Institut für Tragwerkslehre und Ingenieurholzbau - Fakultät für Architektur und Raumplanung. Trag Werk Holz Bau

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1 1 TECHNISCHE UNIVERSITÄT WIEN FAKULTÄT FÜR ARCHITEKTUR INSTITUT FÜR TRAGWERKSLEHRE UND INGENIEURHOLZBAU PROF. WOLFGANG WINTER DR. KARLHEINZ HOLLINSKY DI JOSEF WOLFSGRUBER DI IRENE PRIELER ING. SUSANNE BLAIL INHALTE: 1. GESTERN HEUTE 2. TRAGWIRKUNG 3. HISTORISCHE ENTWICKLUNG 4. DRUCKBEANSPRUCHTE VERBINDUNGSMITTEL 5. VERBINDUNGEN (Zimmermannsmäßige und Ingenieurmäßige) 6. KNOTENAUSBILDUNGEN GESTERN UND HEUTE Tragwirkung Druck Zug Druck + Zug Moment

2 2 Prinzipien der Kraftübertragung Wirkungsweise von Verbindungsmitteln - Flächenwirkung Wirkungsweise von Verbindungsmitteln - Tiefenwirkung HISTORISCHE ENTWICKLUNG Die Entwicklung der Holzverbindungen stellt das Grundmodul zur Entwicklung der Holzkonstruktionen dar. Damit eng verbunden war die Entwicklung der Werkzeuge. o Natürliche Formen o Seilverbindungen o Keile, Holznägel, Dollen o Tragwerksformen

3 3 Natürliche Formen Seilverbindungen Keile, Holznägel und Dollen Tragwerksformen

4 4 Historische Bauweisen Pfahlbau, Blockbau Skelett- und Fachwerksbau Metallische Verbindungen DRUCKBEANSPRUCHTE VERBINDUNGSMITTEL Spannung: Kraft / Fläche (zul. Sigma; Druck quer zur Faser) Versätze und Zapfen

5 5 Knotenelemente aus Holz und Holzwerkstoffen 3 grundsätzliche Arten auf die Werkstückteile miteinander verbunden werden können: o stoffschlüssig (z.b.: geklebt, geleimt) o kraftschlüssig (z.b.: geschraubt, genagelt, verkeilt) o formschlüssig (z.b.: geschlitzt, gedübelt, gezinkt) HOLZVERBINDUNGEN (Verbindungsmittel) lassen sich in 2 große Gruppen einteilen: o Zimmermannsverbindungen o Ingenieurmäßige Holzverbindungen ZIMMERMANNS- VERBINDUNGEN INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN - Längsverbindungen - Klebeverbindungen - Querverbindungen - Dübel besonderer Bauart - Eckverbindungen - Stabdübel, Passbolzen, Bolzen - Schrägverbindungen - - Auf- und Anverbindungen - Nagelblechbauweise - Sparrenverbindungen - Blockverbindungen - Genagelte Stahlplatten mit Gelenkbolzen - Loch und Winkelbleche ZIMMERMANNSVERBINDUNGEN - Längsverbindungen

6 6 ZIMMERMANNSVERBINDUNGEN - Blätter Klebeverbindungen Klebe/Keilzinkung INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dübel besonderer Bauart Einseitiger Ringkeildübel Typ A Offener Ringdübel Typ B

7 INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dübel besonderer Bauart Bau Holz Werk Trag Werk Trag INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dübel besonderer Bauart Bau Holz Werk Trag INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Stabdübel (STDÜ), Passbolzen, Bolzen Bau Typ D Holz Typ C Werk GEKA Holzverbinder, doppelseitig Trag Bulldog Holzverbinder, doppelseitig Stabdübel aus Hartholz oder Stahl Bolzen mit Unterlegscheiben Typ D Bau Typ C Flächenwirkung: Dübeltyp A,B Holz GEKA Holzverbinder, einseitig Bulldog Holzverbinder, einseitig INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dübel besonderer Bauart Passbolzen 7

8 8 INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Passbolzen feingliedrige Stabdübelverbindung mit eingeschlitzten Blechen INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Stabdübel, Passbolzen Passbolzen sind auch Stabdübel, allerdings mit Mutter und Kopf oder mit Mutter und Mutter. Die Bohrlöcher für Passbolzen sind genauso auszuführen wie bei Stabdübeln.

9 9 Darstellung Schraubenbolzen Dübel besonderer Bauart Passbolzen Sechskant-Holzschrauben nach DIN 571 (aus Stahl) bzw. Holzschrauben Typ A (Schlüssel-schrauben) Stabdübel INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung des Tragverhaltens stabförmiger Verbindungsmittel INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dimensionierung INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Randabstände (Stabdübel bzw. Passbolzen)

10 10 Sondernägel sind zur Kraftübertragung bestimmter Verbindungen mit mindestens 4 Nägeln für jeden ein- oder zweischnittigen Anschluss im Regelfall einschnittig. Bezeichnung... z.b.: N31x70: D 3.1 mm, Länge 70 mm Mindestnagelabstände

11 Einschlagtiefen / zul. Nagelübertragungskräfte Nagelmaß e d n x l n Mindestholzdicke min a Mindesteinschlagtiefe min s zulässige Übertragungskraft N 1 für eine Scherfläche Nadelholz Laubhol z Zulässige Übertragungskraft bei Nadelholz rechnerische Ermittlung bei Beanspruchung rechtwinkelig zur Nagelachse (also die Scherfläche): nicht vorge -bohrt vorgebohrt einschnittig mehrschnitti g vorgebohrt nicht vorgebohrt vorgebohrt 0,1 mm x mm Mm mm mm N N N mm 25 x 50 1) 24 2) 24 2) x 60 1) 20 2) 20 2) 28 x 65 1) 24 2) 24 2) x 70 1) 20 2) 20 2) 31 x 70 1) 24 2) 24 2) x 80 1) 20 2) 20 2) 34 x 80 1) 24 2) 24 2) x 90 1) 22 2) 22 2) 38 x x x x x x x x x x x x x x ) Auch runder Maschinenstift nach DIN ) Mindestholzdicke bei Schalungen; bei gehobelten Schalungen können die Werte um 2 mm verringert werden 2 500d n zuln 1 = 10 + d (in N) n mit d n als Nageldurchmesser in mm! Beanspruchung in Schaftrichtung auf Herausziehen zulässige Übertragungskraft bei Nadelholz: zuln B * d * s 2 = Z n W [N] Kombination auf Abscheren und Herausziehen m m 1 N Z + 1 zuln Z N zuln 1 Achtung vorgebohrte/nicht vorgebohrte Nagellöcher! sw = wirksame Einschlagtiefe für runde Draht u Maschinenstifte: BZ = 1,3 N/mm² Für BZ bei Sondernägeln gelten Werte lt. Tabelle! Randabstände (Nagel) Nagelplatten Nagelplattenverbindungen 11

12 12 Nagelplatten Kammnägel u Stahlblechformteile Nagelblechverbindungen Nagelblechverbindungen

13 13 Nagelblechverbindungen Nagelblechverbindungen Stahlplatten mit Gelenksbolzen Stahlplatten mit Gelenksbolzen

14 14 Stahlplatten mit Gelenksbolzen Stahlplatten mit Gelenksbolzen Stahlplatten mit Gelenksbolzen Loch- und Winkelbelche

15 15 Loch- und Winkelbleche Loch- und Winkelbleche Gegenüberstellung Balkenschuh - eingeschnittenes Blech Loch- und Winkelbleche Erleichterung der Montage CNC gefertigte Holzverbindungen

16 16 INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN Dübel mit Unterlegscheiben INGENIEURMÄSSIGE HOLZVERBINDUNGEN KNOTENAUSBILDUNGEN - Rahmenecken

17 17 KNOTENAUSBILDUNGEN - Anschlussdetails KNOTENAUSBILDUNGEN - Anschlussdetails Einfluss Holzschwinden auf Knotenausbildung Verformungsverhalten verschiedener Verbindungsmittel