruchbarkeit: R d k mod R k γ M 1 Bemessungswerte mit Index»d«(design) gekennzeichnet 2 charakteristische Werte mit Index»k«gekennzeichnet Zeichenerklärung: siehe Umschlagseite

8 8 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 2.4 Material-Teilsicherheitsbeiwerte Die Material-Teilsicherheitsbeiwerte γ M, die Modifikationsbeiwerte k mod sowie die Verformungsbeiwerte k def sind in DIN EN (/NA) Eurocode 5 - wie folgt angegeben: Es gilt generell γ M 1,3 aus dem NA!! (Die Teilsicherheitsbeiwerte gehören zu den national festgelegten Parametern und dürfen somit von den im EC 5 vorgeschlagenen Werten abweichen.) Material-Teilsicherheitsbeiwerte für OSB nach DIN EN /NA Tabelle 2.1 Beiwert DIN EN DIN EN /NA (Nat. Anhang) Teilsicherheitsbeiwert γ M Tab. 2.3 für OSB γ M 1,2 Modifikationsbeiwerte k mod Tab. 3.1 Verformungsbeiwerte k def Tab ,5 (NKL 1) 2,25 (NKL 2) Tab. NA.2 Festlegung für alle Produkte aus Holz und Holzwerkstoffen: γ M 1,3 Achtung: Es gilt der Wert 1,3!!! Tab. NA.4 Ergänzung von k mod -Werten für Balkenschichtholz, Brettsperrholz, Massivholzplatten, Gipsplatten, Gipsfaserplatten, Zementgebundene Spanplatten Tab. NA.5 Ergänzung von k def -Werten für Balkenschichtholz, Brettsperrholz, Massivholzplatten Gipsplatten, Gipsfaserplatten, Zementgebundene Spanplatten Modifikationsbeiwerte k mod für OSB/ und OSB/4 nach DIN EN , Tab. 3.1 Tabelle 2.2 Nutzungsklasse Klasse der Lasteinwirkungsdauer (gem. DIN EN , Tab 2.1 / 2.2) ständig lang mittel kurz sehr kurz 1 0,4 0,5 0,7 0,9 1,10 2 0,3 0,4 0,55 0,7 0,9 Verformungsbeiwerte k def für OSB/ und OSB/4 nach DIN EN , Tab. 3.2 Tabelle 2.3 Nutzungsklasse 1 2 k def 1,50 2,25

9 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Verbindungen Zur Herstellung von Verbindungen mit SterlingOSB-Zero kommen in der Regel Nägel und Klammern, selten auch Schrauben zum Einsatz. Die Verbindung zwischen den Bauteilen erfolgt mit speziellen Schrauben, Bolzen oder mittels spezieller Verbindungselemente. Für die Berechnung der Tragfähigkeit gelten zunächst die Berechnungsansätze nach DIN EN , Abschnitt Hierbei ist der geringste Ergebniswert aus den jeweiligen Formelsätzen für ein- und zweischnittige Verbindungen maßgebend. Nach DIN EN /NA, Abschnitt NCI NA kann der Rechenaufwand bei Einhaltung der dort definierten Mindestholzdicken t 1,req und t 2,req jedoch auf eine Formel für die Tragfähigkeitsberechnung erheblich reduziert werden. Der jeweils kleinere Wert ist maßgebend t 1,req und t 2,req nach den Formeln NA.103 NA.105 F v,rk 2 β 2 M y,rk f h,1,k d 1 + β Tragfähigkeit von Verbindungen Für Nagel- und Klammerverbindungen zwischen Holz und SterlingOSB-Zero kann der erste Teil der Formel durch den Faktor 0,8 ersetzt werden, sofern die Dicke der OSB mindestens 7 d bei einschnittigen und 6 d bei zweischnittigen Verbindungen beträgt. Hierbei ist»d«der Durchmesser des Verbindungsmittels. Die Bemessungswerte der Tragfähigkeiten der genannten Verbindungsmittel werden ermittelt zu: F v,rd k mod F v,rk γ M WICHTIG: Der Teilsicherheitswert der Baustoffeigenschaften der Verbindungen beträgt hier γ M 1,1 (siehe DIN EN /NA, Abschnitt NCI NA.8.2.4(NA.3). Die volle Tragfähigkeit der Verbindungsmittel kann nur erreicht werden, wenn die jeweils erforderlichen Mindestabstände eingehalten werden. Für Nägel und Klammern sind diese in Tabelle 2.4 zusammengestellt. γ M 1,1 für Verbindungen nach vereinfachtem Nachweis Mindestabstände von Nägeln (d < 5 mm) und Klammern (mit θ 30 ) Tabelle 2.4 in Holz und SterlingOSB-Zero ohne Vorbohren nach DIN EN (Anlehnung an Tab. 8.2 und 8.3, unter Berücksichtigung von DIN EN /NA NCI Zu , NA.12 u. 13) Nägel max s untereinander min a 1 untereinander min a 4,c vom beanspruchten Rand min a 4,t vom beanspruchten Rand Abstand in der SterlingOSB-Zero Abstand im Holz r k 420 kg/m³ r k > 420 kg/m³ r k < 500 kg/m³ 2) 40 d 80 d (Platte nur aussteifende Funktion) zur Faser ^ zur Faser min a 2,c 40 d 40 d zur Faser min a 1 12,8 d 3 d 7 d ^ zur Faser min a 2 zur Faser min a 3,c ^ zur Faser min a 4,c zur Faser min a 3,t ^ zur Faser min a 4,t 10 d 5 d 10 d 5 d 15 d 7 d 15 d 7 d 15 d 7 d 20 d 9 d Klammern 40 d 40 d θ 30 θ < d 20 d 15 d 15 d 10 d 20 d 20 d d Durchmesser des Verbindungmittels, θ Winkel der Klammerrücken zur Faserrichtung Bei Klammern ist d der Durchmesser des Klammerschaftes. Die Abstände werden von der Mitte des Klammerrückens gemessen, auch wenn der Klammerrücken mit einem Winkel zur Faserrichtung angeordnet ist.

10 10 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 2.6 Scheibenartig beanspruchte Tafeln Allgemeine Regeln für Holztafeln Grundregeln für Wand-, Deckenund Dachscheiben nach EC 5 In DIN EN werden scheibenartig beanspruchte Tafel als»zusammengesetzte Tragwerke«behandelt. Dabei erfolgt eine konsequente Trennung in Holztafeln als»dach- und Deckenscheiben«und»Wandscheiben«. Hinweise zu den Nachweisverfahren sind in Kapitel 2 und 3 aufgeführt. Als allgemeingültig sind nach DIN EN , Abschnitt folgende Aspekte zu betrachten: Für die Verbindungsmittel, die gleichmäßig entlang den Rändern einer einzelnen Platte angeordnet sind, kann der Bemessungswert der Tragfähigkeit nach Abschnitt 8 mit dem Faktor 1,2 (also um 20 %) erhöht werden. Bei der Anwendung vereinfachter Nachweise kann diese Erhöhung jedoch nicht in Anspruch genommen werden. Bei der Ermittlung des Verbindungsmittelabstandes bzw. des erforderlichen Randabstandes sind die Ränder als unbeansprucht anzunehmen. Freie Plattenstöße senkrecht zu den Rippen reduzieren die Scheibentragfähigkeit erheblich und sind nur sehr begrenzt erlaubt. Arten der Stoßausbildung von Platten scheibenartig beanspruchter Tafeln Bild 2.1 Die Stoßausbildung ist ein wesentlicher Aspekt für die Scheibentragfähigkeit 2 1 A A - A 1 A s 2 s s Legende 1 Stoßholz 2 freie Plattenränder s Verbindungsmittelabstand a) freie Plattenränder b) Platten schubsteif über eine Rippe verbunden c) Platten schubsteif über Stoßhölzer verbunden 2.7 Gebäudeaussteifung Scheiben und deren Verankerungen bilden die wesentliche Tragstruktur von Holztafelbauten Die Komponenten einer wirksamen Gebäudeaussteifung sind im Wesentlichen folgende: Aussteifende Deckenscheiben, welche horizontale Windlasten auf die darunter liegenden Wandscheiben übertragen kann. Aussteifende Wandscheiben, welche die horizontalen Lasten aus den Deckenscheiben aufnehmen und in die darunter liegende Ebene leiten (Geschoss oder Gründung). Verankerungen, welche abhebende Kräfte in den aussteifenden Wandscheiben aufnehmen, weiterleiten und schließlich in die Gründung abtragen können. Scheiben aus Holzrippen und Holzwerkstoffen sind äußerst steife und tragfähige Bauteile, die sich bereits millionenfach zur Errichtung moderner Holzkonstruktionen bewährt haben. Die Minimalanforderungen einer wirksamen räumlichen Gebäudeaussteifung sind (siehe auch Bild 2.2) dass bei vorhandener Deckenscheibe drei Wandscheiben in mindestens zwei Richtungen existieren, die sich nicht alle in einem Punkt schneiden, oder dass ohne eine Deckenscheibe vier Wandscheiben vorhanden sind, von denen sich nicht mehr als jeweils zwei in einem Punkt schneiden dürfen.

11 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 11 Grundprinzipien der Gebäudeaussteifung Bild 2.2 a) Deckenscheibe + 3 Wände b) 4 Wände ohne Deckenscheibe 2.8 Schubfeldtheorie der rechnerische Ansatz zur Bemessung von Holztafeln Die Schubfeldtheorie ist ein Modell zur rechnerischen Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holztafeln anhand von ideellen Scheiben. Aus Versuchen konnte dieser Ansatz validiert werden, so dass eine Holztafel allgemein folgende Bedingungen erfüllt: Alle Beplankungsränder sind durch Rippen (Randrippen) unterstützt. In Ebene der Holztafel werden angreifenden die Kräfte entlang von sog. Verteilern (Rand- oder Innenrippen) kontinuierlich in die Beplankung eingeleitet. Rippen und Beplankung sind über Verbindungsmittel kontinuierlich miteinander verbunden und es wird ein kontinuierlicher Schubfluss s v,0,d erzeugt. Die Beplankung beult nicht aus, in Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen Plattendicke t und Rippenabstand b r. Die Tragfähigkeit der Holztafel wird durch die Tragfähigkeit der Verbindungen bestimmt. Allgemeine Bedingungen, um Holztafeln als Schubfeld auszubilden Abweichungen von diesen Grundbedingungen sind nur unter Einhaltung bestimmter weiterer Randbedingungen erlaubt. Die Schubfeldtheorie beruht auf der Annahme einer kontinuierlichen Beanspruchung des Verbundes zwischen Rippen und Beplankung, so dass punktuelle bzw. konzentrierte Lasteinleitungen damit nicht erfasst werden. Kontinuierlicher Verbund zw. Rippen und Beplankung ist eine Grundvoraussetzung Schubfluss in einer Holztafel mit kontinuierlichem Verbund zwischen Rippen und Beplankung Bild 2.3

12 12 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 3. Beispielrechnungen für Wand-, Decken und Dachscheiben 3.1 Einführung, Voraussetzungen Nachweisgrundlage: DIN EN : in Verbindung mit DIN EN /NA: Nachweislücken im EC 5 +/NA können durch Ansätze aus DIN 1052: ergänzt werden. Im Folgenden sollen an musterhaften Berechnungen dargestellt werden, welche Nachweise in welcher Form für die Bemessung eines Objektes in Holztafelbauart mit SterlingOSB-Zero als aussteifende Beplankung zu führen sind. Alle Nachweise und Berechnungen beruhen auf den Regeln des Eurocode 5. Für bestimmte Nachweise werden im Eurocode 5 zwar Hinweise gegeben, diese zu führen, ohne dass jedoch konkrete Berechnungsmethoden angegeben werden. Ein Beispiel ist hierfür ist der Nachweis der Beplankung hinsichtlich der Beanspruchbarkeit als aussteifendes Element einer Holztafel. Es wird darauf verwiesen, dass diese Beanspruchbarkeit der Beplankung nachzuweisen ist, jedoch nicht beschrieben, wie dieser Nachweis zu führen ist. In Holzbaukreisen herrscht allgemeiner Konsens, dass in solchen Fällen die vorhandenen Nachweisformate der DIN 1052: anwendbar sind Grundsätzliche Nachweise Grundsätzlich sind an Wand-, Decken- und Dachtafeln folgende Nachweise zu führen: Nachweis des Verbundes Rippe / Beplankung gegen den vorhandenen Schubfluss s v,0,d 1 f v,0,d Grundsätzliche Nachweisformen für Scheiben nach EC 5 Nachweis der Rippenkräfte s c,0,d 1 f c,0,d s t,0,d f t,0,d Knick- und Kippnachweise sind i.d.r. nur aus der Tafelebene heraus zu 1 führen, da die Rippen in Tafelebene kontinuierlich gehalten sind. Nachweis der Schwellenpressung (bei Wandscheiben) aus der Kombination horizontaler und vertikaler Belastungen auf die Holztafel s c,90,d 1 k c,90 f c,0,d Nachweis der Verankerung zu anderen Holztafeln oder zur Gründung F d 1 F v,rd Ohne Beulnachweis muss die Plattendicke t mindestens 1/35 des Rippenabstandes betragen Genauerer Beulnachweis der Beplankung lohnt sich! Plattenbeulen genauerer Nachweis lohnt sich Wie in unter 1. beschrieben, ist der Nachweis zu führen, dass der vorhandene Schubfluss s v,0,d durch den Verbund der Beplankung mit den Rippen der Holztafel aufgenommen werden kann. Maßgebend für die Tragfähigkeit des Bauteils ist somit zunächst Tragfähigkeit der Verbindung zwischen Beplankung und Rippen. Gleichzeitig ist jedoch sicherzustellen dass unter der gegebenen Beanspruchung ein Ausbeulen der Beplankung aus der Bauteilebene heraus eintritt. In DIN EN /NA heißt es dazu: Das Beulen der Beplankung ist bei Plattendicken kleiner 1/35 des Rippenabstands durch eine Verminderung der Tragfähigkeit mit dem Faktor 35t / b r zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass ein Beulnachweis erst bei Beplankungsdicken von 1/35 des Rippenabstandes b r entfallen kann. Anderenfalls ist ein genauerer Beulnachweis zu führen oder die Tragfähigkeit wie o.a. abzumindern. Bei den im modernen Holzbau üblichen Rippenabständen von 625 mm resultiert somit aus dem Verzicht auf einen Beulnachweis eine rechnerische Mindestplattendicke von 625 / 35 17,86 mm (also 18 mm). Im Normalfall ergibt der genauere Beulnachweis jedoch, dass auch bei deutlich geringeren Plattendicken (15 oder 12 mm) ein Versagen der Verbindung zwischen Beplankung und Rippen maßgebend bleibt. Im Sinne der Wirtschaftlichkeit ist somit zu empfehlen, den genaueren Beulnachweis, wie in den nachfolgenden Abschnitten 4.3.2, , und zu führen. 3.2 Grundannahmen der Beispielrechnungen Beispiel EFH, 1,5 Geschosse DN 45 b l 10,0 x 12,0 m Den Beispielrechnungen liegt ein gängiges Objekt mit nachfolgenden Rahmendaten zugrunde. Es handelt sich um ein 1,5-geschossiges Einfamilienhaus in Holztafelbauart mit den Grundmaßen von 12 m Länge (Traufwand) und 10 m Breite (Giebelwand). Die Rohbauraumhöhe bzw. Höhe der Wandtafeln beträgt 3,0 m, die Decken sind auf den EG-Wänden aufgelegt. Auf einem 80 cm hohen Drempel ruht eine Dachkonstruktion als einfach stehender Dachstuhl aus Dachtafeln mit einer Dachneigung von 45 (Pfettendach). Zur Aussteifung des Gebäudes werden neben äußeren und inneren Wandscheiben auch die Decken und Dachscheiben herangezogen, die für die anfallenden Eigenlasten sowie Schnee und Windlasten nachzuweisen sind. Die Bilder 3.1 und 3.2 zeigen die Systemgeometrie und Abmessungen, die den Berechnungen zugrunde liegen. Bild 3.3 zeigt einen Ausschnitt, der alle wesentlichen Bauteile im System darstellt, für die im Folgenden ein beispielhafter Nachweis geführt wird. Ferner werden in den Bildern 3.4 bis 3.6 die angenommenen Bauteilaufbauten dargestellt und deren Eigengewicht in den zugehörigen Tabellen zusammengestellt.

13 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 13 r Broschüre SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln ngen für Holztafeln Manuskript nach Eurocode der Broschüre 5 (DIN EN SterlingOSB /NA) Zero Wand-, Decken- Stand und Dachtafeln Systemdarstellungen als Berechnungsgrundlagen 3.4. Systemdarstellungen als Berechnungsgrundlagen 3.3. Systemdarstellungen als Berechnungsgrundlagen Stand Giebelansicht des Mustergebäudes Giebelansicht des Mustergebäudes Bild 3.5 Bild 3.1 Giebelansicht des Mustergebäudes Bild 3.1 Beispielsystem und s (Schnee) s (Schnee) Einwirkungen aus Eigenwicht Beispielsystem und g (Eigengewicht) Wind Einwirkungen aus g (Eigengewicht) Schnee Eigenwicht Wind Schnee und aus ht w (Wind auf Traufe) w (Wind auf Traufe) 3, ,00 3, ,00 w (Wind auf Dachfläche) 1,50 45 w (Wind auf Dachfläche) 45 1,25 1,50 1,50 1,50 1,25 1,50 7,07 7,07 1,50 1,25 1,50 10,00 1,50 1,50 1,25 1,50 Traufansicht des Mustergebäudes Bild 3.6 Traufsicht des Mustergebäudes Bild 3.2 Traufansicht des Mustergebäudes Bild ,00 w (Wind auf w Giebel) (Wind auf Traufe) 3,00 3, ,00 5,00 1,00 1,875 1,25 1,875 2,00 1,875 1,25 1,875 1,00 12,00 1,00 1,875 1,25 1,875 2,00 1,875 1,25 1,875 1,00 12,

14 14 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 3.4 Beispielkonstruktion und Bauteilaufbauten Gebäudeausschnitt: Darstellung der Anordnung mit den musterhaft berechneten Bauteilen Bild 3.3 Dachscheibe Bauteilaufbau Bild 3.4 Systemdarstellung Bild 6.1 Deckenscheibe Bauteilaufbau Bild 3.5 Systemdarstellung Bild 5.2 und 5.3 Wandscheibe Bauteilaufbau Bild 3.6 Systemdarstellung Bild 4.1 und 4.2

15 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Gipskartonplatte; d12,5mm 0,15 kn/m 2 2. SterlingOSB-Zero/3; d15 mm 0,09 kn/m 2 3. Sparren KVH 6/22 cm, e 833 mm 0,06 kn/m 2 4. Vollsparrendämmung Zellulosefaser (55 kg/m3 ), 220 mm 0,12 kn/m 2 5. Manuskript Hydrophobierte der Holzfaserplatte; Broschüre SterlingOSB d 16mm Zero Wand-, Decken- und 0,08 Dachtafeln kn/m 2 6. Beispielrechnungen Harte Bedachung auf Lattung für Holztafeln und Konterlattung nach Eurocode 5 (DIN EN ,65 kn/m +/NA) Stand Eigengewicht g k 1,15 kn/m 2 Musteraufbau einer Dachtafel Musteraufbau einer Dachtafel Bild 3.2 Bild 3.4 Musteraufbau einer Wandtafel Bild Gipskartonfeuerschutzplatte, d 12,5 mm 0,15 kn/m 2 1. Gipskartonplatte; d12,5mm 0,15 kn/m Gipskartonplatte; SterlingOSB-Zero/3; d12,5mm d15 mm 0,09 0,15 kn/m Dampfbremse, Sparren KVH 6/22 s d-wert cm, e gem. 833 bauphysikalischer mm Berechnung 0, kn/m Volldämmung Vollsparrendämmung Zellulosefaser Zellulosefaser (55 kg/m3 (55), kg/m3 160 mm ), 220 mm 0,12 kn/m Ständerwerk Hydrophobierte KVH Holzfaserplatte; 6/16 cm, e 625 d 16mm 0,08 0,06 kn/m SterlingOSB/3-Zero; Harte Bedachung auf d15 Lattung mm und Konterlattung 0,65 0,09 kn/m 2 6. Eigengewicht Putzträger, z.b. g k Holzfaserdämmplatte, d60mm 1,15 0,12 kn/m 2 7. Mineralischer Außenputz d 15 mm 0,25 kn/m 2 Eigengewicht g k Musteraufbau einer Wandtafel 0,79 kn/m 2 Bild SterlingOSB-Zero/3, d15 mm 0,09 kn/m 2 3. Sparren KVH 6/22 cm, e 833 mm 0,06 kn/m 2 4. Vollsparrendämmung aus Faserdämmstoff; d 220 mm 0,12 kn/m 2 5. Hydrophobierte Holzfaserplatte; d 16 mm 0,08 kn/m 2 6. Harte Bedachung auf Lattung und Konterlattung 0,65 kn/m 2 Eigengewicht g k 1,15 kn/m 2 Musteraufbau einer Deckentafel Bild 3.5 Musteraufbau einer Deckentafel Bild Gipskartonfeuerschutzplatte; d 12,5 mm 0,15 kn/m 2 2. Federschiene 0,01 kn/m 2 3. Riesel- und Feuchteschutzpapier 4. Holzbalken nach stat. Erfordernis, Annahme: 8/24 cm, Manuskript der Broschüre SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Beispielrechnungen für Holztafeln nach Eurocode 5 (DIN EN e +/NA) 833 mm Stand ,10 kn/m 2 5. Dämmung aus Mineralfaser, d 100 mm 0,10 kn/m 2 Musteraufbau einer Dachtafel Bild SterlingOSB-Zero/3, d22 mm 0,09 kn/m 2 1. Gipskartonplatte; d12,5mm 0,15 kn/m 2 2. Dampfbremse, s d-wert gem. bauphysikalischer Berechnung Rutschsicherung (Kork-, Gummischrotmatte) 0,02 kn/m 2 3. Volldämmung Zellulosefaser (55 kg/m3 ), 160 mm 0,12 kn/m 8. Betonplatten 2 als Beschwerung, d 60 mm 1,45 kn/m 2 4. Ständerwerk KVH 6/16 cm, e 625 mm 0,06 kn/m 9. Trittschalldämmung 2 aus Mineralfaser, Gipskartonplatte, SterlingOSB/3-Zero; d d15 12,5mm mm 0,09 0,15 kn/m s 20 MN/m 3, d 30 mm 0,01 kn/m Federschiene Putzträger, z.b. Holzfaserdämmplatte, d60mm 0,12 0,01 kn/m 10. SterlingOSB-Zero/3, 7. Mineralischer Außenputz d 15 mm 0,25 kn/m 2 d22 mm 0,09 kn/m 2 3. Riesel- und Feuchteschutzpapier Eigengewicht Holzbalken nach g k stat. Erfordernis, Annahme: 8/24 cm, e 0,833 m 0,79 0,10 Eigengewicht kn/m 2 g k 2,02 kn/m 2 5. Dämmung aus Mineralfaser, d 100mm 0,10 kn/m 2 6. Musteraufbau SterlingOSB/3-Zero, einer d Deckentafel 22 mm Bild 0, kn/m Rutschsicherung Gipskartonplatte; (Kork-, d12,5mm Gummischrotmatte) 0,02 0,15 kn/m Betonplatten SterlingOSB-Zero/3; als Beschwerung, d15 mm d 60mm 1,45 0,09 kn/m Trittschalldämmung Sparren KVH 6/22 cm, aus e Mineralfaser, 833 mm s 20 MN/m3, d 30 mm 0,01 0,06 kn/m Vollsparrendämmung SterlingOSB/3-Zero, d Zellulosefaser 22mm (55 kg/m3 ), 220 mm 0,09 0,12 kn/m 2 2 Eigengewicht 5. Hydrophobierte g k Holzfaserplatte; d 16mm 2,02 0,08 kn/m 2 6. Harte Bedachung auf Lattung und Konterlattung 0,65 kn/m 2 Eigengewicht g k 1,15 kn/m 2 Musteraufbau einer Wandtafel Bild 3.6 Musteraufbau einer Wandtafel Bild Gipskartonfeuerschutzplatte, d 12,5 mm 0,15 kn/m 2 2. Dampfbremse, s d -Wert gem. bauphysikalischer Berechnung Gipskartonplatte, d 12,5mm 0,15 kn/m 3. Volldämmung 2 Zellulosefaser (55 kg/m 3 ), 160 mm 0,12 kn/m 2 2. Federschiene 0,01 kn/m 4. Ständerwerk 2 KVH 6/16 cm, e 625 mm 0,06 kn/m 2 3. Riesel- und Feuchteschutzpapier SterlingOSB-Zero/3, d15 mm 0,09 kn/m 2 4. Holzbalken nach stat. Erfordernis, Annahme: 8/24 cm, e 0,833 m 0,10 kn/m 2 5. Dämmung aus Mineralfaser, d 100mm 0,10 kn/m 6. Putzträger, 2 z.b. Holzfaserdämmplatte, d 60 mm 0,12 kn/m 2 6. SterlingOSB/3-Zero, d 22 mm 0,09 kn/m 7. Mineralischer 2 Außenputz, d 15 mm 0,25 kn/m 2 7. Rutschsicherung (Kork-, Gummischrotmatte) 0,02 kn/m Eigengewicht 2 g 8. Betonplatten als Beschwerung, d 60mm 1,45 kn/m 2 k 0,79 kn/m 2 1. Gipskartonplatte; d12,5mm 0,15 kn/m 9. Trittschalldämmung aus Mineralfaser, s 20 MN/m3, d 30 mm 0,01 kn/m 2 2. Dampfbremse, s 10. SterlingOSB/3-Zero, d-wert gem. bauphysikalischer Berechnung - - d 22mm 0,09 kn/m 2 3. Volldämmung Zellulosefaser (55 kg/m3 ), 160 mm 0,12 kn/m 2 Eigengewicht g k 2,02 kn/m 2 4. Ständerwerk KVH 6/16 cm, e 625 mm 0,06 kn/m 2 5. SterlingOSB/3-Zero; d15 mm 0,09 kn/m 2 6. Putzträger, z.b. Holzfaserdämmplatte, d60mm 0,12 kn/m 2 7. Mineralischer Außenputz d 15 mm 0,25 kn/m 2 Eigengewicht g k 0,79 kn/m 2 Musteraufbau einer Deckentafel Bild

16 16 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Manuskript der Broschüre SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Aufteilung der Deckenscheiben Anordnung der aussteifenden Wände in beiden Richtungen symmetrisch Draufsicht auf die Deckenebene des Mustergebäudes Bild 3.7 Draufsicht auf die Deckenebene des Mustergebäudes Bild ,00 w (Wind auf Traufe) w (Wind auf Giebel) 4,25 10,00 1,50 4,25 4,75 2,50 4, Lastannahmen EC 1-1: Eigen- und Nutzlasten EC 1-3: Schneelasten EC 1-4: Windlasten EC 0: Grundlagen der Tragwerksplanung 3.5. Lastannahmen Die Lastannahmen beruhen auf den Grundsätzen der DIN EN 1991: (Eurocode 1) in den Teilen: DIN EN Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen DIN EN auf Eurocode Tragwerke 1: Einwirkungen Wichten, auf Tragwerke Eigengewicht und Nutzlasten im Hochbau DIN Teil 1-1: EN Allgemeine Einwirkungen Eurocode auf 1: Einwirkungen Tragwerke Wichten, auf Eigengewicht Tragwerke und Teil Nutzlasten 1-3: Allgemeine im Hochbau Einwirkungen, DIN EN Schneelasten Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke DIN Teil 1-3: EN Allgemeine Einwirkungen, 1Eurocode Schneelasten 1: Einwirkungen auf Tragwerke Teil 1-4: Allgemeine DIN EN Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke Einwirkungen Windlasten Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen Windlasten Alle Teile sind stets in Verbindung mit dem jeweiligen Nationalen Anhang (NA) anzuwenden. Für die Ermittlung der maßgebenden Lastkombinationen, die Lasteinleitung und die Vorgabe von Prinzipien der Tragwerksbemessung gilt DIN EN 1990: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung Gemäß dem allgemeinen Vorgehen in einer statischen Berechnung werden die beispielhaften Nachweise beginnend bei den Dachtafeln über die Deckentafeln bis zu den Wandtafeln des Nachweise Erdgeschosses der Wandtafel abgehandelt. gegen Scheibenbeanspruchungen Die Reihenfolgen (Horizontallasten) lautet somit und Konstruktionslasten (Vertikallasten aus Eigengewicht und Nutzlasten) Nachweise der Dachtafeln gegen Scheibenbeanspruchungen aus Wind auf Giebel Nachweise der Deckentafeln gegen Scheibenbeanspruchungen aus Wind auf Giebel sowie Wind auf Traufe Nachweise Nachweise der Dachtafeln der Deckentafeln gegen Scheibenbeanspruchungen gegen Scheibenbeanspruchungen aus Wind auf Giebel aus Wind auf Giebel sowie Wind auf Traufe Nachweise der Wandtafel gegen Scheibenbeanspruchungen (Horizontallasten) und Konstruktionslasten (Vertikallasten aus Eigengewicht und Nutzlasten) Die Lastannahmen beruhen auf den Grundsätzen der DIN EN 1991: (Eurocode 1) in den Teilen: Alle Teile sind stets in Verbindung mit dem jeweiligen Nationalen Anhang (NA) anzuwenden. Für die Ermittlung der maßgebenden Lastkombinationen, die Lasteinleitung und die Vorgabe von Prinzipien der Tragwerksbemessung gilt DIN EN 1990: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung. Da an Wandtafeln zunächst die Grundprinzipien der Nachweisführungen besser darstellbar sind, werden entgegen dem allgemeinen Vorgehen in einer statischen Berechnung die beispielhaften Nachweise beginnend bei den Wandtafeln über die Deckentafeln bis zu den Dachtafeln des Erdgeschosses abgehandelt. Diese Reihenfolge lautet somit

17 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Tragfähigkeit der Verbindungsmittel Allgemeines Aus planungs- und ausführungstechnischen Gründen ist es sinnvoll, für alle Holztafeln einer Konstruktion eine einheitliche Verbindungsart zwischen Rippen und Beplankung vorzusehen. Im hier bearbeiteten Beispiel werden die SterlingOSB-Zero mit einer Dicke von 15 mm angenommen und durch Klammern 1,8/11,4/55 mm mit den Rippen aus Nadelvollholz C24 verbunden. Aufgrund ihrer Lage wird, sofern nicht anders angegeben, für die SterlingOSB- Beplankung und die Verbindungen die Nutzungsklasse 1 angesetzt. Die Kombination der Lasten aus Eigenwicht, Wind und Schnee lässt i.d.r. die Annahme der KLED»kurz«zu. Verbindungsmittel: Klammern 1,8/11,4/55, min f u,k 800 N/mm 2 NKL 1, KLED»kurz«Der Modifikationsbeiwert k mod für die Verbindungsteile (Vollholz, SterlingOSB/3) ist somit gemäß Tab. 3.1, DIN wie folgt definiert: Vollholz: k mod 0,9 OSB: k mod 0,9 k mod 0,9 In Fällen, in denen die Modifikationsbeiwerte der Verbindungsmaterialien unterschiedlich sind ist ein resultierender Beiwert zu berechnen mit: k mod k mod,1 k mod,2 Gemäß DIN EN /NA (Nationaler Anhang), Abschnitt NCI NA können die Bemessungswerte von den dort genannten Verbindungen im Rahmen des vereinfachten Berechnungsverfahrens mit einem Teilsicherheitsbeiwert γ M 1,1 ermittelt werden. γ M 1,1 für Verbindungen nach vereinfachtem Berechnungsverfahren gem. NCI NA 8.2.3(NA.3) Berechnung der Verbindungsmitteltragfähigkeit Grundsätzlich sind Verbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln mit den Formelsätzen nach DIN EN , zu berechnen. DIN EN /NA bietet jedoch in Abschnitt NCI Zu für Holz-Holzwerkstoffverbindungen einen vereinfachten Nachweis wie folgt an: F v,rk A 2 M f d y,rk h,1,k mit A festgelegter Faktor nach Tab. NA.13, DIN EN /NA M y,rk charakteristischer Wert des Fließmomentes des Verbindungsmittels f h,1,k charakteristischer Wert der Lochleibungsfestigkeit der OSB-Beplankung d Durchmesser des Verbindungsmittels vereinfachte Tragfähigkeitsberechnung gem. NCI Zu Fließmoment M y,rk gem. EC 5 (8.29) Lochleibungsfestikeit f h,1,k gem. EC 5 (8.22) Charakteristische Tragfähigkeit Klammern 1,8/11,4/55 erforderliche Einbindetiefe der Klammer im Holz: t req 7 d 7 1,8 12,6 mm < vorh. t mm M y,rk 240 d 2, ,8 2,6 1106,42 Nmm f h,1,k 65 d -0,7 t 0,1 65 1,8-0,7 15 0,1 56,47 N/mm 2 A 0,8 (für OSB aus Tab. NA.13, DIN EN /NA) F v,rk 2 0, ,42 56,47 1,8 758,82 N k mod 0,9 γ M 1,1 Bemessungswert der Verbindungsmitteltragfähigkeit F v,rd F k v,rk mod 758,8 0,9 620,84 N 0,621 kn γ M 1,1 Hinweis: Die hier ermittelte Verbindungsmitteltragfähigkeit mit 15 mm OSB/3 wird nachfolgend zur Vereinfachung auch für andere Plattendicken (18, 22 mm) eingesetzt. Die Nachweise liegen damit auf der sicheren Seite. Verbindungsmitteltragfähigkeit gem. (NA.106)

18 18 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 4. Wandtafeln 4.1 Allgemeines Nur Verfahren A nach EC 5, erlaubt Für die Bemessung von scheibenartig beanspruchten Wandtafeln werden in DIN EN die zwei verschiedenen Verfahren A und B beschrieben. Der Nationale Anhang DIN EN /NA gibt in Abschnitt NDP Zu (7) die ausschließliche Anwendung des Verfahrens A vor. Dieser vereinfachte Nachweis geht grundsätzlich von einer ausreichenden Endverankerung der jeweiligen Wandscheibe aus. Dabei gilt allgemein F v,rd F v,ed wobei F v,rd der Bemessungswert der Wandscheibentragfähigkeit und F v,ed die horizontal am Kopfende der Wandscheibe angreifende Kraft ist. 4.2 Ausführung Einfeld-Tafeln sind eher unwirtschaftlich, da vergrößerter Verbindungsmittelabstand auf der Mittelrippe entfällt Die Beplankung der Wandtafeln besteht aus über die volle Tafelhöhe durchgehende Platten, die auf den vertikalen Rippen gestoßen sein können. Die Beplankung kann innen, außen oder auch beidseitig aufgebracht werden. Im Beispiel erfolgt eine außenseitige Beplankung mit geschosshohen SterlingOSB/3-Zero, die über 2 Felder reichen. Gemäß DIN EN beträgt die Mindestbreite der Platten h/4 (z.b mm Wandhöhe 750 mm Plattenbreite). Die Verbindung der Platten mit den Holzständern erfolgt durch Klammern, der Verbindungsmittelabstand ist entlang des Umfangs jeder Platte konstant und nach der einzuleitenden Horizontalkraft F v am Wandkopf berechnet. Hierbei sind die Randabstände der Verbindungsmittel gemäß Tabelle 1.3 einzuhalten. Auf dem Mittelpfosten einer Zweifeldtafel (siehe Bild 2.2 a) kann der Verbindungsmittelabstand gegenüber dem an den umlaufenden Beplankungsrändern verdoppelt werden, darf jedoch nicht mehr als 150 mm betragen. Nach DIN EN /NA darf die Beplankung horizontal einmal gestoßen sein, wenn die Plattenränder z.b. mittels Stoßhölzern schubsteif miteinander verbunden sind (vgl. Bild 2.1c). Mit einer Plattenbreite b P 0,5 h ist dann der Bemessungswert der Wandscheibentragfähigkeit unter Horizontallast um 1/6 abzumindern. 4.3 Bemessung unter horizontaler Beanspruchung Vereinfachter Nachweis nach EC 5, Nachweis Verbund/ Rippen fehlt in EC 5 Rückgriff auf DIN 1052: Bei Verwendung der SterlingOSB-Zero für Scheiben unter horizontaler Beanspruchung gelten die in DIN EN sowie DIN EN /NA, Abschnitt NCI Zu enthaltenen Hinweise zu Ausführung und vereinfachter Berechnung. Ein Nachweis des Verbundes zwischen Beplankung und Rippen wird in DIN EN (+/NA) zwar gefordert, jedoch nicht ausreichend beschrieben. Hier wird die Nachweisform aus DIN 1052: , 10.6 angewendet, was in Fachkreisen als legitim und technisch sinnvoll angesehen wird. Die Tragfähigkeiten von Wandbereichen mit Tür- oder Fensteröffnungen werden beim Nachweis nicht mit angesetzt. Die ungestörten Bereiche sind als einzelne Tafeln zu betrachten und jede Tafel ist für sich zu verankern, vgl. DIN EN , Bild 9.6.

19 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln 19 hüre SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln ür Holztafeln nach Eurocode 5 (DIN EN /NA) Stand System und Vorbedingungen System und Vorbedingungen System Wandtafel unter horizontaler Beanspruchung Bild 4.1 System Wandtafel unter horizontaler Beanspruchung Bild 5.1 F v,ed Nur jede ungestörte Tafel trägt und ist einzeln zu verankern. 3,00 h Fi,t,Ed Fi,c,Ed Fi,t,Ed Fi,c,Ed Fi,t,Ed Fi,c,Ed Fi,t,Ed Fi,c,Ed 1,875 1,25 1,875 2,00 1,875 12,00 1,25 1,875 b i b i b b i b i t - Die Traufwand des Musterhauses enthält 2 Fenster mit je 1,25 m Breite sowie ein Fenster Traufwand mit 2,0 m des Breite. Musterhauses Ansetzbar enthält sind 2 Fenster nur die mit ungestörten je 1,25 m Breite Scheiben. sowie ein Fenster Die effektive mit 2,0 m Breite. Gesamt- Ansetzbar Die sind länge nur bdie ef der ungestörten tragenden Scheiben. und aussteifenden Die effektive Gesamtlänge Wandscheiben b ef der tragenden beträgt und aussteifenden Wandscheiben beträgt: b ef b ges b Öffn. 12,0 2 1,25 2,0 7,5 m bi 1,875 b ef m b ges Länge b Öffn. 12,0 der Einzelscheiben 2 1,25 2,0 7,5 (hier m gleiche Längen) h 3,00 bm i 1,875 Scheibenhöhe m Länge der Einzelscheiben (hier gleiche Längen) b r 0,625 h m 3,00 m Rippenabstand Scheibenhöhe (maximaler Achsabstand) b P 1,25 b r m 0,625 Plattenbreite m Rippenabstand (maximaler Achsabstand) b P 1,25 m Plattenbreite Die Berücksichtigung von Imperfektionen (Schrägstellungen) kann entfallen wenn Die b ef Berücksichtigung h/3 3,0 / 3 von Imperfektionen 1,0 m < b ef (Schrägstellungen) 7,0 m und kann wenn entfallen wenn b P h/4 b ef 3,0 h/3 / 43,0 0,75 / 3 1,0 m < m < b P b ef 1,25 7,0 m und wenn b P h/4 3,0 / 4 0,75 m < b P 1,25 m s v 100 smm gewählter v 100 mm gewählter Verbindungsmittelabstand F f,rd 0,625 F f,rd kn 0,621 kn Bemessungswert der Verbindungsmitteltragfähigkeit (s. Abschn ) l ef Tafellänge abzüglich Öffnungen Wenn Bedingungen nicht erfüllt, ist eine horizontale Ersatzlast zu ermitteln, gem. NCI Zu (NA.17) F Ed q l Ed 70 r Beanspruchung Horizontaler Lastangriff Lastangriff am Wandkopf am Wandkopf aus Wind aus auf Giebel Wind auf Giebel F v,ed 26,8 F v,ed kn 26,8 kn Einzellast Einzellast F F i,v,ed i,v,ed F / 4 v,ed /4 6,7 kn Einwirkung auf die Einzelscheiben bei gleicher Tafellänge 6,7 kn Einwirkung auf bei gleicher Tafellänge Bei unterschiedlicher Länge der Einzeltafeln erfolgt eine Aufteilung im Verhältnis der Einzellängen Bei unterschiedlicher Länge der Einzeltafeln erfolgt eine Aufteilung im Verhältnis der Einzellängen zueinander. zueinander. F i,v,ed F v,ed b i b ef Jede Teiltafel übernimmt einen längenabhängigen Anteil der Gesamtlast 27

20 20 SterlingOSB Zero Wand-, Decken- und Dachtafeln Nachweise für Wandtafeln Nachweis der Wandscheibentragfähigkeit Tragfähigkeit der Einzelscheibe mit b i 1,875 m c i Verhältniswert der Scheibengeometrie Berücksichtigung der»scheibenschlankheit«b/l c i 1 für b i b 0 und bi für b i < b 0 b 0 b 0 0,5 h 0,5 3,0 1,5 m b i 1,875 m > b 0 1,5 m c i 1 F i,v,rd F b c f,rd i i 0,62 1, ,63 kn s v 0,1 Tragfähigkeit der gesamten Wandscheibe mit b ef b i 4 1, ,5 m F v,rd F i,v,rd 4 11, ,52 kn/m Nachweis des Verbundes zwischen Rippen und Beplankung Berechnung des vorhandenen Schubflusses in der Einzelscheibe s v,o,d F F i,v,ed v,ed oder 6,7 26,8 oder 3,57 kn/m b i b ef 1,875 7,5 Berechnungsansatz aus DIN 1052: , 10.6, da Nachweis in EC 5 zwar fordert, aber nicht beschrieben wird. Berechnung der längenbezogenen Schubfestigkeit der Beplankung F v,rd 0,621 kn Bemessungswert der Verbindungsmitteltragfähigkeit (s. Abschn ) Faktor zur Berücksichtigung von quer zu den Rippen angeordneten Plattenstößen 1,0 für Tafeln mit allseitig schubsteif verbundenen Plattenrändern 0,66 für Tafeln mit nicht allseitig schubsteif verbundenen Plattenrändern k v,2 Faktor zur Berücksichtigung einseitiger oder beidseitiger Beplankung des Elementes k v,2 0,33 bei einseitiger Beplankung, k v,2 0,5 bei beidseitiger Beplankung f v,d Bemessungswert der Schubfestigkeit der Beplankung f v,d f v,k k mod 6,8 0,9 4,7 N/mm 2 γ m 1,3 a r Rippenabstand s v Verbindungsmittelabstand, hier 100 mm t Plattendicke der Beplankung f v,0,d min R d /s v k v,2 f v,d t k v,2 f v,d 35 t 2 / a r f v,0,d,1 Verbindungsmittelversagen f v,0,d,2 Schubversagen der Platte f v,0,d,3 Beulversagen der Platte f v,0,d,1 1,0 0,621 / 0,10 6,21 kn/m f v,0,d,2 1,0 0,33 4, ,27 kn/m f v,0,d,3 1,0 0,33 4, / ,45 kn/m Verbindungsmittelversagen i.d.r. maßgebend min f v,0,d f v,0,d,1 6,21 kn/m s v,0,d 3,57 0,57 < 1 f v,0,d 6,21