BRETTSCHICHTHOLZ AUS BUCHE UND VERBINDUNGEN IN BUCHEN-BRETTSCHICHTHOLZ

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1 BRETTSCHICHTHOLZ AUS BUCHE UND VERBINDUNGEN IN BUCHEN-BRETTSCHICHTHOLZ Workshops zur Erhebung des aktuellen Wissensstandes in Deutschland, Österreich und der Schweiz Projektbericht (öffentlich) Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) Aktionsplan Holz René Steiger 1) Steffen Franke 2) Andrea Frangi 3) Bestellnummer: / 8V80/ PJ/0195 1) 2) 3) Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen, Dübendorf Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau, Biel ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion November 2014 Aktionsplan Holz

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3 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 5 1. Einleitung Zielsetzung Aufbau dieses Berichts WS 1 Herstellung und Eigenschaften von Bu-BSH Themen Programm Teilnehmer Schriftliche Stellungnahmen Wichtigste Erkenntnisse zu den einzelnen Themen Ausgeführte Bauwerke / Bauteile mit Bu-BSH Rohmaterialbereitstellung Lamellenproduktion Lamellen-Flächenverklebung Mechanische Eigenschaften von Bu-BSH Weitere für die Bemessung wichtige Eigenschaften Weiteres Präsentationen zu weiteren Themen Projekt- und Literaturlisten zu WS WS 2 Verbindungen in Bu-BSH Themen Programm Teilnehmer Schriftliche Stellungnahmen Wichtigste Erkenntnisse zu den einzelnen Themen Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel (VM) (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen Tragverhalten von Verbindungsmittelgruppen (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen): Erfahrungen / Empfehlungen Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, Systemverbinder): Erfahrungen / Empfehlungen Weitere bemessungsrelevante Einflüsse: Erfahrungen / Empfehlungen Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Projekt- und Literaturlisten zu WS Liste der Anhänge Anhänge Workshop Anhänge Workshop Anhänge 20 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 3 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

4 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 4 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

5 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Zusammenfassung Mit dem Ziel, den aktuellen Wissensstand in Deutschland, Österreich und der Schweiz zu den Themenbereichen Praxiseinsatz, Herstellung und Eigenschaften von Brettschichtholz (BSH) aus Buche (Bu) und Verbindungen in Bu-BSH zu erheben, wurden am 1. und 2. Oktober 2014 an der ETH Zürich im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU (Aktionsplan Holz) zwei halbtägige Workshops mit internationaler Beteiligung durchgeführt. Geplant und umgesetzt wurden die Workshops durch ein Projektteam der Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau (Prof. Dr. Steffen Franke), der ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion (Prof. Dr. Andrea Frangi) und der Empa, Abteilung Ingenieur-Strukturen (Dr. René Steiger). Die Gesamtprojektleitung lag bei der Empa. Der Einladung, an den Workshops teilzunehmen, folgten Fachleute aus Forschungsinstituten und Industrie Deutschlands, Österreichs und der Schweiz, sowie Verbandsvertreter aus der Schweiz. Sämtliche ausländischen und ausgesuchte Schweizer Teilnehmer haben für die Workshops Bau- und Forschungsprojektlisten, Literaturlisten und PowerPoint-Präsentationen vorbereitet und eingereicht. Diese Unterlagen finden sich als Anhang des vorliegenden Berichts. Beide Workshops waren derart organisiert, dass die Teilnehmer themenbezogen ihre Erfahrungen präsentierten und anschliessend eine Diskussion zur Identifikation der massgeblichen Folgerungen stattfand. Die wichtigsten Erkenntnisse aus dem Workshop zu Praxiseinsatz, Herstellung und Eigenschaften von BSH aus Buche waren: Bisher sind nur Einzelobjekte in Bu-BSH ausgeführt worden. Die Gründe dafür liegen derzeit in dem im Vergleich zu Nadelholz (NH)-BSH immer noch höheren Preis und in einem Mangel an spezifischen Bemessungswerten, welche das effektive Potential der Buche breit nutzbar machen. Die Erfahrungen erstrecken sich auf die Nutzungsklassen (NKL) 1 und 2. Ein breiterer Einsatz von Bu-BSH-Bauteilen könnte sich auch ergeben, wenn Standardquerschnitte definiert werden, für die das Material einfach verfügbar ist und die für spezielle Anwendungsbereiche optimiert sind. In der Prozesskette vom Baum zum fertigen Bauprodukt zeigt Bu-BSH eine geringere Ausbeute als z. B. Fichten-BSH. Neben der ganzheitlichen Optimierung der Verwendung der beim Einschnitt anfallenden Stammteile, könnte eine Vorsortierung des Rundholzes die Festigkeitssortierung der Bretter effizienter machen. Die Brettqualität ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Endprodukts. Die Festigkeitssortierung sollte sowohl visuell als auch zwingend apparativ erfolgen. Im Vordergrund als apparativer Sortierparameter steht der dynamische Elastizitätsmodul, ermittelt aus der Dichte des Holzes und der Eigenfrequenz oder der Ultraschalllaufzeit. Da es im Bereich der für Bu-BSH relevanten Rohdichten kaum eine Korrelation zwischen der Rohdichte und den Festigkeitseigenschaften (Biegung und Zug parallel zur Faser) zu geben scheint, kann die Festigkeitssortierung von Bu-Brettern nicht einzig auf Basis der Dichte erfolgen. Die zusätzliche visuelle Sortierung ist nötig, um z. B. Faulstellen zu identifizieren, welche häufiger vorkommen als bei Fichte. Eine hohe Keilzinkenfestigkeit ist von grosser Bedeutung für die Qualität des Endprodukts. Die Prozessparameter (Keilzinkengeometrie, Klebstoff, Verfahrenstechnik) zur Fabrikation von Längsstössen sind bekannt, jedoch zumindest für die Produktion von Festigkeitsklassen > GL48 noch nicht optimiert. Für die Produktion von Längsstössen ist ein sehr spezifisches Fachwissen notwendig, welches momentan auf praktischen Erfahrungswerten weniger Firmen beruht. Auf dem Markt gibt es Klebstoffsysteme, welche über eine Zulassung zur Keilzinkenund/oder Flächenverklebung verfügen. Aus betrieblichen Gründen wurden bisher vorwiegend die aus der Keilzinkung von NH bekannten Keilzinkengeometrien und Produktionsverfahren eingesetzt. Für eine wirtschaftliche Herstellung der Keilzinkenverbindungen in Buche sind Aspekte wie Werkzeugstandzeiten, Systemoptimierung (Klebstoff, Keilzinkengeometrie, Fugendicke, Eindringung, Klebstoffverteilung, Vorbenetzung der Klebflächen, etc.) zu untersuchen. Zur Kontrolle der Keilzinkenfestigkeit sind Zugversuche aussagekräftiger als Biegeversuche. Bezüglich Flächenverklebung der Lamellen besteht Optimierungspotential bei der Klebstoffmenge, der Vorbehandlung der Oberflächen (Benetzung, Hobeltechnik) und beim Pressdruck. Grosse Probleme stellen sich derzeit noch in der Qualitätskontrolle der Flächenverklebung, R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 5 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

6 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz indem die vorhandenen Verfahren und Grenzwerte für NH-BSH entwickelt wurden und daher weiter entwickelt bzw. angepasst werden müssen. Um Delaminierungen bei wechselnden Feuchten zu vermeiden, sind im Praxiseinsatz von Bu-BSH-Bauteilen allenfalls besondere Massnahmen angezeigt, wie Einsatz von Vollgewindeschrauben oder eingeklebter Gewindestangen zur Verstärkung der Trägerenden. Die Biegefestigkeit von BSH-Trägern wird massgeblich von der Keilzinkenfestigkeit beeinflusst. Bei der Normierung von Festigkeitswerten und der Einteilung in verschiedene Klassen, ist darauf zu achten, dass die technischen Randbedingungen bei der Keilzinkung ausreichend optimiert und eingehalten werden. Nur dadurch kann das volle Potential des Bu-BSH ausgeschöpft werden. Da der Gewinn an Steifigkeit bei Bu-BSH gegenüber Nadelholz-BSH nicht das gleiche Niveau erreicht wie der Gewinn an Festigkeit, müssen Tragwerke mit Bauteilen aus Bu-BSH entsprechend konzipiert werden, dass nicht der Verformungsnachweis massgebend wird und wirtschaftliche Bauwerke resultieren. Wenn man so vorgeht, ist zudem die forschungsmässige Ermittlung von Kriechzahlen nicht von prioritärer Bedeutung. Die hohe Schubsteifigkeit und -festigkeit sind massgebliche Stärken von Bu-BSH. Da bei hochbeanspruchten Trägern gerade die Schubfestigkeit massgebend werden kann, muss diese zuverlässig bestimmt werden. Es sollten dafür Versuche an Schubträgern anstatt an den Scherkörpern nach EN 408 durchgeführt werden, da die Schubträger die Beanspruchung in der Praxis besser nachbilden. Allerdings gilt es dabei zu beachten, dass überlagerte Spannungszustände auftreten (Schub und Querdruck), so dass nicht die eigentliche Materialschubfestigkeit bestimmt wird und die ermittelten Werte nicht ohne Anpassung auf andere Situationen, wie z. B. Abscheren von Vorhölzern und Queranschlüsse, übertragbar sind. Die bisher in den Normen angegebenen Werte für die Druck- und Zugfestigkeiten sind kritisch zu hinterfragen und für eine gesteigerte Nutzung von Bu-BSH gegebenenfalls anzupassen. Die Druckfestigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung von Bu-BSH erreicht sehr hohe Werte, während eine planmässige Beanspruchung von Bu-BSH auf Zug rechtwinklig zur Faserrichtung (wie bei NH) nicht angezeigt ist. Es ist anzunehmen, dass auch bei Bu-BSH ein Volumeneinfluss (insb. für die Schub- und die Biegefestigkeit) existiert. Untersuchungen dazu fehlen jedoch. Die Frage nach dem Volumeneinfluss muss zusammen mit der Festlegung der Referenz-Trägerhöhe, für welche die Festigkeitswerte in den Normen angegeben werden sollen, beantwortet werden. Aufgrund der Empfindlichkeit des Bu-BSH gegen Feuchteänderungen sollte besondere Aufmerksamkeit auf den Bauprozess gelegt werden und dieser gegebenenfalls entsprechend angepasst werden, so dass das Bu-BSH keinen Feuchteänderungen ausgesetzt wird. Dadurch kommt der Frage nach dem Holzfeuchte-Einfluss auf die Festigkeit und die Steifigkeit keine prioritäre Bedeutung zu. Zur Abbrandgeschwindigkeit von Buche liegen bereits Untersuchungen vor. Massgebend für die Bemessung im Brandfall ist allerdings nicht einzig die Abbrandgeschwindigkeit, sondern die konkrete Situation des Bauteils im Tragwerk (einseitiger/mehrseitiger Abbrand, Spalte, Risse, etc.) Die Möglichkeit der Acetylierung sollte weiter untersucht werden, da sie sich positiv auf die Dauerhaftigkeit von Bu-BSH wirkt und dessen Einsatz auch in NKL 2 ermöglicht. Der Einfluss der Acetylierung auf die mechanischen Eigenschaften muss dabei beachtet werden. Die wichtigsten Erkenntnisse aus dem Workshop über Verbindungen in Buchen-BSH waren: Für die Bemessung von Verbindungen sind wichtige grundlegende Kennwerte einzelner VM, wie z. B. Lochleibungsfestigkeit und Ausziehparameter notwendig. Vorhandene Kenntnisse über das Zusammenwirken von VM in Anschlüssen oder Gruppen in NH können nicht einfach auf LH übertragen werden Zur Lochleibungsfestigkeit liegen mit der Dissertation von U. Hübner bereits umfangreiche Daten für glattschaftige VM in Esche und teils auch Buche vor. Für Gewindestangen und Schrauben (nicht glattschaftig) besteht weiterhin Forschungsbedarf. Ebenso liegen Versuchsergebnisse zum Ausziehwiderstand einzelner Holzschrauben und Gewindestangen vor. Eingeklebte Gewindestangen müssen weiterhin untersucht werden. Für einen effizienten Einsatz von Bu-BSH sind katalogisierte Verbindungen sinnvoll. Augenmerk muss daher auch auf das Tragverhalten ganzer Verbindungen gelegt werden, um zum R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 6 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

7 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz einen einfache Bemessungen oder gar tabellarische Bemessungsgrössen angeben zu können und zum anderen um Einflüsse auf das Tragverhalten der VM-Gruppe bewerten zu können. Der Fokus soll auf ganze Verbindungen bzw. Systeme gelegt werden. Das Potential von LH liegt in den sehr guten Festigkeiten unter Schub- und Druckbeanspruchung. Somit ergibt sich auch ein Potential für den Einsatz von Kontaktanschlüssen, wofür allerdings Forschungsergebnisse erzielt werden müssen. Weitere relevante Einflussparameter wie Feuchte und Lasteinwirkungsdauer spielen eine wichtige Rolle in der Bemessung. Optimierungspotential wird auch in möglichen reduzierten Rand- und VM-Abständen gesehen. Allerdings müssen diese Einflüsse für eine abgesicherte Anwendung wesentlich breiter erforscht werden. Weitere Programmpunkte in den Workshops waren die Vorstellung des laufenden Europäischen WoodWisdom Net + -Forschungsprojektes EU Hardwoods und der Initiative zur Lancierung einer COST-Action Innovative utilization of hardwoods for high value added competitive products, sowie die Besichtigung des ETH House of Natural Resources ( Als Gesamtfazit der Workshops konnte festgestellt werden, dass trotz zahlreicher bereits durchgeführter Forschungsarbeiten und einer Vielzahl an verfügbaren wissenschaftlichen Publikation ein Bedarf an weiterführender Forschung besteht, damit Buchenholz vermehrt und wirtschaftlich als qualitätsgesichertes Bauprodukt in Tragwerken eingesetzt werden kann. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 7 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

8 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 8 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

9 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz 1. Einleitung Dem Aktionsplan Holz des Bundesamtes für Umwelt BAFU wurde Ende 2013 ein umfangreiches Forschungspaket zum Thema Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz zur Förderung beantragt. Das Forschungspaket umfasst 2 Teilprojekte (TP): Im TP 1 Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz (LH) Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz sollen durch die Angabe von Eigenschaftswerten, Bemessungsgrundlagen und von Anforderungen an die Qualitätssicherung und die Qualitätskontrolle für die gesamte Produktionskette die technischen Rahmenbedingungen geschaffen werden, dass hochfestes BSH aus LH (hauptsächlich der Holzarten Buche und Esche aus verschiedenen Regionen der Schweiz) standardmässig produziert und vermehrt als qualitätsgesichertes Bauprodukt in der Schweiz eingesetzt wird. Ausgehend von der Rohmaterialbereitstellung (Auswahl, Trocknung, Festigkeitssortierung) sollen sämtliche Prozessschritte (Keilzinkung, Flächenverklebung) bis zur mechanischen Prüfung und Bemessung des fertigen Produkts in die Untersuchung einbezogen werden. Im TP 2, sollen für die Ausbildung von leistungsfähigen Verbindungen in BSH aus LH unter Berücksichtigung der Variation des Verbindungsmittels und der Beanspruchungsart statistisch abgesicherte Kennwerte sowie praxisnahe Regeln und Bemessungshilfen für die gegenwärtig marktüblich verwendeten Anschlusskonfigurationen und Stösse erarbeitet werden. Die Bereitstellung von sicheren Bemessungsgrundlagen von Anschlüssen für den planenden Architekten und Ingenieur, ermöglicht erst die Realisierung von Projekten in Brettschichtholz aus Laubholz und den damit verbundenen gesicherten Absatz von LH. Im Januar 2014 hat das BAFU entschieden, dass die beiden TP vom Aktionsplan Holz mit Auflagen unterstützt werden. U. a. sollen die unterstützten Projektinhalte in einem Vorprojekt definiert werden und es soll ein Wissensabgleich mit dem grenznahen Ausland (insb. Deutschland und Österreich) erfolgen. Daher beauftragte das BAFU die Gesuchsteller der beiden TP, mit der Planung, Organisation und Durchführung von je halbtägigen Workshops (WS). Der vorliegende Bericht enthält die massgeblichen Dokumente und fasst die Erkenntnisse aus den WS zusammen. 2. Zielsetzung Das Ziel der WS war es, den aktuellen Wissensstand (in Forschung und Praxis) in den Nachbarländern abzuklären, insbesondere bezüglich der Anwendung von Buche zur Produktion von BSH und zu Verbindungen in Buchen-BSH (Bu-BSH). Des Weiteren sollte der internationale Austausch zum Thema initiiert und ein Netzwerk mit den massgeblichen Wissensträgern aufgebaut werden. 3. Aufbau dieses Berichts In den Kapiteln 4 und 5 des Berichts sind die wichtigsten Kenndaten zu den WS und die relevanten Erkenntnisse thematisch gegliedert zusammengestellt. Detailliertere Informationen und sämtliche im Zusammenhang mit den WS erarbeiteten Dokumente sind im Anhang zu finden. Kapitel 6 gibt einen Überblick über die Inhalte des Anhangs. 4. WS 1 Herstellung und Eigenschaften von Bu-BSH 4.1 Themen Der WS 1 Herstellung und Eigenschaften von Bu-BSH umfasste die Themen, welche die Arbeitspakete des TP 1 bilden. Es sollten die Erfahrungen und Kenntnisse erhoben werden zu: Ausgeführten Bauwerken/Bauteilen mit LH-BSH, Rohmaterialbereitstellung: Vorsortierung Rundholz, Festigkeitssortierung Bretter, Ausbeutenoptimierung, Einschnitt und Trocknung, Lamellenproduktion: Keilzinkengeometrie, Klebstoff, offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen, Festigkeit von LH-Keilzinkungen, Methoden in der Qualitätskontrolle, R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 9 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

10 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Flächenverklebung der Lamellen: Klebstoff, offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen, Methoden der Qualitätskontrolle (Scher- und Delaminierungsprüfung der Klebfugen), Mechanischen Eigenschaften von LH-BSH: Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit, Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit, Druck- und Zugfestigkeit parallel und rechtwinklig zur Faserrichtung, Steifigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung, Weiteren für die Bemessung wichtigen Eigenschaften: Rohdichte, Volumeneinfluss, Einfluss von Holzfeuchte und Einwirkungsdauer auf die Festigkeit und die Steifigkeit, Abbrandgeschwindigkeit, Kriechzahl, Stabilitätsnachweis. 4.2 Programm Der WS 1 wurde am zwischen 13:00 und 18:30 Uhr an der ETH Zürich durchgeführt. Das detaillierte Programm findet sich im Anhang WS Teilnehmer Die Liste der Teilnehmer am WS 1 findet sich im Anhang WS1-2. Vertreten waren: 4 Forschungsinstitute aus dem Ausland (3 Deutschland, 1 Österreich). 5 Industrievertreter aus dem Ausland (1 Deutschland, 3 Österreich, 1 Italien). 3 Forschungsinstitute aus der Schweiz (BFH/AHB, ETH Zürich, Empa). 4 Firmen aus der Schweiz (A+C Corbat SA, Fagus Jura SA, Neue Holzbau AG, Purbond AG). 3 Verbände aus der Schweiz (Holzindustrie Schweiz, Holzbau Schweiz, Swiss Wood Innovation Network SWIN). In der Vorbereitungsphase zum WS wurden die Institute und Firmen gemäss Liste im Anhang WS1-3 angefragt und zur Teilnahme am WS eingeladen. Der Farbcode in der letzten Tabellenspalte im Anhang WS1-3 bedeutet: Grün: Institution hat letztlich am WS 1 teilgenommen. Gelb: Institution hat eine schriftliche Stellungnahme eingereicht (siehe 4.4). Rot: Institution hat weder teilgenommen, noch eine schriftliche Stellungnahme eingereicht. 4.4 Schriftliche Stellungnahmen Die folgenden Institute und Firmen haben schriftliche Stellungnahmen unterschiedlichen Umfangs betreffend TP 1-Themen eingereicht: Karlsruher Institut für Technologie KIT, D-Karlsruhe (Prof. Dr. H.-J. Blass). Technische Universität Graz, A-Graz (Prof. Dr. G. Schickhofer). Türmerleim GmbH, D-Ludwigshafen (Herr J. Schiller). Pollmeier Massivholz GmbH & Co.KG, D-Creuzburg (Herr R. Pollmeier). Fagus Jura SA, CH-Vendlincourt (Herr S. Vögtli). Da diese Stellungnahmen z. T. vertrauliche Angaben und Meinungen beinhalten, werden sie in diesem öffentlich zugänglichen Bericht nicht abgedruckt. Die Bauprojekt-, Forschungsprojekt- und Literaturlisten des KIT sind in die Anhänge WS1-5, WS1-6 und WS1-7 eingearbeitet. 4.5 Wichtigste Erkenntnisse zu den einzelnen Themen Sämtliche ausländische und ausgesuchte Schweizer Teilnehmer wurden gebeten, die wichtigsten Erfahrungen und Empfehlungen zu den in 4.1 aufgelisteten Themenbereichen im Workshop mittels einer Power Point-Präsentation vorzustellen. Die Präsentationen sind im Anhang WS1-4 zusammengestellt. Nachfolgend sind die wichtigsten Erkenntnisse aus den Teilnehmerpräsentationen, der anschliessenden Diskussion und aus den schriftlichen Stellungnahmen thematisch gegliedert zusammengestellt Ausgeführte Bauwerke / Bauteile mit Bu-BSH Beispiele Ökonomiegebäude Lauenen, Schweiz: Dreieckbinder aus Bu-BSH GL48k R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 10 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

11 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Flugplatz Buochs, Schweiz: Verstärkung eines Hallentragwerks mit Bu-BSH GL40 Pferdeboxen, Dubai: Randbalken aus Bu-BSH Forstwerkhof Albisgütli, Zürich, Schweiz: Bu-BSH GL40 ETH House of Natural Resources, Zürich, Schweiz: Bu-Brettsperrholz (BSP)-Decke Forstschule Freising, Deutschland: 40 m 3 Bu-BSH-Dachträger GL36k und Bu-BSH-Stützen GL28h Bürgerhaus Altdorf, Deutschland: 15 m 3 Bu-BSH GL28 Mayr-Melnhof Holz Reuthe GmbH, Österreich: Bu-BSH-Biegeträger 140 x 180 mm, = 3 m LWF Gebäude Weihenstephan, Deutschland: gerade Bu-BSH-Träger, Zulassung im Einzelfall. Privates Bauprojekt bei Reutlingen, Deutschland: Balkenlagen aus Bu-BSH Steigerwald Zentrum, Unterfranken, Deutschland: Rippendecke mit Bu-BSH-Trägern Erfahrungen und Empfehlungen Bisher wurden zumeist nur Einzelprojekte ausgeführt, dies u. a. aufgrund fehlender Mengen an Bu-BSH für eine umfangreichere Anwendung und standardisierter Bemessungsverfahren, die die Verwendung von Bu-BSH für den Architekten und Ingenieur in grossem Umfang umsetzbar machen. Die bisherigen Erfahrungen mit Bauteilen aus Bu-BSH erstrecken sich auf die Nutzungsklassen (NKL) 1 und 2, wobei in Deutschland für NKL 2 eine Zustimmung im Einzelfall erforderlich ist. Bisher sind aber kaum Probleme mit Bauteilen aus Bu-BSH in NKL 2 bekannt, wohingegen in NKL 1 häufig Schäden auftreten. Wichtig in diesem Zusammenhang ist ein Monitoring der Bauteile. Die deutsche Zulassung beschränkt die Anwendung von Bu-BSH in Deutschland derzeit auf Querschnitte von maximal 150 x 600 mm in den Festigkeitsklassen GL36c (bei visueller Sortierung der Lamellen) bzw. GL48c (bei maschinell-visueller Sortierung der Lamellen) und in der Nutzungsklasse 1. Grössere erforderliche Querschnitte werden blockverleimt. In den Niederlanden besteht umfangreiche Erfahrung mit verschiedenen, meist tropischen Harthölzern im Bauwesen. Zum Teil wird dabei auch acetyliertes Buchenholz verwendet Rohmaterialbereitstellung Vorsortierung Rundholz In der Prozesskette vom Baum bis zum fertigen Bauprodukt zeigt Bu-BSH eine geringere Ausbeute als z.b. BSH aus Fichte. Dies ist aber unter anderem auf die nicht optimierte Vorsortierung von Buchen Rundholz sowie die daraus resultierende ungenügende Verwendung von Zwischen- und Abfallprodukten in anderen Prozessketten zurückzuführen. Eine Vorsortierung des Rundholzes würde die Sortierung der Bretter erleichtern und effizienter machen. Festigkeitssortierung der Bretter Die Brettqualität ist von entscheidender Bedeutung für die Qualität des Endprodukts. Da Buchenholz vor einer ersten Sortierung der Bretter bereits getrocknet werden muss, sind eine Optimierung des Einschnitts und eine genaue Kontrolle des Eingangsmaterials notwendig, um die Ausbeute bei der Festigkeitssortierung zu steigern. Die Festigkeitssortierung sollte sowohl visuell aber auch zwingend apparativ erfolgen. Es gibt bereits Systeme und erste Erfahrung mit der apparativen Sortierung von Buchenholz. Die Eigenfrequenz scheint ein geeigneter Parameter zur Abschätzung des MOE in Faserrichtung zu sein. Die genauen Korrelationen und Sortierkriterien bezüglich Festigkeit und Steifigkeit sind noch zu überprüfen bzw. zu ermitteln. Erste Untersuchungen von MICROTEC zeigen grosse Unterschiede zwischen den Wuchsgebieten bzw. dem in verschiedenen Projekten verwendeten Holz. Bei der Sortierung müssen auch für Buchenholz spezifische Fehlstellen berücksichtigt werden, wie etwa Faulstellen, die häufiger als bei Fichtenholz vorkommen. Dies kann nur visuell erfolgen. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 11 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

12 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Einschnitt Die Dicke der Bretter muss entsprechend dünner als bei Fichte gewählt werden, um auf das Feuchteverhalten reagieren zu können. Ausbeuteoptimierung Die Prozesskette vom Baum bis zum Bauprodukt muss mit den zugehörigen Abfall- und Nebenprodukten abgestimmt werden, um eine möglichst hohe Ausbeute zu erlangen. Dies ist jedoch nur bei einer gesteigerten Nachfrage und Nutzung von Bu-BSH sinnvoll und ökonomisch. Eine hohe Ausbeute kann bei der Herstellung von Bu-BSH nur durch die gleichzeitige Bereitstellung von weiteren Produkten wie Hobel- und Palettenware erreicht werden. Die FH Rosenheim stellt Alternativen des Einschnitts (Riftschnitt, Keilbohlenschnitt, Keilbohlen- Kombi-Schnitt) vor, welche zur Optimierung der Ausbeute beitragen können. Riftware für spezielle Anwendungsfälle kann effizienter hergestellt werden, wobei die Vorteile der besseren Eigenschaften der Riftware den höheren Fertigungsaufwand rechtfertigen. Trocknung Die Trocknung muss bei Buchenholz in einer frühen Fertigungsstufe durchgeführt werden. Dadurch werden nach der Trocknung weitere Bearbeitungsschritte notwendig und die Ausbeute wird reduziert. Durch eine geschickte Vorbehandlung könnte der Arbeitsaufwand nach der Trocknung reduziert und so die Ausbeute gesteigert werden. Weiteres Bei einer Steigerung der Produktionsmengen von Bu-BSH auf Grund erhöhter Nachfrage ist eine vereinfachte Rohmaterialbereitstellung zu erwarten. Aufgrund der Besonderheiten von Laubbäumen ist eine kurzfristige Verfügbarkeit des Rohmaterials Laubholz nicht immer sichergestellt Lamellenproduktion Keilzinkengeometrie Die Keilzinkengeometrie kann für Buchenholz ähnlich wie bei Nadelholz gewählt werden, wobei individuelle Anpassungen notwendig sind. Diese Anpassungen sollten sich dabei auf die Geometrie an sich und die Herstellung der Keilzinken beziehen. Nach jetzigem Kenntnisstand ist es noch nicht möglich reproduzierbar Keilzinkenverbindungen für die Festigkeitsklassen >GL48 herzustellen. Aufgrund der deutlich unterschiedlichen Anatomie von Buchen- und Fichtenholz ist das Penetrations- und Benetzungsverhalten ebenfalls sehr unterschiedlich und muss bei der Herstellung der Klebeflächen (Keilzinkenflanken) beachtet werden. Für die Produktion ist ein sehr spezifisches Fachwissen notwendig, was momentan nur auf praktischen Erfahrungswerten weniger Firmen beruht. Für eine wirtschaftliche Herstellung von Keilzinkenverbindungen in LH sind z. B. die Aspekte der Werkzeugstandzeiten zu untersuchen. Klebstoff Die Studien zu verschiedenen Klebstoffen zeigen unterschiedliche Ergebnisse. Die prinzipielle Problematik besteht darin, dass bis jetzt keine gesicherten Ergebnisse vorliegen, die zeigen, welche Parameter (Fugendicke, Eindringung, Klebstoffverteilung u.a.) und in welche Form wesentlich für die Festigkeit der Verklebung und die Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit sind. Eine materialtechnische Betrachtung auf mikroskopischer Ebene ist notwendig um die genannten Aspekte zu verstehen und gezielt beeinflussen zu können. Bei einer entsprechend gezielten Optimierung des Systems aus Klebprozess, Klebstoff und Keilzinkengeometrie sind jedoch befriedigende Ergebnisse zu erwarten. Es gibt bereits Systeme auf dem Markt, welche über eine Zulassung zur Keilzinkenverklebung von Buche verfügen. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 12 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

13 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Eine Vorbenetzung der Klebflächen kann sich positiv auf den Klebprozess auswirken. Eventuelle Einflüsse auf die Klebfugenfestigkeit müssen aber beachtet werden. Dieser Prozess wirkt sich auch auf die Wirtschaftlichkeit der Verklebung aus, da sich die Herstellungszeiten verlängern. Festigkeit von Buchen-Keilzinkungen Äste stellen bei Buchenholz aufgrund der Struktur des Holzes tendenziell eine grössere Schwächung der Lamellen dar als bei Fichtenholz. Solche Fehlstellen sollten daher in der Produktion herausgekappt werden. Damit ist die Keilzinkung von kurzen Brettstücken aus fehlerfreiem Holz die einzige grosse Störstelle im Bu-BSH, die zudem häufiger auftritt. Eine hohe Keilzinkenfestigkeit ist daher von grosser Bedeutung und bedarf besonderer Kontrolle. Es ist in diesem Zusammenhang abzuklären, ob man entgegen den momentan gültigen Standards auf eine Zugprüfung der Keilzinkenverbindung zurückgreifen sollte, da dies eine deutlich effektivere Methode der Qualitätskontrolle ist. Aufgrund teilweise geringer Festigkeiten der Keilzinkungen wurden in bisherigen Projekten sehr geringe Festigkeitsklassen für das Bu-BSH gewählt. Mit einer Optimierung des Sortier- und Keilzinkenprozesses ist eine bessere Ausnutzung der Holzfestigkeiten des Bu-BSH zu erwarten. Methoden der Qualitätskontrolle Die Keilzinkungen insbesondere zur Produktion von Lamellen hoher Festigkeiten sollten entsprechend ihres späteren Einsatzes (Biegezugseite der Träger massgebend für den Tragwiderstand) durch Zugprüfungen geprüft werden. Die derzeitigen Normen stellen die Ergebnisse der Zugprüfung jedoch schlechter im Vergleich mit Biegeprüfungen und verlangen auch nicht explizit Zugprüfungen. Eine Anpassung der Normierung ist hier zwingend notwendig, um insbesondere Keilzinken mit hohen Festigkeiten zuverlässiger prüfen zu können Lamellen-Flächenverklebung Klebstoff Die aufzutragende Klebstoffmenge ist bei Bu-BSH zum Teil höher als bei BSH aus Fichte. Hier besteht noch Optimierungspotential. Eine Vorbenetzung kann gegebenenfalls günstige Einflüsse haben. Offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Die sogenannte offene geschlossene Zeit muss bei der Produktion von Bu-BSH wahrscheinlich grösser sein muss als bei BSH aus Fichte. Dies muss gegebenenfalls auch im Produktionsprozess und in der Wirtschaftlichkeit berücksichtigt werden. Die Klebbedingungen und systeme sollten so gewählt werden, dass nicht zu hohe Pressdrücke notwendig sind. Der Einsatz von alternativen Hobeltechniken kann eine Möglichkeit sein, um auf die besonderen Anforderungen bezüglich Formstabilität der Buchenlamellen zu reagieren. Eine Vorbenetzung der Klebflächen kann sich positiv auf den Klebprozess auswirken. Eventuelle Einflüsse auf die Klebfugenfestigkeit müssen aber beachtet werden. Methoden der Qualitätskontrolle Die vorhandenen Prüfverfahren und Methoden zur Qualitätskontrolle sind der Produktion von BSH aus Fichte angelehnt. Für Bu-BSH müssen geeignete Verfahren entwickelt werden, wie z.b. ein angepasster Delaminierungstest. Die derzeitigen Delaminierungstests sind für Bu-BSH nicht geeignet, werden aber mangels geeigneter Alternativen trotzdem durchgeführt. Es besteht seitens der Industrie ein dringender Bedarf an Methoden zur Qualitätskontrolle. Bei einer entsprechenden Zuverlässigkeit ist eine rasche Verbreitung und Umsetzung zu erwarten. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 13 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

14 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Eventuell sind besondere Massnahmen zu treffen, um Delaminierungen bei höheren Feuchten zu vermeiden, wie z.b. Einsatz von Vollgewindeschrauben oder eingeklebten Gewindestangen in den Trägerenden. Die Grenzwerte in den Normen zur Delaminierungs- und Blockscherprüfung sind nur für NH- BSH gültig und können nicht ohne Überprüfung und ev. Anpassung auf LH-BSH übertragen werden Mechanische Eigenschaften von Bu-BSH Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit Die Biegefestigkeit wird unter anderem massgeblich von der Keilzinkenfestigkeit beeinflusst. Bei der Normierung von Festigkeitswerten und der Einteilung in verschiedene Klassen, ist darauf zu achten, dass die technischen Randbedingungen bei der Keilzinkung ausreichend optimiert und eingehalten werden. Nur dadurch kann das volle Potential des Bu-BSH ausgeschöpft werden. Der Gewinn an Steifigkeit erreicht bei Bu-BSH gegenüber NH-BSH nicht das gleiche Ausmass wie der Gewinn an Festigkeit. Dies muss bereits bei der Konzeption der Tragwerke beachtet werden. Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit Die hohe Schubsteifigkeit und festigkeit sind massgebliche Stärken von Bu-BSH. Da bei hochbeanspruchten Trägern gerade die Schubfestigkeit massgebend werden kann, muss diese zuverlässig bestimmt werden. Es sollten dafür Versuche an Schubträgern anstatt an den Scherkörpern nach EN 408 durchgeführt werden, da die Schubträger die Beanspruchung in der Praxis besser nachbilden. Allerdings gilt es dabei zu beachten, dass überlagerte Spannungszustände auftreten (Schub und Querdruck), so dass nicht die eigentliche Materialschubfestigkeit bestimmt wird und die ermittelten Werte nicht ohne Anpassung auf andere Situationen, wie z. B. Abscheren von Vorhölzern und Queranschlüsse, übertragbar sind. Druck- und Zugbeanspruchung parallel zur Faserrichtung Die bisher in den Normen angegebenen Werte für die Druck- und Zugfestigkeiten sind kritisch zu hinterfragen und für eine gesteigerte Nutzung von Bu-BSH gegebenenfalls anzupassen. Druck- und Zugbeanspruchung rechtwinklig zur Faserrichtung Die Druckfestigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung von Bu-BSH erreicht sehr hohe Werte, während eine planmässige Beanspruchung von Bu-BSH auf Zug rechtwinklig zur Faserrichtung (wie bei Nadelholz) nicht angezeigt ist. U. Hübner hat in seiner Forschungsarbeit umfangreiche Daten zur Festigkeit und Steifigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung erarbeitet und veröffentlicht Weitere für die Bemessung wichtige Eigenschaften Rohdichte Es scheint im relevanten Bereich der für Bu-BSH verwendeten Rohdichten kaum eine Korrelation zwischen der Rohdichte und den Festigkeitseigenschaften (Biegung und Zug parallel zur Faser) zu geben. Die Festigkeitssortierung von Bu-Brettern kann also nicht einzig auf Basis der Dichte erfolgen. Volumeneinfluss Generell sind die Angaben in Kapitel 3 des EC5 für Bu-BSH zu überarbeiten und anzupassen. Nur so kann eine zuverlässige Bemessung durchgeführt werden. Es ist anzunehmen, dass auch bei Bu-BSH ein Volumeneinfluss (insb. für die Schub- und die Biegefestigkeit) existiert. Untersuchungen dazu fehlen jedoch. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 14 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

15 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Die Frage nach dem Volumeneinfluss muss zusammen mit der Festlegung der Referenz- Trägerhöhe, für welche die Festigkeitswerte in den Normen angegeben werden sollen, beantwortet werden. Einfluss von Holzfeuchte und Einwirkungsdauer auf die Festigkeit und die Steifigkeit Aufgrund der Empfindlichkeit des Bu-BSH gegen Feuchteänderungen sollte besondere Aufmerksamkeit auf den Bauprozess gelegt werden und dieser gegebenenfalls entsprechend angepasst werden, so dass das Bu-BSH keinen Feuchteänderungen ausgesetzt wird. Dadurch kommt der Frage nach dem Holzfeuchte-Einfluss auf die Festigkeit und die Steifigkeit keine prioritäre Bedeutung zu. Abbrandgeschwindigkeit Es liegen bereits einzelne Untersuchungen zur Abbrandgeschwindigkeit von Buche vor. Massgebend für die Bemessung im Brandfall ist allerdings nicht einzig die Abbrandgeschwindigkeit, sondern die konkrete Situation des Bauteils im Tragwerk (einseitiger/mehrseitiger Abbrand, Spalte, Risse, etc.) Kriechzahl Ist nicht von prioritärer Bedeutung, da Tragwerke und Bauteile aus Bu-BSH so ausgelegt werden sollten, dass nicht der Verformungsnachweis massgebend ist. Stabilitätsnachweise Entscheidend sind hier nicht die Materialparameter, sondern die korrekte Ermittlung von Knickund Kipplängen Weiteres Die Möglichkeit der Acetylierung sollte weiter untersucht werden, da sie sich positiv auf die Dauerhaftigkeit von Bu-BSH wirkt und dessen Einsatz auch in Nutzungsklasse 2 ermöglicht. Der Einfluss der Acetylierung auf die mechanischen Eigenschaften muss dabei beachtet werden. Es sollten Standardquerschnitte definiert werden, für die das Material einfach verfügbar gemacht werden kann und die für spezielle Anwendungsbereiche optimiert sind Präsentationen zu weiteren Themen WoodWisdom-Net Projekt EU Hardwoods Herr Dr. A. Neumüller (Holzforschung Austria) hat in Vertretung des Projektleiter Dipl. Forstwirt P. Linsenmann das Europäische WoodWisdom-Net + Projekt EU Hardwoods vorgestellt. Die entsprechende Präsentation ist im Anhang WS abgedruckt. Das Projekt startete am wird am abgeschlossen sein. COST Action Innovative utilization of hardwoods for high value added competitive products Als einer der im Proposal aufgeführten nationalen Experten hat Herr Prof. Dr. T. Volkmer (BFH/AHB) den Inhalt des Draft Memorandum of Understanding für einen kürzlich unter der Federführung der University of West Hungary in Sopron eingereichten Vorschlag einer neuen COST-Action zum Thema Innovative utilization of hardwoods for high value added competitive products vorgestellt (Anhang WS1-4.18). Das Proposal wurde abgelehnt, soll jedoch neu eingereicht werden. Welche Anpassungen am Proposal gemacht werden, ist derzeit nicht bekannt. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 15 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

16 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz 4.6 Projekt- und Literaturlisten zu WS 1 Die von den WS-Teilnehmern erarbeiteten Bauprojekt-, Forschungsprojekt- und Literaturlisten sind dem Bericht als Anhänge WS1-5, WS1-6 und WS1-7 beigefügt. Der State-of-the-art betreffend TP 1 (Produktion und Eigenschaften von LH-BSH sowie dessen Einsatz für tragende Zwecke) waren zusammen mit dem Stand der Normierung durch die Schweizer WS- Organisatoren in einem umfangreichen Bericht bereits vorgängig der Einreichung des AP Holz Forschungsantrags zusammengestellt worden. Der Bericht ist in elektronischer Form zugänglich auf der Homepage des Fonds zur Förderung der Wald- und Holzforschung ( Steiger R., Frangi A., Kobel P. 2013: Schlussbericht WHFF-Projekt Brettschichtholz aus Laubholz Marktimplementierung als Bauprodukt. Empa Dübendorf und ETH Zürich. März Seiten. 5. WS 2 Verbindungen in Bu-BSH 5.1 Themen Der WS 2 Verbindungen in Bu-BSH umfasste die Themen, welche die Arbeitspakete des TP 2 bilden. Es sollten die Erfahrungen und Kenntnisse zu folgenden Themen erhoben werden: Anschlüsse mit mechanischen Verbindungsmitteln (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen). Tragverhalten des Verbindungsmittels (Lochleibungsfestigkeit, Verschiebungsmodul, Ausziehwiderstand, Ausknicken). Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen). Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, Sherpa-Verbinder). Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände zur Reduzierung der Spaltgefahr, Festigkeitsbzw. Tragfähigkeitsbeeinflussende Faktoren (Abminderungsfaktoren aufgrund von Gruppeneffekten, Einfluss der Rohdichte und Holzfeuchte, Einfluss der Dauer der Einwirkung). Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen. 5.2 Programm Der WS 2 wurde am zwischen 08:00 und 12:30 Uhr an der ETH Zürich durchgeführt. Das detaillierte Programm findet sich im Anhang WS Teilnehmer Die Liste der Teilnehmer am WS 2 findet sich im Anhang WS2-2. Am WS 2 vertreten waren: 4 Forschungsinstitute aus dem Ausland (3 Deutschland, 1 Österreich) 1 Industrievertreter aus dem Ausland (1 Deutschland) 3 Forschungsinstitute aus der Schweiz (BFH/AHB, ETH Zürich, Empa) 5 Firmen aus der Schweiz (Fagus Jura SA, Purbond AG, SFS unimarket/intec, Sherpa Connector AG, Würth AG) 2 Verbände aus der Schweiz (Holzbau Schweiz, Swiss Wood Innovation Network SWIN). In der Vorbereitungsphase zum WS wurden die Institute und Firmen gemäss Liste im Anhang WS2-3 angefragt und zur Teilnahme am WS eingeladen. Der Farbcode in der letzten Tabellenspalte im Anhang WS2-3 bedeutet: Grün: Institution hat letztlich am WS 2 teilgenommen. Gelb: Institution hat eine schriftliche Stellungnahme eingereicht (siehe 5.4). Rot: Institution hat weder teilgenommen, noch eine schriftliche Stellungnahme eingereicht. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 16 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

17 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz 5.4 Schriftliche Stellungnahmen Die folgenden Institute und Firmen haben schriftliche Stellungnahmen eingereicht: Karlsruher Institut für Technologie KIT, D-Karlsruhe (Prof. Dr. H.-J. Blass) Die gelieferten Dokumente vom KIT sind dem Projektbericht im Abschnitt zum WS1 bereits beigefügt. Im Bereich von Verbindungen wird vom KIT Forschungsbedarf zu Schraubverbindungen ohne Vorbohren gesehen. Der Forschungsbedarf zu den klimatischen Einwirkungen auf Buchen-BSH und möglichen Folgen, kann auf den Bereich von Verbindungen übertragen werden. 5.5 Wichtigste Erkenntnisse zu den einzelnen Themen Sämtliche ausländischen und ausgesuchten Schweizer Teilnehmer wurden gebeten, die wichtigsten Erfahrungen und Empfehlungen zu den in 5.1 aufgelisteten Themenbereichen im Workshop mittels einer Power Point-Präsentation vorzustellen. Die Präsentationen sind im Anhang WS2-4 zusammengestellt. Nachfolgend sind die wichtigsten Erkenntnisse aus den Teilnehmerpräsentationen, der anschliessenden Diskussion und aus den schriftlichen Stellungnahmen thematisch gegliedert zusammengestellt Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel (VM) (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen Lochleibungsfestigkeit Die Lochleibungsfestigkeit ist ein wichtiger Parameter für alle auf Abscheren beanspruchten Verbindungen. Es gibt viele Einflussparameter auf die Lochleibungsfestigkeit (Art des Tests, Beschaffenheit des VM, ). Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse (für glattschaftige VM, mit Durchmessern von 6 mm bis 20 mm) in der Thesis von U. Hübner wird hier kein weiterer Forschungsbedarf gesehen. Die Notwendigkeit von Kennwerten von VM mit Durchmessern grösser 20 mm wird derzeitig nicht gesehen. Für Gewindestangen und Schrauben (nicht glattschaftig) wurden keine Ergebnisse präsentiert. Hier besteht weiterhin Forschungsbedarf. Ebenso sind die vorhandenen Ergebnisse für die Anwendung dünnerer VM zu prüfen und allenfalls zu bestimmen. Verschiebungsmodul Verschiebungsmodule werden nicht für alle Bemessungssituationen benötigt/herangezogen. Sie sind vorwiegend bei statisch unbestimmten Tragwerken notwendig. Ausreichende Daten sind allerdings für Bu-BSH nicht vorhanden. Ausziehwiderstand In leistungsfähigen Verbindungen mit eingedrehten und eingeklebten VM werden diese axial beansprucht. Dadurch lassen sich hohe Traglasten erzielen, wobei der Ausziehwiderstand eine wichtige Rolle spielt. Auf ein duktiles Versagen sollte geachtet werden. Mit der Arbeit von U. Hübner liegen grundlegende Ergebnisse zum Ausziehwiderstand von eingedrehten Schrauben und Gewindestangen vor. Die Ausziehparameter eingeklebter Gewindestangen sind zu prüfen bzw. zu bestimmen. Ausknicken Die Tragfähigkeit von Auflagersituationen kann durch Verstärkungen mit eingedrehten VM effektiv gesteigert werden, wobei das Ausknicken berücksichtigt werden muss. Erkenntnisse zum Ausknicken in Bu-BSH sind nicht vorhanden. Hier besteht weiterhin Forschungsbedarf Tragverhalten von Verbindungsmittelgruppen (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen Das Tragverhalten von VM-Gruppen ist durch viele Einflussparameter geprägt und kann sich stark von dem einzelner VM unterscheiden. Um allerdings variable VM-Gruppen bemessen zu können, bedarf es Berechnungsmodelle, die auf den Werten einzelner VM basieren. Untersuchungen an VM-Gruppen bringen dann den Abgleich zu dem Bemessungsmodellen und kön- R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 17 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

18 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz nen flexibel eingesetzt werden. Ein Übertragen der für Fichte bekannten Faktoren/Einflussparameter auf Buche ist fraglich und muss daher untersucht werden. Der Fokus sollte auf die Untersuchung ganzer Anschlüsse/VM-Gruppen gelegt werden Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen): Erfahrungen / Empfehlungen Da Kontaktanschlüsse Kräfte über Druck übertragen, ist hier ein wesentlicher Vorteil in Buche zu sehen. Zur Ausnutzung des wesentlich besseren Druckverhaltens und der Druckfestigkeit müssen die Eigenschaften des Bu-BSH aber in der Planung richtig berücksichtigt werden. Ergebnisse konnten nicht präsentiert werden. Eine Bestimmung der Tragfähigkeiten ist notwendig Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, Systemverbinder): Erfahrungen / Empfehlungen Der Einsatz von Standard-Systemen spielt eine wesentliche Rolle um effizient bemessen zu können. Allerdings gibt es im Holzbau (gegenüber Stahlbau) viele individuelle Lösungen, für die jeweils separat die Kennwerte bestimmt werden müssen. Ergebnisse wurden nicht präsentiert Weitere bemessungsrelevante Einflüsse: Erfahrungen / Empfehlungen Im Allgemeinen sind die wichtigsten Punkte Feuchteeinfluss und Dauer der Lasteinwirkung. In der Arbeit von U. Hübner sind in Bezug auf die Lochleibungsfestigkeit einzelner glattschaftiger VM und Ausziehparameter eingedrehter Vollgewindeschrauben Hinweise zur Berücksichtigung des Feuchteeinflusses enthalten. Für den Parameter zur Berücksichtigung der Dauer der Lasteinwirkung wurde angemerkt, dass dieser für Stabdübelverbindungen niedriger angenommen werden müsste. Genaue Werte sind nicht bekannt. Das Übertragen der Einflussparameter auf andere Festigkeiten bzw. Tragfähigkeiten muss geprüft werden. Mindestrand- und VM-Abstände haben einen Einfluss auf die Tragfähigkeit. Eine Reduzierung der Mindestabstände gegenüber dem Einsatz bei Fichte ist zu prüfen und wichtig, da dadurch Anschlüsse effizient gestaltet werden können Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Duktilität spielt für die Robustheit von Tragwerken und für die Bemessung im Erdbebenfall eine wichtige Rolle und muss untersucht werden. Verbindungen sollten evtl. auch mit Exzentrizitäten geprüft werden (realitätsnah). Energiedissipation ist nur sekundär zu untersuchen; zuvor abklären ob Buche im Erdbebengebiet sinnvoll ist und welche Schäden akzeptabel sind. 5.6 Projekt- und Literaturlisten zu WS 2 Die von den WS-Teilnehmern erarbeiteten Forschungsprojektlisten sind dem Bericht als Anhang WS2-5 beigefügt. Die eingereichten Bauprojekt- und Literaturlisten enthalten keine Angaben. R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 18 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

19 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz 6. Liste der Anhänge 6.1 Anhänge Workshop 1 Anhang WS1-1: Programm von Workshop 1. Anhang WS1-2: Teilnehmerliste Workshop 1. Anhang WS1-3: Zur Teilnahme am Workshop 1 angefragte Institute und Firmen inkl. Rückmeldungen. Anhang WS1-4.i: Präsentationen von Firmen und Instituten am Workshop 1. Anhang WS1-5: Von den Instituten und Firmen eingereichte Bauprojektlisten mit Bezug zu Workshop 1. Anhang WS1-6: Von den Instituten und Firmen eingereichte Forschungsprojektlisten mit Bezug zu Workshop 1. Anhang WS1-7: Von den Instituten und Firmen eingereichte Literaturlisten mit Bezug zu Workshop Anhänge Workshop 2 Anhang WS2-1: Programm von Workshop 2. Anhang WS2-2: Teilnehmerliste Workshop 2. Anhang WS2-3: Zur Teilnahme am Workshop 2 angefragte Institute und Firmen inkl. Rückmeldungen. Anhang WS2-4.i: Präsentationen von Firmen und Instituten am Workshop 2. Anhang WS2-5: Von den Instituten und Firmen eingereichte Forschungsprojektlisten mit Bezug zu Workshop November 2014 R. Steiger, Empa, Abteilung Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule, Architektur, Holz und Bau A. Frangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen Seite 19 S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

20 BRETTSCHICHTHOLZ AUS BU- CHE UND VERBINDUNGEN IN BUCHEN-BRETTSCHICHTHOLZ Workshops zur Erhebung des aktuellen Wissensstandes in Deutschland, Österreich und der Schweiz Projektbericht (öffentlich) Anhänge

21 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-1 Programm von Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

22 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Workshop 1: Herstellung und Eigenschaften von Buchen-BSH Datum: Mittwoch, Zeit: , anschl. Besichtigung + Apéro Ort: ETH-Hönggerberg, CH-8093 Zürich Raum: HIT F31.2 ( Programm Verantwortlich Zeit 1. Begrüssung Steiger 2. Vorstellungsrunde alle 3. Hintergrund der Workshops BAFU 4. Ziele und Ablauf des Workshops Steiger 5. Präsentationen durch Teilnehmer + anschl. Diskussion Steiger, alle 5.1 Ausgeführte Bauwerke / Bauteile mit Buchen-BSH: a. Beispiele b. Erfahrungen / Empfehlungen 5.2 Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen / Empfehlungen a. Vorsortierung Rundholz b. Festigkeitssortierung Bretter c. Einschnitt d. Ausbeutenoptimierung e. Trocknung 5.3 Lamellenproduktion: Erfahrungen / Empfehlungen a. Keilzinkengeometrie b. Klebstoff c. offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen d. Festigkeit von Buchen-Keilzinkungen e. Methoden in der Qualitätskontrolle alle alle alle Kaffeepause Lamellen-Flächenverklebung: Erfahrungen / Empfehlungen a. Klebstoff b. offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen c. Methoden der Qualitätskontrolle (Scher- und Delaminierungsprüfung der Klebfugen) 5.5 Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Erfahrungen / Empfehlungen a. Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit b. Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit c. Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser d. Steifigkeit zur Faser 5.6 Weitere für die Bemessung wichtige Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen a. Rohdichte b. Volumeneinfluss c. Einfluss von Holzfeuchte und Einwirkungsdauer auf die Festigkeit und die Steifigkeit d. Abbrandgeschwindigkeit e. Kriechzahl f. Stabilitätsnachweise alle alle alle Abschluss, weiteres Vorgehen Steiger Besichtigung ETH House of Natural Resources Frangi, alle Apéro riche Frangi, alle

23 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-2 Teilnehmerliste Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

24 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Workshop 1: Herstellung und Eigenschaften von Buchen-BSH Teilnehmer aus dem Ausland (11 Teilnehmer, Stand ) Institut/Firma Teilnehmer Fachverband Holzindustrie, Wien, Österreich FH Rosenheim, Deutschland HASSLACHER Holding GmbH, Sachsenburg, Österreich Hübner Ulrich, Dipl.-Ing., Dr. techn. Zscheile Matthias, Prof. Dr. Hirschmüller Sebastian, M. Eng. Jeitler Georg, Diplom-Ingenieur Holzforschung Austria, Wien, Österreich Neumüller Andreas, Dr. Holzforschung München, Deutschland Van de Kuilen Jan-Willem, Prof. Dr. Mayr-Melnhof Holz GmbH, Reuthe, Österreich Schultz Holger MiCROTEC GmbH, Brixen, Italien Bacher Martin, Dipl.-Ing. Schaffitzel Holzindustrie GmbH und Co. KG, Schwäbisch Hall, Deutschland Universität Göttingen Miebach Frank, Dipl.-Ing. (FH) Bollmus Susanne, Dr. Schlotzhauer Philipp, M. Sc. Teilnehmer aus der Schweiz (19 Teilnehmer, Stand ) Institut/Firma Teilnehmer A+C Corbat SA, Vendlincourt Corbat Patrick BAFU, Bern Kammerhofer Alfred, Dipl.-Ing. Krafft Ulrike, Dr. Beratender Experte, Rüschlikon Gehri Ernst, Prof. bfh/ahb, Biel Franke Steffen, Prof. Dr. Volkmer Thomas, Prof. Dr. Lehmann Martin Müller Andreas, Prof. bfh/ahb, Biel (Marktanalyse-Team) Näher Thomas, Dipl. Forstwirt TU Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen, Dübendorf ETH Zürich, IBK Steiger René, Dr. Widmann Robert, Dipl.-Ing. (FH) Frangi Andrea, Prof. Dr. Jockwer Robert, Dr. (Protokoll) Fink Gerhard, Dr. Fagus Jura SA, Vendlincourt Vögtli Stefan, Projektleiter Holzbau Schweiz, Zürich Thomi Marcel, Dipl. Bauing. HTL Holzindustrie Schweiz, Bern Luginbühl Urs Christian, Dipl. Ing. HTL Neue Holzbau AG, Lungern Abplanalp Bruno, Geschäftsführer Purbond AG, Sempach Station Salzgeber Dario, Holzing. FH Teilnehmer nur an der Besichtigung des ETH House of Natural Resources (2 Teilnehmer, Stand ) Würth AG, Produktmanager De Giacinto Carlo Holzbau SWG Engineering Ernst Henning

25 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-3 Zur Teilnahme am Workshop 1 angefragte Institute und Firmen inkl. Rückmeldungen R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

26 AP Holz - Projekt BSH aus Laubholz Teilnehmer am WS 1 (BSH) Institut/Firma Typ Ansprechpartner Potentielle Teilnehmer -Anfrage Antwort Bestätigte Teilnehmer FH D-Rosenheim F+E Prof. Dr. Matthias Zscheile matthias.zscheile@fh-rosenheim.de FMPA D-Stuttgart F+E Dr. Simon Aicher simon.aicher@mpa.uni-stuttgart.de Hochschule für Forstwirtschaft D- Rottenburg F+E Prof. Ludger Dederich dederich@hs-rottenburg.de Holzforschung Austria, A-Wien F+E Dr. Julia Denzler j.denzler@holzforschung.at Holzforschung D-München F+E Prof. Dr. Jan-Willem van de Kuilen vandekuilen@hfm.tum.de Holzforschung D-München F+E Prof. Dr. Klaus Richter richter@hfm.tum.de IHD Dresden F+E Dr. Wolfram Scheiding wolfram.scheiding@ihd-dresden.de Karlsruher Institut für Technologie, D- Karlsruhe TU Graz bzw. holz.bau forschungs gmbh, A-Graz F+E F+E Prof. Dr. Hans-Joachim Blass Hans.Blass@kit.edu Prof. Dr. Gerhard Schickhofer Universität Göttingen F+E Prof. Dr. Holger Militz hmilitz@gwdg.de WKI Braunschweig F+E Prof. Dr. Bo Kasal bo.kasal@tu-bs.de Grossmann Bau GmbH & Co. KG, D- Rosenheim MiCROTEC GmbH, I-Brixen I Herr Martin Bacher martin.bacher@microtec.eu Pollmeier Massivholz GmbH und Co. KG, D-Kreuzburg Schaffitzel Holzindustrie GmbH und Co. KG, D-Schwäbisch Hall Zscheile , rst Aicher, Dill-Langer , rst , rst? , rst , rst Denzler, Linsenmann p.linsenmann@holzforschung.at , rst , rst Teilnehmer (M. Zscheile und S. Hirschmüller) M. Zscheile konnte letztlich wegen abgesagtem Flug nicht teilnehmen. Kein Teilnehmer (zeitlich nicht möglich) Kein Teilnehmer (zeitlich nicht möglich) Teilnehmer P. Linsenmann kann nicht teilnehmen. Ersatz ist A. Neumüller Richter, van de Kuilen, Torno , rst Teilnehmer (J.-W. Van de Kuilen) Richter, van de Kuilen, Torno , rst ? , rst Kein Teilnehmer Blass, Frese , rst Vom KIT ist wegen Vorbereitungsarbeiten für die Karlsruher Tage (09. und ) keine Teilnahme möglich. Schriftliche Stellungnahme. Schickhofer, Brandner , rst Kein Teilnehmer. Schriftliche Stellungnahme ? , rst , rst Teilnehmer (P. Schlotzhauer und S. Bollmus) harald.schwab@wki.fraunhofer.de mathias.belda@wki.fraunhofer.de I Herr Elias Laar, Herr Gerold Tönjes elias.laar@grossmann-bau.de gerold.toenjes@grossmann-bau.de I Herr Ralf Pollmeier, Herr Lars Schmidt ralf.pollmeier@pollmeier.com lars.schmidt@pollmeier.com I Herr Jürgen Schaffitzel juergen.schaffitzel@schaffitzel.de Stephan Holzbau GmbH, D-Gaildorf I Herr Joachim Sauter joachim.sauter@stephan-holz.de Türmerleim GmbH, D-Ludwigshafen I Herr Johannes Schiller johannes.schiller@tuermerleim.de Studiengemeinschaft Holzleimbau e.v., D-Wuppertal, bzw. CEN/TC 124/WG3 Mayr-Melnhof Holz GmbH, A-Reuthe Themenbereich Qualitätswesen Haas Fertigbau Holzbauwerk GmbH, A-Grosswilfersdorf I / EN I Dr. Tobias Wiegand info@studiengemeinschaft-holzleimbau.de Holger Schultz holger.schultz@mm-holz.com Robert Jöbstl robert.joebstl@haas-group.com Fachverband Holzindustrie, A-Wien I Ulrich Hübner office@holzbauindustrie.at HESS TIMBER GmbH & Co. KG, D-Kleinheubach I I Mathias Hofmann info@hess-timber.com , rst Kein Teilnehmer (WKI beginnt erst mit Forschung auf dem Gebiet) , rst - Kein Teilnehmer , rst Bacher , rst Teilnehmer (M. Bacher) , rst , rst Kein Teilnehmer Schaffitzel, Miebach , rst Teilnehmer (F. Miebach) Sauter Schiller , rst , rst , rst , rst Kein Teilnehmer (Teilnahme aus zeitlichen Gründen nicht möglich) Keine Teilnahme an den WS, haben eine schriftliche - Stellungnahme betreffend Verklebung eingereicht Wiegand , rst Kann selbst nicht teilnehmen, meldet jedoch R. Jöbstl, U. Hübner und P. Linsenmann als möglicher Weise interessierte Teilnehmer Schultz Teilnehmer (H. Schulz), wurde durch T. Wiegand auf die WS aufmerksam gemacht Jöbstl , rst - Kein Teilnehmer , rst Hübner , rst Hofmann , rst , rst Teilnehmer (U. Hübner) Kein Teilnehmer Total Teilnehmer per Geplant: 10

27 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.1 Präsentation von R. Steiger, Empa am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

28 Buchen-BSH-Workshop Workshop 1 Programm Motivation, Ziele, Inhalte Dr. René Steiger, Empa, Abteilung Ingenieur-Strukturen Prof. Dr. Andrea Frangi ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion Prof. Dr. Steffen Franke Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau TOP: 1 Agenda

29 TOP: 2 Vorstellungsrunde TOP: 3 Hintergrund des Workshops Aktionsplan Holz Frau Dr. Ulrike Krafft

30 TOP: 3 Hintergrund des Workshops Beantragtes Forschungsprojekt: Teil 1 "BSH aus Laubholz" Schaffung von Grundlagen und technischen Rahmenbedingungen, dass hochwertiges BSH aus Laubholz (vornehmlich Buche und Esche) vermehrt als qualitätsgesichertes Bauprodukt in der CH eingesetzt wird die Verwendung von Laubholz in Tragwerken gefördert wird. TOP: 3 Hintergrund des Workshops Angestrebte Resultate in Teilprojekt (TP) 1 Anforderungen an das Bauprodukt LH-BSH mechanische Festigkeit und Standsicherheit Brandschutz Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz Nutzungssicherheit Schallschutz sparsame und rationelle Energieverwendung Regeln und Prozesse zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung in der Sägerei im BSH-Produktionsbetrieb Verantwortlichkeiten in der Prozesskette

31 TOP: 3 Hintergrund des Workshops Themenbereiche von TP 1 Rohmaterial Einfluss Herkunftsgebiet Festigkeitssortierung der Bretter Lamellenproduktion Keilzinkung Qualitätskontrolle der Keilzinkung Flächenverklebung der Lamellen Qualitätskontrolle der Flächenverklebung Mechanische Eigenschaften von LH-BSH Biege- und Schubfestigkeit, bzw. steifigkeit Zug- und Druckfestigkeit parallel und rechtwinklig zur Faserrichtung Zusätzliche wesentliche Bemessungsgrundlagen Festlegung des Teilsicherheitsbeiwerts M / M Einfluss der HF und der Dauer der Einwirkung Einfluss des Bauteilvolumens auf die Festigkeiten Stabilitätsnachweise Bemessung im Brandfall TOP: 4 Ziele des Workshops Ziele Erhebung des aktuellen Wissensstandes (in Forschung und Praxis) in den Nachbarländern der Schweiz, insb. bezüglich der Anwendung von Buche zur Produktion von BSH Im Fokus Buchen-BSH Vorhandenes Wissen Erfahrungen und Empfehlungen

32 TOP: 4 Ablauf des Workshops Procedere Präsentationen zu den TOP durch die Teilnehmer Kurze Diskussion und Synthese (falls möglich) Zeitlimite (45 Minuten pro Thema) Weitere interessante Themen identifizieren und ev. gegen Ende des Workshops diskutieren. TOP: 4 Ablauf des Workshops Diese Themen sind nicht Gegenstand des WS: Andere Laubholzarten Andere Produkte (Vollholz, Brettsperrholz, Kantschichtholz, LVL) Marktpotential und Wirtschaftlichkeit von Buchen-BSH Ausnahme: Wenn Erkenntnisse / Empfehlungen übertragbar auf Buchen-BSH Diese Themen werden zusätzlich präsentiert: Europäisches Projekt "European Hardwoods for the Building Sector" Dr. Andreas Neumüller, Holzforschung Austria Beantrage COST Action "Innovative utilization of hardwoods for high value added competitive products" Dr. Thomas Volkmer, bfh-ahb

33 TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.1 Ausgeführte Bauwerke / Bauteile mit Buchen-BSH a) Beispiele b) Erfahrungen und Empfehlungen Beiträge: Miebach Schultz Abplanalp Frangi Uhr TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.2 Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen/Empfehlungen a) Vorsortierung Rundholz b) Festigkeitssortierung Bretter c) Einschnitt d) Ausbeuteoptimierung e) Trocknung f) Einfluss Herkunftsgebiet Beiträge: Bacher Hübner Bollmus Abplanalp Uhr

34 TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.3 Lamellenproduktion: Erfahrungen/Empfehlungen a) Keilzinkengeometrie b) Klebstoff c) Offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen d) Methoden der Qualitätskontrolle Beiträge: Biegeprüfung Zugprüfung Andere Methoden Zscheile/Hirschmüller Schultz Abplanalp Volkmer Salzgeber Uhr Kaffeepause Uhr

35 TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.4 Lamellen-Flächenverklebung: Erfahrungen/Empfehlungen a) Klebstoff b) Offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen c) Methoden der Qualitätskontrolle Scherprüfungen Delaminierungsprüfungen Andere Methoden Beiträge: Zscheile/Hirschmüller Hübner Bollmus Abplanalp Lehmann Salzgeber Uhr TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.5 Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Erfahrungen/Empfehlungen a) Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit b) Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit c) Druck- und Zugfestigkeit parallel zur Faserrichtung rechtwinklig zur Faserrichtung d) Steifigkeit rechtwinklig zur Faserrichtung Beiträge: Schultz Hübner Abplanalp Frangi Uhr

36 TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.6 Weitere für die Bemessung wichtige Eigenschaften: Erfahrungen/Empfehlungen a) Rohdichte b) Volumeneinfluss c) Einfluss von Holzfeuchte und Einwirkungsdauer auf die Festigkeit und die Steifigkeit d) Abbrandgeschwindigkeit e) Kriechzahl f) Stabilitätsnachweise g) Andere wichtige Eigenschaften Beiträge: Hübner Bollmus Abplanalp Uhr Buchen-BSH-Workshop Beurteilung aus Sicht neue Holzbau AG, 6078 Lungern Autor Bruno Abplanalp

37 TOP: 5.8 Fazit BSH-Bu & Bu-Bauelemente = Was fehlt? Eigenschaften und Bemessungswerte für BU-BSH & Bu-Bauelemente Sortierkriterien für Bu-Lamellen Lamelleneigenschaften für Bu-Lamellen Anforderungen für die Verklebung Bemessungsrundlagen für die Verbindungstechnologie Vorgaben für die Qualitätsüberwachung im Produktionsprozess Kurzfristige Lieferbereitschaft von qualitätsgeprüften Bu-Lamellen Neue Anwendungsmöglichkeiten von Bu-Bauelementen für den Hochbau Neue hightech Verbindungstechnologien, z.b. GSA -Technologie Erfahrungen und Know-how bei den Ingenieuren fördern TOP: 5 Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.9 Weitere Präsentationen a) Dr. Andreas Neumüller, Holzforschung Austria: Europäisches Projekt "European Hardwoods for the Building Sector" b) Dr. Thomas Volkmer, bfh-ahb: Beantrage COST Action "Innovative utilization of hardwoods for high value added competitive products" c) Andere Uhr

38 TOP: 6 Abschluss, weiteres Vorgehen Weiteres Vorgehen Berichterstattung Schlussbericht, der das Vorgehen und die Resultate aus beiden Workshops (Produktion von Buchen-BSH Anschlüsse in Laub-Brettschichtholz-Bauteilen) darstellt. Als Schlussfolgerungen sollen in einem Kapitel jeweils für die beantragten Teilprojekte (TP 1 und 2) die eruierten Schnittstellen bzw. Parallelen mit anderen (in den Workshops diskutierten) bereits abgeschlossenen oder laufenden Projekten dargestellt werden und falls möglich ein Austausch /eine Zusammenarbeit skizziert werden. In einem Management Summary sollen die wichtigsten Aspekte (stand alone) nachvollziehbar dargestellt werden. Zugänglichkeit der Berichte Schlussbericht wird öffentlich zugänglich sein! Ev. Nachlieferung von Unterlagen bis spätestens WS 1 an: rene.steiger@empa.ch WS 2 an: steffen.franke@bfh.ch TOP: 7 und 8 Die weiteren Programmpunkte: Besichtigung "ETH House of Natural Resources": Verschiebung als Gruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Frangi Vorsicht auf der Baustelle Uhr Apéro riche: Uhr Zusätzliche Gäste Herr Carlo De Giacinto, Würth AG Schweiz Herr Henning Ernst, SWG Engineering (Würth Schraubenwerk Gaisbach)

39 TOP: 7 und 8 Herzlichen Dank: allen Teilnehmern für Ihre wertvollen Beiträge! dem BAFU für die Finanzierung der Workshops der ETH für die Gastfreundschaft Andrea und Steffen für die Mithilfe bei der Organisation der Workshops sämtliche weiteren Helfern im Hintergrund.

40 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.2 Präsentation von U. Krafft / A. Kammerhofer, Bafu am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

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45 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.3 Präsentation von B. Abplanalp, neue Holzbau am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

46 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 neue Holzbau AG, 6078 Lungern Autor Bruno Abplanalp TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke / Bauteile: Beispiele Ökonomiegebäude Lauenen, CH Wichtigste Kenndaten: - Bu-BSH, GL48k, Q = 280/700, Blockverleimt - Total ca m3

47 TOP: 5.1 TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke / Bauteile Ökonomiegebäude Lauenen, CH Wichtigste Erfahrungen: Beschaffung vom Rohmaterial war schwer, nur dank der Flexibilität und der Bereitschaft vom Säger war eine kurzfristige Bestellung möglich Interne Sortierkriterien für die Bu-Lamellen mussten erstellt werden Viele Parameter in der Produktion mussten angepasst werden Prüfungen der verwendeten Klebstoffe in der Produktion auf Buche Wichtigste Empfehlungen: Vorsortierung Rundholz empfehlenswert Lamellen vorhobeln Trägerenden durch VGS oder eingeleimten GS-Anker sichern TOP: 5.2 TOP-Titel: Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen / Empfehlungen Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen / Empfehlungen

48 TOP: 5.2 TOP-Titel: Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen / Empfehlungen Rohmaterialbereitstellung: Erfahrungen / Empfehlungen Wichtigste Erfahrungen: Beschaffung, Lieferfristen von Bu-Lamellen muss kürzer werden Da Bu-Lamellen noch kein Industrieprodukt ist, wird Bu-BSH, Bu-DUO noch zu teuer. Ziel = Bu-Lamellen getrocknet und vorgehobelt < 600.-/m3 franko Werk Aufstellen von Sortierkriterien für die Bu-Lamellen Wichtigste Empfehlungen: Vorsortierung Rundholz empfehlenswert Trocknungsprozess der BU-Lamellen überdenken Wunschkonzert von verschiedenen Querschnitten reduzieren, aus wenigen Bu-Lamellenquerschnitten verschiedene Querschnitte durch Blockverleimung herstellen. Oder aus querverleimten Bu-Platten Bu-Lamellen schneiden Lamellenstärke: roh ca. 30 mm, fertig 25 mm Bu-Lamellen aus DUO mit einer Stärke von mm vorproduzieren TOP: 5.3 TOP-Titel: Lamellenproduktion: Erfahrungen / Empfehlungen Lamellenproduktion: Erfahrungen / Empfehlungen

49 TOP: 5.3 TOP-Titel: Lamellenproduktion: Erfahrungen / Empfehlungen Lamellenproduktion: Erfahrungen / Empfehlungen Wichtigste Erfahrungen: Keilzinkengeometrie: 15/3.8 mm PU-Leim, Purbond_HB_S109 Modifizierung KZ-Anlage, d.h. offene Zeit muss erhöht werden Bis 70 N/mm2 erreicht bei vorsortierten Bu-Lamellen Qualitätssicherung der KZ-Verbindung mit Zugprüfanlage Qualitätssicherung und Überwachung der Bu-Lamellen mit einer Zugprüfanlage Wichtigste Empfehlungen: Vorsortierung der Lamellen sehr wichtig Lamellen vorgehobelt Mit höchsten zwei Qualitätsklassen arbeiten Braunkern von Buche spielt keine Rolle TOP: 5.4 TOP-Titel: Lamellen-Flächenklebung: Erfahrungen / Empfehlungen Lamellen-Flächenklebung: Erfahrungen / Empfehlungen

50 TOP: 5.4 TOP-Titel: Lamellen-Flächenklebung: Erfahrungen / Empfehlungen Lamellen-Flächenverklebung: Erfahrungen / Empfehlungen Wichtigste Erfahrungen: MUF-Leim: Prefere 4546 // Härter Prefere 5020 (Verwendung bei n H) MUF = geschlossene Zeit, Pressdruck, Presszeiten und Auftragsmenge müssen angepasst werden PU = mit Primer (Purbond), d.h. ein Arbeitsprozess mehr Wichtigste Empfehlungen: Scherprüfungen Einsatz in NK 1 Delaminierungsprüfungen bei Laubholz? Anforderungen für Leimfugen ist hoch // Alternative Prüfungen, z.b. Zugscherversuche A1 / A4 TOP: 5.5 TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen

51 TOP: 5.5 TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen Kennwerte für LH-BSH (Werte in [N/mm 2 ], gültig für HF 12%) GL40k n H-Richtlinie GL48k n H-Richtlinie GL24k Fichten-BSH Biegefestigkeit f m,d Zugfestigkeit zur Faserrichtung f t,0,d Zugfestigkeit zur Faserrichtung Druckfestigkeit zur Faserrichtung f t,90,d f c,0,d Druckfestigkeit zur Faserrichtung - generell mit Vorholz f c,90,d Endauflager Schubfestigkeit f v,d Elastizitätsmodul zur Faserrichtung E 0,mean Elastizitätsmodul zur Faserrichtung E 90, mean Schubmodul G mean Rohdichte [kg/m 3 ] P k n H-Richtlinien nur gültig aus Produktion von der neuen Holzbau AG, Lungern TOP: 5.6 TOP-Titel: Weitere wichtige Eigenschaften Weitere wichtige Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen Anlieferung von Bu-Lamellen in 2 Festigkeitsklassen und vorgehobelt

52 TOP: 5.6 TOP-Titel: Weitere wichtige Eigenschaften Weitere wichtige Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen 2010 Langzeitverhalten und Feuchtigkeitsverhalten bei NK2 TOP: 5.6 TOP-Titel: Weitere wichtige Eigenschaften Weitere wichtige Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen Wichtigste Erfahrungen: Bu-Lamellen HF 10 % +/- 2 % Bu-Lamellen vorgehobelt Anlieferung in zwei geprüften Festigkeitsklassen Längen der Bu-Lamellen m Wichtigste Empfehlungen: Wunschkonzert von Bu-Lamellenbreiten auf ca. 4 Breiten reduzieren. Durch Blockverleimungen Anzahl Querschnitte erhöhen Ev. aus Massivholzplatten Bu-Lamellenstreifen schneiden Bu-DUO t = 43 mm für hybride Trägeraufbauten kombiniert mit Fi-BSH x

53 TOP: 6 TOP-Titel: Synthese / Fazit BSH-Bu & Bu-Bauelemente = Was fehlt? Eigenschaften und Bemessungswerte für BU-BSH & Bu-Bauelemente Sortierkriterien für Bu-Lamellen Lamelleneigenschaften für Bu-Lamellen Anforderungen für die Verklebung Bemessungsrundlagen für die Verbindungstechnologie Vorgaben für die Qualitätsüberwachung im Produktionsprozess Kurzfristige Lieferbereitschaft von qualitätsgeprüften Bu-Lamellen Neue Anwendungsmöglichkeiten von Bu-Bauelementen für den Hochbau Neue hightech Verbindungstechnologien, z.b. GSA -Technologie Erfahrungen und Know-how bei den Ingenieuren fördern

54 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.4 Präsentation von M. Bacher, MICROTEC am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

55 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 MiCROTEC GmbH, Brixen (IT) Martin Bacher TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Buche: BSH steht im Wettbewerb zu FSH Z : Brettschichtholz auf Buchen-Furnierschichtholz GL70: f m,k = 70 N/mm 2, E 0,mean = N/mm 2, ρ k = 680 kg/m 3 Buche: Festigkeit sehr hoch im Vergleich zum E-Modul E-Modul wird bei größeren Spannweiten entscheidend E-Modul vom Rohmaterial ausschlaggebend Kombinierte Aufbau erlaubt bei BSH eine Erhöhung des effektiven E-Moduls E-Modul kann auch ohne Äste und guter Rohdichte relativ niedrig sein Kombinierte visuelle + maschinelle Sortierung: - Auskappen der Äste für Festigkeit (auch mit Scanner) - Maschinelle Sortierung für E-Modul

56 TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Mittlere Rohdichte und dynamischer E-Modul von Buche (unsortiert) Rohdichte MOEdyn Projekt / Literatur Herkunft/Qualität Land N MW s VarK MW s VarK Keck Ehningen/Böblingen Blass et.al. (2005) Obermeier, Schwindegg DE Blass et.al. (2005) DE % % Spessart (Bayern) DE % Nordhessen DE % Schönbuch (Baden Württemberg) DE % Blass et.al. (2006) Ostwestfalen, Nordhessen DE % % Frese at.al. (2010) Superior DE % % Cabinet/Custom Shop DE % % MPA Verbundträger (2009) DE % % FH Rosenheim (2013) DE % % FCBA Bordeaux (2014) FR % % Alsace FR % % Bourgogne FR % % Champagne-Ardennes FR % % Franche-Comté FR % % Lorraine FR % % Normandie FR % % Picardie FR % % Corbat, Fagus Jura (2014) CH % % 27x105 CH % % 27x135 CH % % 40x105 CH % % 40x135 CH % % TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Große Streuung zwischen Rohdichte und dynamischer E-Modul Fagus Jura SA, CH

57 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.5 Präsentation von S. Bollmus, Uni Göttingen am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

58 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 Name und Kurzadresse der Institution Georg-August-Universität Göttingen Abteilung Holzbiologie und Holzprodukte Leitung: Holger Militz Büsgenweg Göttingen Susanne Bollmus TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Wichtigste Erfahrungen: Keine maschinelle Sortierung bekannt, die reproduzierbare Ergebnisse liefert Große Probleme bei Astigkeitsbestimmung Genaues Astvolumen und genaue Astgröße Vorherbestimmung der Versagensstelle (schwächster Querschnitt) Große Probleme bei Faserverlaufsmessungen Elektrische Feldstärkenmessung vielversprechend Buche: R²=0,79 beim Vergleich zur Spaltung Nutzung des Tracheideffektes sowie Mikrowellenprinzip sind Gegenstand aktueller Untersuchungen Wichtigste Empfehlungen: Keine Empfehlungen möglich

59 TOP: 5.4a TOP-Titel: Klebstoffe Wichtigste Erfahrungen: Lamellenstärken 24-30mm EPI und MUF Produkte führen zu sehr guten Ergebnissen Allerdings bei EPI zu beachten: Abrasion der Bearbeitungsmaschinen (Herstellerangaben, keine eigenen Versuche) Nur kurze Topfzeit, allerdings lange Mischzeiten Pressdruck: allgemein nicht so kritischer Faktor (ab 1N/mm²) Offene Wartezeit: Zeit nicht so kritisch, Verunreinigungen der Fügeflächen können aber zu erheblichen Fehlverklebungen führen Geschlossenen Wartezeit: Positiver Einfluss (ab ca min) Großer Einfluss der Jahrringorientierung Wichtigste Empfehlungen: Genaue Abstimmung von Holzart und Klebstoffsystem notwendig Mechanische Vorschädigungen der oberen Zellreihen sind zu verhindern TOP: 5.4 d TOP-Titel: Methoden der Qualitätskontrolle Wichtigste Erfahrungen: Zugscherfestigkeiten und Delaminierung (EN204/205, EN 301/302) Prüfkörperherstellung für Zugscherfestigkeiten sind problematisch Krafteinleitung während der Messung problematisch Rücktrocknung von Laubhölzern entsprechend der Normen nicht möglich, da die Holzfeuchte nach den entsprechenden Zeiten zu hoch ist Ergebnisse aus Delaminierungsprüfung und Zugscherfestigkeit oft nicht deckungsgleich Definition bzw. Bestimmung von Holzbruch, Faserbruch oder Klebstoffbruch? Delaminierungsprüfung und Spaltprüfung (ift Richtlinie HO/10-1) Rücktrocknung von Laubhölzern entsprechend der Normen nicht möglich, da die Holzfeuchte nach den entsprechenden Zeiten zu hoch ist Wichtigste Empfehlungen: Alternativen zu der gängige Festigkeitsprüfung (Zugscherversuch) sollten überprüft werden

60 TOP: 5.6b TOP-Titel: Volumeneinfluss Wichtigste Erfahrungen: Druck-, Zug- und Biegeuntersuchungen (Festigkeiten und Steifigkeiten) an verschiedenen Prüfkörpergrößen durchgeführt (fehlerfrei) Zug Druck Biegung TOP: 5.6b TOP-Titel: Volumeneinfluss Wichtigste Erfahrungen: Festigkeit Druck: kein Einfluss bei geprüften Größen Zug: Keine Aussage möglich, da unterschiedliche Prüfkörpergeometrien aus Normung vorgegeben Biegung: je Größer die Dimension, desto geringer die Biegefestigkeit Steifigkeiten Druck und Biegung: Kein Einfluss messbar Zug: Die Werte lassen einen Volumeneffekt vermuten: Je größer die Dimension, desto höher der E-Modul. Fraglich ist, ob es sich wirklich um einen Volumeneffekt handelt oder das Test-Setup (Dehnungsaufnehmer dicht an der Einspannung) diese Werte hervorruft. Wichtigste Empfehlungen: Umfangreichere Untersuchungen (Prüfkörperanzahl und Geometrien) notwendig

61 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.6 Präsentation von A. Frangi, ETH Zürich am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

62 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion (IBK) Autor Andrea Frangi TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke / Bauteile: Beispiele ETH House of Natural Resources, Zürich, CH Wichtigste Kenndaten: - Esche-BSH Stützen, GL40h, QS = 380/380, Blockverleimt - Total ca m3

63 TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen ETH Zürich & Empa, MASTERARBEIT IN KONSTRUKTION, FS2011: Schubtragverhalten von BSH-Trägern aus Buche und Esche TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen

64 TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen AUSWERTUNG ZUGVERSUCHE KEILZINKEN BUCHE Versuch 1 (T30): A = 119mm x 19mm f t,u = 45.6 MPa Versuch 2 (<T30): A = 119mm x 21mm f t,u > 45.8 Mpa Bruchlast nicht erreicht

65 TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen AUSWERTUNG BIEGEVERSUCHE: SCHUBFESTIGKEIT Steifigkeiten Schubmodul: G Esche,mean = 999 MPa, Standardabweichung = 81 Mpa, CoV = 0.08 G Buche,mean = 922 MPa, Standardabweichung = 48 Mpa, CoV = 0.05 Biege-E-Modul: E Esche,mean = MPa, Standardabweichung = Mpa, CoV = 0.21 E Buche,mean = MPa, Standardabweichung = Mpa, CoV = 0.26 TOP: 5.5a TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH Mechanische Eigenschaften: Erfahrungen / Empfehlungen AUSWERTUNG BIEGEVERSUCHE: SCHUBFESTIGKEIT Schubfestigkeit Esche: f v,mean = 8.0 MPa hohe Schubkapazität bestätigt, Erwartungen übertroffen kleine Streuung mindestens doppelte Festigkeit im Vergleich zur Fichte möglich Buche: f v,mean = 6.0 MPa Gute Werte für Ausschussholz hohe Streuung Deutliche Erhöhung der Schubkapazität bei Vermeiden von Delaminierungen zu erwarten

66 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.7 Präsentation von S. Hirschmüller, Hochschule Rosenheim am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

67 Buchen-BSH-Workshop Beitrag zu Workshop 1 Hochschule Rosenheim Hochschulstraße Rosenheim Projekttitel: Entwicklung innovativer Holzbaukomponenten und systeme sowie Umsetzung neuer Entwicklungsund Vermarktungskooperationen durch Etablierung des Holzimpulszentrums Rottleberode (HIZ) Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Matthias Zscheile Fakultät für Holztechnik und Bau Institut für Holztechnik Projektmitarbeiter: Kira Matthias, Msc. Sebastian Hirschmüller, M.Eng. Sebastian Denzler, B.Eng. Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite Lamellenproduktion mit 1K-PUR Versuche an Keilzinkenanlage Rohlamellen Optisch sortierte, technisch getrocknete Buchenlamellen, klimatisiert gelagert, vorgehobelt auf 912 x 104 x 41 mm Untersuchungsparameter Pressdruck, zeit und verfahren Leimauftragsmenge Schärfegrad der Werkzeuge Lagerdauer Zinkenanlage Grecon Multijoint Keilzinkenanlage Firma ante holz GmbH Rottleberode Prüfung Vierpunkt-Biegeprüfung DIN EN 408 unterschiedliche Lagerungsdauer vor Prüfung Werkzeug AKE Zinkenfräser 15; 3,8 Versuchsstatus laufend Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 70

68 5.3 Lamellenproduktion mit 1K-PUR Herstellungsparameter Pressverfahren Vergleich Pressen in der Zinkenanlage und in der Strangpresse Im Mittel keine Festigkeitsunterschiede aber geringere Standardabweichung bei Pressdruckaufbringung in der Zinkenanlage Klebstoffaustrag Klebstoff 1K-PUR Jowapur Jowat Austragsmenge 140, 180, 200g/m² Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 71 Pressdruck Maximale Anlagenauslastung bei 25 bar erzeugt Presskraft von 11kN (minimaler Lamellenquerschnitt der auf der Anlage genutzt werden kann wurde bereits eingesetzt) Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 72

69 5.3 Lamellenproduktion mit 1K-PUR Ergebnisse der Vier-Punkt-Biegeprüfung Presszeit Serie F zeigt mit 8 s Presszeit um 29 % verbesserte Werte gegenüber Serie E mit 4 s Presszeit Biegefestigkeit N/mm² E 49,92 Biegefestigkeit D 57,71 G 62,21 F 58,51 Leimauftrag Eine Steigerung um 15,6 % wurde bei 4 s Presszeit durch 20 g/m² mehr Klebstoff erzielt. Bei 8 s Presszeit um 6,31 % verbesserter Werte durch erhöhten Klebstoffauftrag 180 g Leimauftrag 200 g Leimauftrag sek 8 sek Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite Lamellenproduktion mit 1K-PUR Ergebnisse Vier-Punkt-Biegeprüfung Vergleich abgenutzter mit einseitig geschärftem Zinkenfräser-Satz Es konnten bisher keine großen Auswirkungen des Schärfegrades auf die Festigkeit nachgewiesen werden Biegefestigkeit N/mm² A abgenutzt Y abgenutzt E einseitig scharf Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 74

70 5.3 Lamellenproduktion mit 1K-PUR Komplikationen während der Herstellung Zinkenversatz Trotz Vermessung der Anlage treten teilweise fehlerhafte Verbindungen auf. Die auf Nadelholz ausgelegte Anlage wird maximal belastet und stößt bei der Buchen Keilzinkung an ihre Grenzen. Fräsgeschwindigkeit Viele Produktionsfehler bei Versuch mit sehr geringer Fräsgeschwindigkeit (Wärmebehandlung durch Fräser) Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite Lamellen-Flächenverklebung Laborversuche Rohlamellen Technisch getrocknete Buchenlamellen, nach DIN visuell sortiert, gekürzt und vorgehobelt auf 950 x 140 x 28 mm Laborausstattung Herkömmlich Hobelmaschine und Kreissäge, Bürkle Presse mit Pressfläche 80 x 80 cm, klimatisiertes Labor zur Klebstoffverarbeitung Untersuchungsparameter Leimauftragsmengen Wartezeiten (offen und geschlossen) Pressdrücke, Presszeiten Prüfung Delaminierungsprüfung nach FprEN Anhang C Vergleiche der Ergebnisse mit Mittelwerten Versuchsstatus laufend Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 76

71 5.4 Lamellen-Flächenverklebung Probekörper und Klebstoffe Probekörper Lamellenstärke 20 mm, aus verklebten Presskörpern Probekörper mit 100 x 100 mm entnommen Klebstoffe MUF GripPro TM Design Leim mit Härter 002 von AkzoNobel MUF Kauramin Leim 690 mit Härter 1690 von Türmerleim MUF Prefere 4547 mit Härter 5047 von Dynea PRF Prefere 4040 mit Härter 5839 von Dynea EPI Prefere 6182 mit Härter 6682 von Dynea 1K-PUR HB S109 mit Primer PR 3105 von Purbond 1K-PUR XILOBOND T von Collanti Concorde Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite Lamellen-Flächenverklebung Klebstoffe und Verklebungsparameter Klebstoff Klebstoff- Auftrag MUF GripPro MUF Kauramin MUF 4547 PRF 4040 EPI K-PUR HB S109 1K-PUR XILLOB. 400 g/m² 450 g/m² 350g/m² 380 g/m² 250 g/m² 150 g/m² 150 g/m² Wartezeit 25 min 40 min 15 min 25 min 5 min 10 min 45 min Pressdruck 1,4 N/mm² 1,4 N/mm² 1 N/mm² 1 N/mm² 1 N/mm² 1 N/mm² 1 N/mm² Presszeit 195 min 270 min 150 min 300 min 30 min 50 min 160 min sonstiges 20 g/m² Primer Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 78

72 5.4 Lamellen-Flächenverklebung Ergebnisse der Delaminierungsprüfung Delaminierung 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Holzbruchanteil 0% AMUF KMUF PRF EPI PUR DMUF XT PU Delaminierung Maximale-Delaminierung Holzbruchanteil 0% Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite Lamellen-Flächenverklebung Ergebnisse der Delaminierungsprüfung Wartezeit Die geschlossenen Wartezeiten wurden teils zu kurz oder auch zu lange gewählt bzw. stimmten nicht mit der Klebstoffauftragsmenge überein. Teils waren es auch zu lange offene Wartzeiten. Pressdruck und Presszeit Pressdrücke waren in Ordnung. Die Presszeiten waren teils zu kurz und somit konnte der Klebstoff nicht vollständig aushärten. Schlussfolgerung Wartezeiten und Klebstoffauftragsmengen müssen für die Buche angepasst und aufeinander abgestimmt werden. Hochschule Rosenheim, 8. Oktober 2014, Seite 80

73 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.8 Präsentation von U. Hübner, Holzindustrie Österreich am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

74 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 holz.bau forschungs gmbh Graz Fachverband der Holzindustrie Österreichs Wien Ulrich Hübner TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Festigkeitssortierung von Buchen- und Eschenbrettern 406 Bretter Buche 398 Bretter Esche Querschnitt mm² Sortierparameter Rohdichte DIN-Einzelast (DEB), DIN-Astansammlung (DAB) Sylvatest, ViSCAN und Timber Grader Faserneigung (Ritzmessung, Schwindrissen und Jahrringverlauf) Verformungen wie Verdrehung, Längs- und Querkrümmung Jahrringbreite, Lage im Stamm, Risse, Baumkante, Mark, Pilz- oder Insektenbefall, Anteil des Farbkerns pro Seite Zugprüfung nach ON EN 408 Äste Seiten-, Kanten-, und Schmalseitenast (AS, AK und ASS) Astansammlung Seite, Kante und Schmalseite (AAS, AAK und AASS) Faserneigung lokale Faserabweichung Seite und Schmalseite (lfas und lfass) globale Faserabweichung Seite und Schmalseite (gfas und gfass) Diversa Rindeneinschluss Seite und Schmalseite(RiS und RiSS) Bruch in der Einspannung (Einsp) Holzbruch mit kurzer Bruchl ange (HB) Splitterbruch (SB) Markröhre (M Rö)und Riss (Riss) von außen nicht sichtbarer Rindeneinschluss (Ri ns)

75 TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Festigkeitssortierung von Buchen- und Eschenbrettern TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Festigkeitssortierung von Buchen- und Eschenbrettern Verhältnis zwischen Zugfestigkeit, E-Modul und Rohdichte ist holzartenspezifisch (Wuchsgebiet?) ACHTUNG: Tabelle zeigt nur Prinzip und keine Werte nach EN 384! Klasse f t,0,k Elastizitätsmodul E 0,mean (N/mm 2 ) Rohdichte ρ 12,k (kg/m 3 ) (N/mm 2 ) Buche Esche Robinie Edelkastanikastanie Eiche Buche Esche Robinie Edel- Eiche DT DT DT DT DT DT DT DT DT DT DT DT

76 TOP: 5.2b TOP-Titel: Festigkeitssortierung Bretter Festigkeitssortierung von Buchen- und Eschenbrettern Wichtigste Erfahrungen: Festigkeitsklasse innerhalb einer Holzart aus einem Wuchsgebiet unabhängig von der Rohdichte Trennschärfe zwischen den Sortierklassen nach DIN ungenügend max(deb; DAB), dynamischer E-Modul aus Längsschwingung, Mark und Faulstellen als Sortierparameter Kubische erlaubt gegenüber linearer Regressionsanalyse deutlich größere Bestimmtheitsmaße Baumanalyse als Sortiermodell bei der differenzierten Erfassung inklusive Krümmung, Verdrehung Sortiergrenzen für max(deb; DAB) 0,01 0,1 0,2 0,3 0,5 Ob der Ast verwachsen, lose oder mit Rindeneinschluss auftritt ist nicht relevant, wichtig ist die lokale Faserabweichung Faulstellen, Insektenfraßgänge, Mistellöcher etc. sind wie Äste zu erfassen und zu werten Zugfestigkeit versus Faserneigung im Bruch: Buche r 2 =0,10 Esche r 2 =0,15 Bruchlänge bei Buche 94 cm, bei Esche 81 cm: meist Kombination von Merkmalen Wichtigste Empfehlungen: Adaptierte Sortierparameter und grenzen anwenden Rohdichte und Eigenfrequenz messen Herstellereigene Festigkeitssortierung (Koppelprodukte) TOP: 5.4a+b TOP-Titel: Klebstoff, offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Buchen- und Eschenbrettern BSH Flächenverklebung Kauramin-Leim 683 flüssig und Kauramin-Härter 688 Mischungsverhältnis von 100 : 60 beidseitig 200 g/m² Klebstoffauftragsmenge Klebstoffauftrag mit einem Pfohl-Leimer mit grauer Moosgummiwalze 1,2 N/mm², 4,5 h Presszeit Verklebung Fichtenstirnholz mit Buchen- bzw. Eschenflächen für Querzug-Probekörper Auftrag mit feinen Kammspachtel auf die zusammengespannte Fichten-Klötze und dann auf die des Laubholz-Brettschichtholzes Um den Klebstoff auf die zweite Deckfläche aufzubringen, wurde die bereits benetzte Fläche auf Dreiecksleisten gestellt Zweiter Klebstoffauftrag auf Fichtenstirnholz 50 Minuten offener Wartezeit Verrutschen mit Schraubzwingen verhindert und Pressdruck aufgebracht

77 TOP: 5.4a+b TOP-Titel: Klebstoff, offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Buchen- und Eschenbrettern BSH TOP: 5.5b TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit Schubsteifigkeit Eschen-BSH Prüfprogramm: 6 Biegebalken (B , H , L 300 ) mit 48 Schubfelddiagonalen Ergebniss ES G mean N/mm

78 TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit Messmittel DD1 für Diagonalen der Schubfelder TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser Querdruckfestigkeit von Buchen- und Eschen-BSH Prüfprogramm Buche: 55 Quader und 24 Schwellen Esche : 59 Quader und 26 Schwellen Prüfungen nach ON EN 408, Unterscheidung in Rift, Halbrift und Seitenware Prüfung von Schwellen mit ein und beidseitigem Vorholz Fotogrammetrische Verformungsauswertung bei Schwellen

79 TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser Querdruckfestigkeit von Buchen- und Eschen-BSH TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser Querdruckfestigkeit von Buchen- und Eschenbrettern Holzart Kennwert Vorholz ohne einseitig beidseitig Buche k c,90,f f c,90,k 7,22 8,53 10,5 k c,90,f 1 1,18 1,45 k c,90,f E c,90,mean k c,90,e 1 1,15 1,71 Esche k c,90,f f c,90,k 7,49 8,82 11,8 k c,90,f 1 1,18 1,57 k c,90,f E c,90,mean k c,90,e 1 1,21 1,84 Lastausbreitungs winkel 15,9 15,7 22,0 28,0 k 12 k c, 15 c, 90, 90,

80 TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser Fotogrammetrische Verformungsauswertung Mittlere relative Verschiebungen bei 12 mm Kolbenweg (Prozentangaben der Stauchung bezogen auf h = 245 mm) TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Druck- und Zugfestigkeit und zur Faser Querzugfestigkeit von Buchen- und Eschen-BSH Prüfprogramm Buche: 81 Quader ( als gepaarte Stichprobe) Esche : 62 Quader ( als gepaarte Stichprobe) Querzugprüfungen nach ON EN 408 mit aufgeklebten BSH GL36 zur Lasteinleitung über Stabdübel- bzw. Schraubenverbindung Buche-BSH Eschen-BSH kerngetrennt, gedämpft BU f t, 90, k, GL28h f t, 90, k, BU E, E t, 90, mean 2 2 N/mm 0 5 N/mm 2 2 t, 90 mean 1240 N/mm GL28h 2 300N mm 2 ES f t, 90, k, ES f t, 90, k, ES f t, 90, k, ES E t, mean 12 N/mm 13 N/mm 14 N/mm, N/mm Probekörper mit Mark sägefallend mit Mark kernfrei

81 TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit Schubfestigkeit Eschen-BSH A v f v,mean [mm] [MPa] 336 6, , ,16 Ergebniss ES f v k, 5,2 N/mm 2 TOP: 5.5c+d TOP-Titel: Mechanische Eigenschaften von Buchen-BSH: Schubsteifigkeit und Schubfestigkeit Größeneffekt bei Schubfestigkeit Schubfestigkeit bei 12% Holzfeuchte in Abhängigkeit der korrigierten Schubfläche (Werte nach Lackner, 2011, S. 102 ff.)

82 TOP: 5.6c TOP-Titel: Einfluss von Holzfeuchte und Einwirkungsdauer auf die Festigkeit und die Steifigkeit Holzfeuchteeinfluss auf die Lochleibungsfestigkeit ES 4,0 % parallel zur Faserrichtung 3,0 % senkrecht zur Faserrichtung

83 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-4.9 Präsentation von G. Jeitler, Hasslacher am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

84 Buchen-BSH-Workshop Beitrag zu Workshop 1 Verklebung von Buchenlamellen zu Brettsperrholz Hasslacher Norica Timber Feistritz Sachsenburg - Österreich DI Georg Jeitler Innovation Normung Zertifizierung M E georg.jeitler@hasslacher.at TOP: 5.4 Lamellen Flächenverklebung Verklebung zu Brettsperrholz NORITEC Holzindustrie GmbH Stall im Mölltal Wichtigste Kenndaten: NORITEC Holzindustrie GmbH Ein Unternehmen der Hasslacher Norica Timber Gruppe BSP-Produktion ca m³/jahr BSH-Produktion ca m³/jahr

85 TOP: 5.4 Lamellen-Flächenverklebung Verwendeter Klebstoff / Klebstoffauftrag Wichtigste Erfahrungen: MUF-Klebstoffsystem DYNEA Prefere Klebstoff 4546 : Härter 5093 = 100 : 50 Klebstoffauftrag: 365 g/m² Wichtigste Empfehlungen: Eventuell Härter reduzieren Auftragsmenge kann reduziert werden TOP: 5.4 Lamellen-Flächenverklebung Prüfungen Wichtigste Erfahrungen: Delaminierung teilweise nicht erfüllt Scherprüfungen OK Rollschub Buche Wichtigste Empfehlungen: Anliegezeit verlängern, mind. 40 min Nachhärtezeit verlängern Hobelung hohe Anforderungen Rotoles testen

86 TOP: 5.4 Lamellen-Flächenverklebung Eindrücke / Endprodukt

87 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von M. Lehmann, BFH-AHB am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

88 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 BFH-AHB Biel Martin Lehmann TOP: 5.4 Lamellen-Flächenverklebung: Erfahrungen Homogene Klebefuge in Fichte Die Penetration ist auf die ersten Zellreihen limitiert Heterogene Klebefuge in Buche Die Penetrationstiefe ist sehr unregelmässig und keine Klebstoffschicht ist sichtbar

89 TOP: 5.4 b offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Mikrostrukturierung Mikrostrukturierte Oberfläche Gehobelte Oberfläche TOP: 5.4 b offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Mikrostrukturierung A1 1K-PUR 18 Tension-Shear Strength [MPa] % 15% spruce control 95% 5% spruce structured 5% 85% 10% beech control 76% 24% beech structured 100% ash control 60% 40% ash structured timber failure adhesive failure mixed failure

90 TOP: 5.4 b offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Mikrostrukturierung Delaminierung Klebstoff Typ I Percentage of Delamination control 1 surface micro structured 2 surfaces micro structured PUR MUF_0 MUF_20 MUF_40 TOP: 5.4 b offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Mikrostrukturierung Delaminierung Klebstoff Typ II Percentage of delamination control 1 surface micro structured 2 surfaces micro structured PUR MUF_0 MUF_20 MUF_40

91 TOP: 5.4 b offene Zeit, Pressdruck, Umgebungsbedingungen Mikrostrukturierung Mikrostrukturierte Oberflächen zeigten einen positiven Einfluss auf die Verklebung von Laubholz mit MUF und PUR Eine mikrostrukturierte Oberfläche zeigte die besten Resultate Es scheint, dass die geschlossene Wartezeit bei MUF vermieden werden kann Bei PUR ist die Mikrostrukturierung alleine nicht ausreichend Bei den Zugscherprüfungen konnte mit der Mikrostrukturierung ein höherer Anteil an Holzversagen erzielt werden Die Resultate müssen mit einem statistisch signifikanten Probenumfang bestätigt werden. TOP: 5.4 c Methoden der Qualitätskontrolle EN Verfahren C (Esche)

92 TOP: 5.4 c Methoden der Qualitätskontrolle EN Hochtemperatur (Esche)

93 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von F. Miebach, Schaffitzel + Miebach am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

94 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 Fa. Schaffitzel + Miebach, Lohmar (DE) Frank Miebach TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke Forstschule Freising, DE Wichtigste Kenndaten: Bauherr: Freistaat Bayern (LWF), Freising Buchen BSH GL 28 Menge ca. 40,0m³

95 TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke Forstschule Freising, DE Wichtigste Erfahrungen: Festigkeit trotz guten Ausgangsmaterials nur GL28 möglich, da geringere Keilzinkungsfestigkeit bestimmend Feuchteschwankungen im Einbauzustand enorm wichtig Rissbildung durch Feuchteänderung von ca. 17% auf 9% Wichtigste Empfehlungen: Keilzinkungstechnologie optimieren Sensibleres Feuchteverhalten im Bauzustand - Verpackungen Sonderhinweise für Bauleiter TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke Bürgerhaus Altdorf, DE Wichtigste Kenndaten: Bauherr: Gemeinde Altdorf, Altdorf (DE) Buchen BSH GL 28 Menge ca. 15,0m³

96 TOP: 5.1a TOP-Titel: Ausgeführte Bauwerke Bürgerhaus Altdorf, DE Wichtigste Erfahrungen: Festigkeit trotz guten Ausgangsmaterials nur GL28 möglich, da geringere Keilzinkungsfestigkeit bestimmend Geringe Querschnittszulassung (15/60cm) machte Zusammensetzung mit zusätzlichen Verschraubungen notwendig (30/45cm) Wichtigste Empfehlungen: Keilzinkungstechnologie optimieren Querschnittsbegrenzung optimieren

97 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von D. Salzgeber, Purbond am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

98 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 Keilzinken- und Flächenverklebungen von Buchenholz mit PURBOND 1K-Systemen Purbond, Sempach Station Christian Lehringer/Dario Salzgeber TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Thesen Lamellenquerschnitte müssen klein sein Buche für BSH fraglich Buche für BSP hybrid mit Fichte, nicht homogen BSH-Flächenverklebung immer mit Primer PURBOND PR 3105 BSP-Flächenverklebung immer ohne Primer Keilzinkenverklebung immer ohne Primer

99 TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Grundsätzliches Keilzinke: Prozess weicht von Fichte-Verarbeitung ab gesonderte Produktionslinien notwendig Anpassung der Fertigungsparameter auf Buche Eingangslängen Fräswerkzeuge Fräsvorschub Pressprozess und druck Presszeit Flächenverklebung: Hohe Rückstellkräfte während der Verpressung kurze Abschnitte und hohe Pressdrücke notwendig Weg von konventionellen Querschnitten und Fertigungs-Prozessen (e.g. Pollmeier BauBuche) TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Verklebung von Buchenholz mit PURBOND HB S und PURBOND PR 3105 Anwendung in Keilzinken- vs. Flächenverklebung Brettschichtholz BSH Brettsperrholz BSP Fläche homogen mit Primer - Fläche hybrid mit Primer ohne Primer Keilzinke ohne Primer ohne Primer PURBOND PR Lösungsmittel Applikation Auftragsmenge (g/m2) Konzentration (%) Einwirkzeit (min) Erhältlich als 5 bis 20 5 bis 20 für Konzen Lärche Buche Wasser Sprühen min Lösung trat in erteilt je nach Holzart Arbeit (Fläche) Bauaufsichtliche Zulassung

100 TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Buche Brettschichtholz TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Buche Brettschichtholz

101 TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Studie der Uni Hamburg Thünen-Institut Holzarten: Buche Eiche Esche Fichte Oberfläche: Stirnplanfräsen vs. Umfangfräsen Vorbehandlung: Kein Primer vs. Primer Presszeit: Einfach vs. Doppelt n= 6 für jede Variation Delamination nach EN 391, B Blockscher nach EN 392 Fugendicken Lüdtke, J., Amen, C., van Ofen, A., Lehringer, C. (2014) 1C-PUR-bonded hardwoods for engineered wood products: Influence of selected processing parameters; Eur J Wood Wood Prod; submitted TOP: 5.3 und 5.4 TOP-Titel: Lamellenproduktion und Lamellen-Flächenverklebung Studie der Uni Hamburg Thünen-Institut Delamination nach EN 391, B Primer: signifikante Absenkung auf Anforderungsniveau Presszeit: kein signifikanter Effekt Oberfläche: Stirnplanfräsen bei Esche und Eiche mit höheren Delaminierungswerten Lüdtke, J., Amen, C., van Ofen, A., Lehringer, C. (2014) 1C-PUR-bonded hardwoods for engineered wood products: Influence of selected processing parameters; Eur J Wood Wood Prod; in review

102 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von H. Schultz, Mayr-Melnhof am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

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107 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von J.-W. van de Kuilen, TU München am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

108 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1 TU München (DE) Jan-Willem van de Kuilen WS1: 5.1 Building examples Experiences BSH Buche: LWF Building Weihenstephan Straight Beech-glulam beams Service class 1 and 2 Service class 1: AbZ, 2 Zulassung im Einzelfall Monitoring of production, delamination tests at HFM Service class 1: DELAMINATION PROBLEMS during the building process. Rapid drying from humid periods Service class 2: OK! WS1: 5.1 Examples built 2

109 WS1: 5.1 Building examples Experiences BSH Buche: LWF Building Weihenstephan Service class 2 Perfect! (So far) Service class 1: cracks, new monitoring program will be installed. WS1: 5.1 Examples built OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY SUPPLY OF BEECH LAMELLAS FOR THE PRODUCTION OF GLUED LAMINATED TIMBER Stefan Torno, Markus Knorz, Jan-Willem van de Kuilen WS1: 5.2 Raw materials

110 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Motivation High availability of beech wood Valuable material properties of beech compared to soft woods Technical approval for beech glulam and beech hybrid glulam (Germany) High price of beech glulam due to high cost of lamellas WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Motivation Visual strength grading pith not allowed knots + warp strictly limited + Grading according to technical approval grade LS7 not allowed high values for MOE for GL40+ knotless lamellas for GL48 = Low yield // high cost WS1: 5.2 Raw materials

111 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Objectives Determination of: Yield Quality Product cost of beech lamellas depending on Round wood quality Sawing technology / sawing pattern. WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Material and methods 3 studies are compared Roundwood Study Diameter in cm Length in m I 25 d 49 4 II 25 d 49 3 III 25 d WS1: 5.2 Raw materials

112 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Sawing patterns Main product Side product Waste I II III I = Profiling unit + model II = Vertical band saw + model III = Vertical band saw + cutting all around WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Dimensions of lamellas Cutting Lamellas Study Thickness in mm Width in mm Thickness in mm Width in mm I II III WS1: 5.2 Raw materials

113 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Round wood quality Study A B C D I 25 % 42 % 33 % II 100 % III 57 % 43 % Quality assignment mainly due to knots WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Sawing of wet boards 41% 40% 59% 60% 51% 49% WS1: 5.2 Raw materials

114 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Kiln dried boards 50% 50% 43% 9% 10% 6% MC 12 % WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Planing to raw lamellas 32% 29% 31% 18% 21% 12% WS1: 5.2 Raw materials

115 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Visual strength grading Significant influence of pith LS7 lamellas would increase the yield by 3 % 20% 12% 10% 26% 5% 19% WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Lamellas for beech glulam Study GL 28h GL 32c GL 36c GL 40c GL 44c GL 48c I 15 % 12 % 73 % II 40 % 60 % 17% 3% 8% 2% 22% 4% WS1: 5.2 Raw materials

116 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Results Cost of lamellas Euro/m³ I II III Spruce No analysis could be made for study I WS1: 5.2 Raw materials 7-9 OCTOBER 2013 FLORENCE - ITALY Summary Overall low yield // Product cost very high Yield can be increased by Using better round wood quality Cutting all around the log Cutting lamellas more rationally and production of variable cross sections Acceptance of LS7 lamellas and pith for low glulam strength classes WS1: 5.2 Raw materials

117 Ergebnisse Lamellen für Buchen-BSH Qualitäts-Anforderungen Klasse GL 28h GL 32c GL 36c GL 40c GL 44c GL 48c Äußere Lamellen (h/6 pro Seite) Sortierklasse LS10 LS13 LS13 LS13 LS13 LS13 E-Modul DEB Innere Lamellen Sortierklasse LS10 LS10 LS10 LS10 LS10 LS10 E-Modul WS1: 5.2 Raw materials 19 Studies from which the data is taken X37 "Untersuchungen zur Bereitstellung von Lamellen aus Buchen- und Eschenholz für die Produktion von Brettschichtholz" Fischer, C. (2011): Untersuchung zur Herstellung von Buchen-Brettschichtholzlamellen mittels Profilzerspanertechnologie, Masterarbeit, Holzforschung München, Technische Universität München Hönnebeck, J. (2008): Untersuchungen zur Herstellung kostengünstiger Brettlamellen aus Buchenholz für Brettschichtholz, Diplomarbeit, Holzforschung München, Technische Universität München WS1: 5.2 Raw materials 20

118 For the application of glulam beams a Zustimmung im Einzelfall was needed as the beams were to be applied in a SC2 environment Quality control aspects in the factory dealt with: Lamination quality control and external supervision Finger joint testing by external body No specific problems were encountered with finger joints strength values WS1: 5.3 Lamellas and quality control 21 Production of beams PRF glue gives best results MUF can be applied, but results vary for MUF type and manufacturer. Rapid development in this area For quality control, delamination tests are fundamental However, results may be disappointing, are very subjective. Interpretation by experts may be required. Finger joints seem one of the more critical parameters that govern the load carrying capacity. Glue type is also important. WS1: 5.4 Beams 22

119 Hybrid- BSH-Träger Dimensions: 80*240*5400 mm 3 No. Species 1/ 2 Glue 28 Tension Beech-Spruce (BU/FI) 24 Tension 24 Bending Ash-Spruce (ES/FI) 16 Tension Ash-Spruce (ES/FI) MUF MUF PRF WS1: 5.5 Beams 23 Tension/Bending tests EN 408 (2010) Delamination Shear strength of glueline 240 mm 5400 mm 80*240*4160 mm 3 Compression perpendicular to the grain Tensile perp. to the grain of the glueline WS1: 5.5 Beams 24

120 Lay-up of hybrid-glulam WS1: 5.5 Beams 25 Compression perpendicular to the grain (EN 408:2010) F F Improvement of load carrying capacity using hardwood lamellas (without screw reinforcement) Work in progress WS1: 5.5 Beams 26

121 50.0 Tensile tests on (hybrid) glulam beams: Results 45.0 Tension strength [N/mm 2 ] BU/FI-MUF ES/FI-MUF ES/FI-PRF Fichte BSH Static MoE [N/mm 2 ] WS1: 5.5 Beams 27 1 Cumulative frequency distribution BU/FI MUF ES/FI MUF ES/FI PRF Fichte BSH Tension strength [N/mm 2 ] WS1: 5.5 Beams 28

122 Tension strnegth [N/mm2] Mean MoE = N/mm 2 f t,0,c = 25,5 N/mm 2 BU/FI-MUF ohne KLZ Bruch Static MoE [N/mm2] WS1: 5.5 Beams Tension strength [N/mm 2 ] Mean MoE =14400 N/mm f t,0,c = 29,1 N/mm 2 ES/FI-MUF ohne KLZ- Bruch ES/FI-MUF mit KLZ-Bruch Static MoE [N/mm 2 ] WS1: 5.5 Beams 30

123 50 45 Tension strength [N/mm 2 ] ES/FI-PRF ohne KLZ Bruch ES/FI-PRF mit KLZ Bruch Mean MOE = N/mm 2 f t,0,c = 31,8 N/mm Static MoE [N/mm 2 ] WS1: 5.5 Beams 31 Bending strength [N/mm 2 ] Mean Local MoE =14800N/mm 2 f m,0,c = 48,5 N/mm 2 ES/FI-MUF ohne KLZ-Bruch ES/FI-MUF mit KLZ-Bruch Local MoE [N/mm 2 ] 32

124 Material Hybrid Glue Char. tensile strength [N/mm 2 ] Mean MoE [N/mm 2 ] Glulam ES/FI-PRF 30, ES/FI-MUF 27, BU/FI-MUF 24, Material Hybrid Glue Char. bending strength [N/mm 2 ] MoE local mean [N/mm 2 ] Glulam ES/FI-MUF 48, WS1: 5.5 Beams 33 Other issues: Char. Density kg/m 3 Volume effect seems about similar as for spruce glulam (Beech LVL = Spruce LVL) Fire: rate = about equal to spruce WS1: 5.6 Beams 34

125 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von T. Volkmer, BFH-AHB am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

126 Buchen-BSH-Workshop TOP: 5.3 Beiträge zu Workshop 1, Lamellenproduktion/Keilzinkenverbindung Berner Fachhochschule Solothurnstrasse Biel Thomas Volkmer (basierend auf den Arbeiten von Schusser und Sauser) Normung/Prüfung Herstellung Brettschichtholz Schweiz Europa (EN ) Deutschland SFH - Richtlinie SIA 265/1 Vorgabe Querschnittsaufbauten BSH sowie Lamellen- bzw. Keilzinkeneigenschaften Nach Korrigenda C1 (2012) neu gemäss FprEN 14080:2012 EN 14080:2005 Allg. bauauf. Zulassung DIN 1052:2008 Prüfung Keilzinkung Prüfung Keilzinkung Flachkant-Biegeprüfung oder Zugprüfung (nach EN 408) Nach EN 386 (Flachkant-Biegeprüfung nach EN 385) DIN 1052:2008 Angaben zur min. Biegefestigkeit der Keilzinkenverbindung Mindestfestigkeit der Keilzinkenverbindung nach EN 1194: Zugfestigkeit = 5+ Zugfestigkeit der Lamelle Biegefestigkeit = * Zugfestigkeit der Lamelle Nach FprEN 14080:2012 Angaben zur Biegefestigkeit bzw. Umrechnung für Zugfestigkeit Nach EN 385 (Flachkant- oder Hochkant-Biegeprüfung nach EN 408) Mindest-Biegefestigkeit lt. Hersteller

127 Anforderungen an KZV für BSH Biegefestigkeit BSH in N/mm 2 52 GL 48 GL 44 GL 40 GL 36 GL 32 GL 28 fm,k KZV nach EN 1194:1999 fm,k KZV SIA 265/1- C1:2012 bzw. FprEN 14080:2012 ft,0,k KZV nach SIA 265/1:2009 bzw. EN 1194:1999 ft,0,k KZV SIA 265/1- C1:2012 bzw. FprEN 14080:2012 fm,k KZV Zulassung BSH Buche Z fm,k KZV Zulassung BSH Eiche Z GL Festigkeit in N/mm 2 Vergleich der Anforderungen an die Keilzinkenverbindung (KZV) für verschiedene BSH- Klassen aus Nadelholz, Eichenholz und Rotbuchenholz (f m,k charakt. Biegefestigkeit, f t,0,k charakt. Zugfestigkeit) Keilzinkengeometrie 120 Weisseiche, Zinkengrundbreite b t = mm Zugfestigkeit in N/mm² :6 1:8 1:10 1: Zinkenteilung in mm Einflussgrössen: l l t p b t... α b Zinkenlänge in mm Zinkenspiel in mm Zinkenteilung in mm Breite des Zinkengrundes in mm Flankenwinkel in Grad Lamellenbreite in mm

128 Keilzinkengeometrie wesentliche Erkenntnisse Bei konstanter Zinkengrundbreite und Verkleinerung der Flankenneigung steigt die Festigkeit der Keilzinkung, da die Klebfläche grösser wird. Die Klebfläche sollte deshalb möglichst gross sein. Die Zinkengrundbreite sollte so klein wie möglich sein, (stumpfe Verbindung keine Kraftübertragung) Der Verschwächungsgrad sollte ebenfalls gering sein Keilzinkengeometrie

129 Holzeigenschaften und Prozessparameter (Resultate aus eigenen Versuchen) Es konnten keine Abhängigkeiten bzgl. Festigkeit für folgende Parameter ermittelt werden: Holzfeuchteunterschiede, E-Modul-Unterschiede, Jahrringlage, Rohdichteunterschiede Einfluss von Klebstoffmenge und Auftragsart auf die Festigkeit konnte nicht nachgewiesen werden Einfluss der Wartezeit nach Klebstoffauftrag auf die Festigkeit konnte nicht nachgewiesen werden Einfluss des Pressvorgangs auf die Festigkeit konnte nicht nachgewiesen werden Festigkeiten von KZV: Literaturwerte Festigkeit in N/ mm Aicher et al 2001 (Serie 1)_Zugfest. Aicher et al 2001 (Serie2)_Zugfest. Blass et al 2005_Zugfest. Blass et al 2005_Biegefest._visuell Blass, Frese 2006_Biegefest. _masch. Frese, Blass 2006_Biegefest._masch. Frühwald et al 2003_Zugfest._MUF Frühwald et al 2003_Zugfest._PU Frühwald et al 2003_Zugfest._PRF Egner et al (1966)_Resorcinharzleim_Zugfest. Egner et al (1966)_Kaurit-Leim WHK_Zugfest. Egner et al (1966)_gestreckter Harnstoffharzleim_Zugfest. Holzforschung Austria (2005)_C24_I-15- Profil_Biegefest. Holzforschung Austria (2005)_C40M_I-15- Profil_Biegefest.

130 Festigkeiten von KZV: Eigene Untersuchungen (nach Schusser) Biegefestigkeit KZV in N/mm Zugfestigkeit KZV in N/mm 2 fm,k KZV Zulassung BSH Buche Z fm,k KZV SIA 265/1-C1:2012 bzw. FprEN 14080:2012 fm,k PUR_I-20-Profil fm,k PUR+Wasser_I-20-Profil fm,k PUR+Primer_I-20-Profil fm,k EPI_I-15-Profil fm,k EPI_I-20-Profil fm,k MUF_I-15-Profil fm,k MUF_I-20-Profil ft,0,k KZV SIA 265/1-C1:2012 bzw. FprEN 14080:2012 ft,0,k MUF_I-20-Profil ft,0,k MUF_I-15-Profil ft,0,k PUR_I-20-Profil ft,0,k PUR+Wasser_I-20-Profil Biegefestigkeit BSH in N/mm 2 ft,0,k PUR+Primer_I-20-Profil ft,0,k EPI_I-15-Profil ft,0,k EPI_I-20-Profil Biegefestigkeit f m,k und Zugfestigkeit f t,0,k der Keilzinkenverbindung (KZV) in Abhängigkeit der Biegefestigkeit von BSH laut Norm und Zulassung für Buchen-BSH (Linien mit Markierungspunkten). Charakt. Kennwerte zur Biege- und Zugfestigkeit der Serie 4 (horizontale Linien) Festigkeiten von KZV: Eigene Untersuchungen (nach Schusser) Ausnutzungsgrad der Verbindung Keilzinkenfestigkeit Ausnutzungsgrad Zugbeanspruchung Ausnutzungsgrad Biegebeanspruchung Serie % 59.5 % Serie % 69.7 % Serie % 71.7 % MUF, I-20 Profil, Pressdruck =13 N/mm² 54.6 % 69.1 % MUF, I-20 Profil, Pressdruck =12.6 N/mm² 60.7 % 74.9 % MUF, I-15 Profil, Pressdruck =12 N/mm² 80.0 % 85.4 % EPI, I-20 Profil, Pressdruck = 12 N/mm² 55.8 % 73.7 % EPI, I-15 Profil, Pressdruck = 12 N/mm² 53.7 % 70.7 % PUR, I-20 Profil, Pressdruck =10.2 N/mm² 58.8 % 67.1 % PUR + Wasser,I-20 Profil, Pressdruck =10.2 N/mm² PUR + Primer,I-20 Profil, Pressdruck = 10.2 N/mm² 56.1 % 66.8 % 47.7 % 57.8 %

131 Lamellenproduktion - Keilzinkenverbindung Wichtigste Erfahrungen: Es ist möglich Keilzinkenverbindungen für höchste Anforderungen herzustellen Keilzinkenverbindungen sind für BSH nicht der limitierende Faktor Vorbehandlung der Klebefläche (Primer, Wasser) wirken sich negativ auf die Festigkeit aus Einfluss der Prozessparameter ist schwer quantifizierbar Wichtigste Empfehlungen: Zinkengeometrie (l=15mm generell ungünstig) MUF Klebstoff prinzipiell gut geeignet

132 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von M. Zscheile, Hochschule Rosenheim am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

133 Alternative Einschnittverfahren zur Herstellung von Schnittholz als Riftware : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 187 Zielstellung Effiziente Herstellung von Riftware für spezielle Anwendungsfälle, wobei die Vorteile der Eigenschaften der Riftware den höheren Fertigungsaufwand rechtfertigen z.b. auch spezielle Lagenbildung aus Riftware bei Bu-Brettschichtholz und Bu-Brettsperrholz : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 188

134 Riftschnitt Ausgangsdaten Stammlänge = 4,0 m Abholzigkeit = 1,0 cm/m Zopfdurchmesser = 35 cm Stammvolumen = 0,43 m³ Ausbeute Hauptware (Rift) = 0,192 m³ Nebenware (Halbrift) = 0,071 m³ Gesamt = 0,263 m³ Ausbeute = 61% FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 189 Riftschnitt Sehr gute Ausbeute von Riftware Geringer technischer Aufwand Nebenware kann sinnvoll genutzt werden Massivholzplatten Profilleisten Leistung pro Schicht ca m³ Abhängig von Stammvolumen und Mechanisierung FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 190

135 Keilbohlenschnitt Ausgangsdaten Stammlänge = 4,0 m Abholzigkeit = 1,0 cm/m Zopfdurchmesser = 35 cm Stammvolumen = 0,43 m³ Ausbeute Hauptware = 0,317 m³ Gesamt = 0,317 m³ Ausbeute = 74% FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 191 Keilbohlenschnitt Erzeugung von ausschließlich Riftware Hohe Ausbeute hoher technischer Aufwand inkl. Verleimung Keilgeometrie für Produkte ungünstig da Breite und Höhe der Keile abhängig vom Stammdurchmesser Hoher Sortieraufwand (Stammdurchmesser nur für bestimmte Produkte geeignet) Keile in der Weiterverarbeitung schwierig Leistung pro Schicht ca m³ Abhängig von Stammvolumen und Mechanisierung FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 192

136 Keilbohlen-Kombi-Schnitt Ausgangsdaten Stammlänge = 4,0 m Abholzigkeit = 1,0 cm/m Zopfdurchmesser = 35 cm Stammvolumen = 0,43 m³ Ausbeute Hauptware = 0,216 m³ Nebenware = 0,111 m³ Gesamt = 0,326 m³ Ausbeute = 76% FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 193 Keilbohlen-Kombi-Schnitt gute Ausbeute Hauptware (hier ca. 50%) Hohe Gesamtausbeute sehr hoher technischer Aufwand inkl. Verleimung Problematik ähnlich Keilbohlenschnitt sehr hoher Sortieraufwand Leistung pro Schicht ca m³ Abhängig von Stammvolumen und Mechanisierung FAKULTÄT Holztechnik : Prof. Dr. Ing. Matthias Zscheile 194

137 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von E. Gehri im WS 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

138 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

139 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

140 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

141 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

142 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

143 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

144 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

145 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von A. Neumüller, Holz Forschung Austria am Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

146 Member of European Hardwoods for the Building Sector Dr. Andreas Neumüller

147 Allgemeines zu EU Hardwoods WoodWisdom-Net Projekt Projektbeginn Projektende neun Partner rd. 1,05 Mio Gesamtvolumen 197 Zielsetzung Schaffung der Grundlagen für den Einsatz von Laubholz im Bauwesen erst bestehende Daten sammeln und auswerten Lücken durch neue Versuche füllen Lösungen sollen in der Industrie funktionieren Optimierung bestehender Produkte, z.b. BSP und BSH Holzarten: Buche Eiche (Quercus robur, Quercus petraea) Esche Edelkastanie 198

148 Konsortium AT Holzforschung Austria Bundesforschungszentrum für Wald Fachverband der Holzindustrie Österreichs DE MPA Stuttgart Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (Studiengemeinschaft Holzleimbau e.v.) FR FCBA SIMONIN SAS SI University of Ljubljana Contemporary Building Design 199 Arbeitspakete WP1 Hardwood supply chain WP2 Basic hardwood strength data and grading tools WP3 Adhesives for Structural Hardwood Bonding WP4 Glulam made of hardwoods and / or softwoods WP5 Cross-laminated hybrid timber WP6 Dissemination 200

149 Daten für WP2 Festigkeitsdaten für Laubhölzer Einstufung EN 1912 (visuelle Sortierung, Prüfung nach EN 408) Keilzinken (Profil, Klebstoff, mechanische Daten) Erfahrungen bei maschineller Sortierung Erfahrungen bei industrieller Bearbeitung Datensatz für Datensammlung in Vorbereitung sind Daten verfügbar, bitte direkte Kontaktaufnahme für Abstimmung und Details 201 Standort Stetten Standort Arsenal Dipl.-Forstw. Peter Linsenmann Tel. +43/1/

150 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS Präsentation von T. Volkmer, BFH-AHB am Workshop 1 zu einer geplanten COST Action R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

151 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 1, COST Antrag Berner Fachhochschule Solothurnstrasse Biel Thomas Volkmer Cost Antrag: Innovativ utilization of hardwoods for high value added competitive products (Antrag nach erster Einreichung abgelehnt Neueinreichung geplant) WG 1: Data analysis of broadleaved timber situation in Europe WG 2:Wood properties, quality assessment and grading WG 3: Innovative processing technologies and methods WG 4: Product development and marketing strategies

152 Cost Action - Bezug zu nationalen Aktivitäten (Verklebung) WG 2: Quality of raw materials product properties (tree shape expected properties) Utilization of small diameter logs application in the building sector and timber structures WG3 New concepts for various production chains Modification and functionalization Interacting of primary and secondary processing WG 4: Product planing, design, development New fields of application Strong focus engineered building components to open up the construction sector

153 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-5 Von den Instituten und Firmen eingereichte Bauprojektlisten mit Bezug zu Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

154 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Liste der Bauprojekte zu WS 1 neue Holzbau AG Obseestrase Lungern Bruno Abplanalp bruno.abplanalp@neueholzbau.ch Tel.: Objekt Bu-BSH-Bauteil / Verbindung Literatur Ökonomiegebäude Lauenen, CH 2 blockverleimte Bu-BSH- Träger 140/700 mm als Binder GL48k, in einem Schrägdach mit hoher Schneelast Abplanalp B. (2011): Schlussbericht Ökonomiegebäude Lauenen mit BSH aus Buchenholz (Pilotanwendung). Bundesamt für Umwelt, BAFU, Bern. Flugplatz Buochs NW Verstärkungsmassnahmen bei best. Tragwerkskonstruktion Bu-BSH, GL40k BU-BSH Ausweichen auf BU-BSH infolge grossem Schubwert und engen Platzverhältnisen Christian Keiser Ingenieurbüro für Holzbau, 9015 St. Gallen

155 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Randbalken bei Pferdeboxen Lieferung nach Dubai Forstwerkhof Albisgütli Stadt Zürich Bu-BSH Balken Lohnleimen vom Bu-BSH Bu-BSH GL40 Lamellenzinken für Bu- 3SPL Projekt ETH Zürich Lamellenzinken für Forschungsprojekt TU-Graz Bu-Lamellen T40 Bu-Lamellen zinken, T40

156 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Schaffitzel + Miebach Haus Sülz 7 D Lohmar Tel +49 (0) Fax +49 (0) Ansprechpartner: Dipl.-Ing (FH) Frank Miebach Objekt Bu-BSH-Bauteil / Verbindung Literatur Zentrum Nachhaltigkeit Wald Handthal, DE Bayerische Landesanstalt für Wald Freising, DE Bürgerhaus Altdorf, DE Bu-BSH Rippen für Rippendecke 12/52 Bu-BSH Dachträger GL36c 14/60 Bu-BSH Stützen GL28h 14/24 Aufdopplungen mit Vollgewindeschrauben Bu-BSH diverse Längen und Querschnitte bau intern März/Aprill 2013 Neubau des Waldinformations- und Erlebniszentrum von Philipp Treuheit Zeitschrift Mikado Bürgerhaus Altdorf Ausgabe 9, 2014

157 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Vollständige Adresse der Institution (inkl. 1 Kontaktperson): Purbond AG Industriestrasse 17a CH-6203 Sempach Station Christian Lehringer Technology Manager Phone Mobile christian.lehringer@purbond.com Objekt Bu-BSH-Bauteil / Verbindung Literatur Ökonomiegebäude Lauenen, CH Buche-BSH: PURBOND HB S- Klebstoff in Keilzinke

158 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Mayr-Melnhof Holz Reuthe GmbH Vorderreuthe 57, 6870 Reuthe, Österreich Ansprechpartner: Holger Schultz Objekt Bu-BSH-Bauteil / Verbindung Literatur derzeit nur Testbauteile 5 Probeträger Dim. 14/18cm abz für Eigenversuche Länge 3m

159 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Lehrstuhl für Ingenieurholzbau und Baukonstruktionen, University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany Ansprechpartner: H.J. Blaß Bauprojekte ohne Beteiligung des KIT Objekt Bu-BSH-Bauteil / Verbindung Literatur Privates Bauprojekt bei Tagungsbeitrag Karlsruher Tage 2006 Reutlingen Bürgerhaus Altdorf Tagungsbeitrag 2. Stuttgarter Holzbau-Symposium ; es gibt hierzu auch einen Beitrag in Bauen mit Holz 12/2012: Erweiterungsbau der Bayerischen Tagungsbeitrag 2. Stuttgarter Holzbau-Symposium Landesanstalt für Wald- und Forstwirtschaft in Freising Steigerwald-Zentrum Sonstige Literatur Ein Haus fürs Holz

160 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-6 Von den Instituten und Firmen eingereichte Forschungsprojektlisten mit Bezug zu Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

161 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Liste der Forschungsprojekte zu WS 1 Martin Bacher MiCROTEC GmbH Julius Durst Str. 98 IT Brixen (BZ) Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 2008 Untersuchung von visuell vorsortierten Buchenbrettern und Berechnung der Biegefestigkeit von daraus aufgebauten Brettschichtholzträgern mit der Finiten- Elemente-Methode (Universität Karlsruhe) Verbundträger aus Kanthölzern und Hochleistungs-Brettschichtholzlamellen (MPA Stuttgart, im Auftrag der DGfH, Forschungsinitiative Zukunft Holz ) => Außenlamellen aus Buche E14 + LS13 nach DIN Nicht abgeschlossen Festigkeitssortierung von Buche aus Frankreich (FCBA Bordeaux) Literatur Riedler T. (2008): Diplomarbeit an der Universität Karlsruhe (Betreuer: Frese M.) Frese M., Riedler T. (2010): Untersuchung von Bucheschnittholz (Fagus sylvatica L.) hinsichtlich der Eignung für Brettschichtholz, Eur. J. Wood Prod. 68: Aicher S., Dill-Langer G. (2009): Abschlussbericht der MPA Stuttgart

162 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Georg-August-Universität Göttingen Susanne Bollmus Büsgenweg Göttingen Germany Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 1994 Einfluss von waldbaulichen Maßnahmen auf Eigenschaften von Laubholz. Trocknung, Festigkeiten und Oberlfächenbearbeitungseigenschaften Variation von Verleimungsparametern: Leimflottenkomposition, Wartezeiten, Presszeit- und temperatur, Oberflächenrauhigkeit Literatur (1994): Technical Report: Universität Göttingen, Insititut für Forstbenutzung. Influence of provenance and silvicultural practice on wood quality of European Broadleaved species. Forest Programe Contract MA2b-CT Wepner F. (2002): Verleimungsrelevante Eigenschaften acetylierter Fichten- und Buchenschälfurnieren. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen 2003 Entwicklung eines Verfahrens zum Nachweis der Klebefestigkeit inkl. Beurteilung Düsing F. (2003): Verklebungsrelevante Eigenschaften von modifiziertem Holz. Master Thesis. Georg- August-Universität Göttingen DIN EN 301/302 Eigenes Verfahren, Kantelzugtests 2006 DGfH Projekt: GZ E-2001/03 Hölzer für Fenster und Fassaden. HO/10-1 Querzugfestigkeit DIN EN 301/302 Sorption Militz H., Illner M., Schwarz, Stetter (2006) Einheimisches dimensionsstablilisiertes Holz für den Fensterund Fassadenbau. Abschlussbericht 2009 DBU Projekt: DIN EN 301/ WoodWisdomNet/PTJ. FKZ: A Verwendung von furfuryliertem Holz für die Herstellung hochwertiger Fenster (inkl. Buche) HO/06-4 DIN EN 301/302 DIN EN 204/205 Ift Richtlinie HO-10/1 (Delaminierung und Spaltfestigkeit) Krause A. (2009). Implementierung von melaminmodifiziertem Holz in einem KMU-Fensterbaubetrieb. Abschlussbericht. Treu, A., Pilgård, A., Puttmann, S., Krause, A. and Westin, M. (2009). Material properties of furfurylated wood for window production. International Research Group on Wood Preservation, Beijing, China,IRG Secretary Stockholm, Sweden Bollmus S., Militz H., Treu A., Westin M., Brynildsen P. (2011): WINFUR Use of furfurylated wood for the production of high-performance windows. Abschlussbericht WoodWisdomNet/PTJ. FKZ: A Lütkemeier B. (2012). Examinations of the gluability of furfurylated wood for window scantling production. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen Farbmerkmale der Buche und der Einfluss auf die Schnittholzsortierung Zuverlässigkeit der bestehende optisch basierten Sensorsysteme im Bereich der farblichen Sortierung von Buche Ruminski N (2010). Scannergestützte Sortier- und Ausbeuteoptimierung von Buchenholzprodukten. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen Ruminski N., Zscheile M., Hapla F. (2011): Die ausbeuterelevanten bzw. bestimmenden Holzmerkmale der Buche und daraus resultierende Probleme für rein optisch basierte Sortiersysteme. Teil1. Holztechnologie 52 (5): 5-10 Ruminski N., Zscheile M., Hapla F. (2011): Die ausbeuterelevanten bzw. bestimmenden Holzmerkmale

163 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz der Buche und daraus resultierende Probleme für rein optisch basierte Sortiersysteme. Teil2. Holztechnologie 52 (6): 5-10 Beginn 2012 Schaffung neuer Absatzmärkte und Anwendungsfelder für einheimische Laubhölzer unter Anwendung neuartiger Technologien. FNR FKZ: Teilprojekt 1: Laubholz für tragende Bauteile. Untersuchung der Eignung der elektrischen Feldstärkenmessung zur Bestimmung des Faserverlaufs Untersuchung des Volumeneffektes(Festigkeit und Steifigkeit) bei Laubholz (Zug-, Druck- und Biegebelastung parallel zur Faser). Visuelle und maschinell unterstützte Festigkeitssortierung von Laubholzlamellen. Emmerich L. (2014): Vergleichende Untersuchungen zur Bestimmung des Faserverlaufes von Laubholzlamellen Nelis P. (2014): Effect of size on tensile, compression and bending strengths of six European hardwood species. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen Schlotzhauer P. Bollmus S. (2014): Untersuchung zur visuellen & maschinellen Festigkeitssortierung von Laubholzlamellen für die Anwendung in homogenen Brettschichtholzträgern. Manuskript Beginn 2012 Teilprojekt 3: Buche LVL BMBF/PTJ FKZ: 03x5519A Die Entwicklung eines aussagekräftigen Testverfahrens zur Evaluierung des Verklebungsergebnisses (Laubhölzer sowie modifizierte Hölzer) Verbesserung der Verleimbarkeit von modifiziertem Vollholz durch Plasmabehandlung Bestimmung geeigneter Verklebungsparameter (Presszeit, Pressdruck, Holzfeuchte)

164 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Hochschule Rosenheim Fakultät für Holztechnik und Bau Hochschulstraße Rosenheim Prof. Dr.-Ing. Matthias Zscheile Institut für Holztechnik Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 2012-laufend Entwicklung innovativer Holzbaukomponenten und systeme sowie Umsetzung neuer Entwicklungs- und Vermarktungskooperationen durch Etablierung des Holzimpulszentrums Rottleberode (HIZ) Literatur Denzler,S. (2014): Untersuchung und Bewertung der Delaminierungsbeständigkeit tragender Verklebungen von Buchenbrettsperrholz. Bachelorarbeit Hochschule Rosenheim Zscheile,M., Denzler,S. (2014): The strengths and weaknesses of load bearing joints in beech wood applications ; IAWS & Hardwood Conference 2014; Wien, Zscheile, M., Matthias, K. Hirschmüller, S.: Chancen und Herausforderungen beim Einsatz von Buche im modernen Holzbau ; 10. Internationales Symposium Werkstoffe aus Nachwachsenden Rohstoffen ; Erfurt,

165 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz DI Dr.techn. Ulrich Hübner Fachverband der Holzindustrie Österreichs Schwarzembergplatz Wien Österreich Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 2009 Automatische Bestimmung des prozentualen Faserbruchanteils bei der industriellen Klebfestigkeitsprüfung 2006 Merkmale der Festigkeitssortierung von Buche und Esche, holz.bau forschungs gmbh, , Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) 2007 Einsatz von Hart-Laubhölzern im Baubereich als stabförmige und flächenhafte Produkte; K_ind-Programmes; , Haas Fertigbau, Institut für Holzbau und Holztechnologie, Labor für Konstruktiven Ingenieurbau der TU Graz 2007 IFP_2.1_VT_Laubholz: Versuchstechnische Untersuchungen zum Thema Verbindungsmittel im Lauholzbereich, Comet-Programm: hardwood_connections, Kompetenzzentrum holz.bau forschungs gmbh, Institut für Holzbau und Holztechnologie der TU Graz, Haas Fertigbau, SPAX International, SFS intec, Literatur Künniger T. (2008): A semi-automatic method to determine the wood failure per-centage on shear test specimens. Holz als Roh- und Werkstoff 66 (3): Künniger T. (2009): Methode zur Quantifizierung des prozentualen Faserbruchanteils an Scherproben. Holztechnologie 50 (2): Hübner, Ulrich; Leeb, Wolfgang: Laubholz -- tragfähig und edel. In: Zuschnitt, S 24 25, 23. September 2006 Hübner, Ulrich; Leeb, Wolfgang: Merkmale der Festigkeitssortierung von Buche und Esche. holz.bau forschungs gmbh und Institut für Holzbau und Holztechnologie der TU Graz, 6. November2006 Schlussbericht Hübner, Ulrich: Anwenderbericht zum Timber Grader von Brookhuis Micro-Electronics BV. holz.bau forschungs gmbh, 22. November 2006, Graz Hübner, Ulrich: Laubhölzer im Bauwesen sind noch Exoten. In: Holz-Zentralblatt 14. September2007 Vol. 133, Nr. 37, S Hübner, Ulrich: Laubhölzer für lastabtragende Bauteile im Bauwesen. In: OIB aktuell, Vol. 10, Juni 2009, S Hübner, Ulrich; Fritz, Stefan; Frühwald, Katja; Leeb, Wolfgang: Einsatz von Hart-Laubhölzern im Baubereich. holz.bau forschungs gmbh Graz, 1. Dezember 2008 Arbeitsbericht

166 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Solothurnstrasse 102 Postfach CH-2500 Biel 6 Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 2013 Einfluss von mikrostrukturierter Oberfläche auf die Qualität von Hartholzverklebungen BFH-AHB Kontakt: Martin Lehmann martin.lehmann@bfh.ch 2014 Untersuchungen zur Optimierung der Verklebung von Eschenholz für den Einsatz als Brettschichtholz im konstruktiven Holzbau ETH Zürich Leitung: Peter Niemz niemzp@ethz.ch BFH-AHB Leitung: Thomas Volkmer thomas.volkmer@bfh.ch Diverse Dienstleistungen im Bereich Verklebung von Laubholz sowie Nadelholz Literatur 2014 M. Lehmann, T. Volkmer: Influence of Micro Structured Surface on the Bond Quality of Hardwood; in: Proceedings of the 13th WCTE 2014; August ; Quebec City (Canada) 2014 M. Lehmann, T. Volkmer: Investigation of the Bond Quality of Hardwoods with Micro Structured Surfaces; in: Proceedings of the 68th FPS International Convention 2014; August ; Quebec City (Canada) Bericht wird bis Ende 2014 erstellt sein Berichte sind vertraulich BFH-AHB Kontakt: Martin Lehmann martin.lehmann@bfh.ch

167 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Purbond AG Industriestrasse 17a CH-6203 Sempach Station Christian Lehringer Technology Manager Phone Mobile Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel Laubholz in Tragwerken - Der Keilzinkenstoss als Schlüsselelement Literatur

168 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz TU München Holzforschung München Prof.dr.ir. J.W.G. van de Kuilen Winzererstrasse München Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 2000 Höherwertige Nutzung von Bauholz aus einheimischen Laub- und Nadelhölzern durch maschinelle Sortierverfahren 2004 Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche 2008 Untersuchungen zur Herstellung kostengünstiger Brettlamellen aus Buchenholz für Brettschichtholz 2008 Untersuchung zur Herstellung von Buchen-Brettschichtholzlamellen mittels Profilzerspanertechnologie 2010 Gluing of European beech (Fagus Sylvatica L.) and Douglas fir (Pseudotsuga Menziessi for load bearing timber structures 2010 Gluing of european hardwoods for load bearing timber structures 2010 Verklebung von Buchenholz für tragende Holzbauteile 2012 Laubholz im Bauwesen - ein aktueller Überblick Relevant wood characteristics for gluing beech and ash with regard to discoloration 2012 Untersuchungen zur Verklebungsqualität von Eschenholz unter Berücksichtigung verschiedener Oberflächenbearbeitungsverfahren (enthält Vergleiche mit Buche) 2012 Furnierschichtholz aus Buche der Fa. Pollmeier 2012 Development of a high-capacity engineered wood product LVL made of European Beech Untersuchungen zur Bereitstellung von Lamellen aus Buchen- und Eschenholz für die Produktion von Brettschichtholz 2013 Die Verklebung von Buchenholz für tragende Holzbauteile unter besonderer Berücksichtigung der Farbverkernung 2013 Supply of beech lamellas for the production of glued laminated timber 2014 Festigkeitsprofile von heimischen Laubhölzern Literatur Abschlußbericht 98511, P.Glos, R.Diebold A.Schleifer, Auftragg.: BayStMELF Blaß, H.J., Frese, M., Glos, P., Linsenmann, P., Denzler, J.; Band 1 Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau Diplomarbeit an der Studienfakultät für Forstwissenschaft und Ressourcenmanagement Jonas Hönnebeck Holzforschung München, TUM Carolin Fischer, Masterarbeit Holzforschung München Michael Schmidt, Markus Knorz, WCTE 2010 Schmidt, M., Knorz, M., van de Kuilen, J.-W., Proceedings Conference of Processing Technologies for the Forest and Biobased Products Industries, S Schmidt, M., Glos, P., Wegener, G., EJWWP (HRW) 2010: Schmidt, M.; Torno, S.; Knorz, M., Bauen mit Holz 12/2012, S Schmidt, M., Thönnißen, A., Knorz, M., Windeisen, E., Wegener, G, EJWWP 70, S A. Emeran Neuhäuser, Masterarbeit Holzforschung München Markus Knorz, Jan-Willem van de Kuilen, Prüfbericht der Holzforschung München Markus Knorz, Jan-Willem van de Kuilen, WCTE 2012 Stefan Torno, Jan-Willem van de Kuilen, 1. Zwischenbericht zum Projekt / X37, HFM, TU München, Auftragg. : Bayerischer Forstverwaltung Michael Schmidt, Dissertation TU München Stefan Torno, Markus Knorz, Jan-Willem van de Kuilen, ISCHP Conference 2013, Florence, Italy J.-W. van de Kuilen, F. Hunger, Bericht zum Projekt / X40. Auftragg.: Bayerischer Forstverwaltung

169 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Lehrstuhl für Ingenieurholzbau und Baukonstruktionen, University of Karlsruhe, Karlsruhe, Germany Ansprechpartner: H.J. Blaß Jahr (Abschluss) Forschungsgegenstand / Projekttitel 1992 Tragfähigkeit von Laubholzverbindungen mit stabförmigen Verbindungsmitteln 2005 Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche Die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Laminierungseffekt 2006 Biegefestigkeit von Brettschichtholz- Hybridträgern mit Randlamellen aus Buchenholz und Kernlamellen aus Nadelholz 2012 Fachwerkträger für den industriellen Holzbau Literatur Ehlbeck J, Werner H (1992). Tragfähigkeit von Laubholzverbindungen mit stabförmigen Verbindungsmitteln. Forschungsbericht der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Abt. Ingenieurholzbau, Universität Karlsruhe Blaß HJ, Denzler JK, Frese M, Glos P, Linsenmann P (2005). Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche. Bd. 1, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. Universitätsverlag Karlsruhe Frese M (2006). Die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Laminierungseffekt. Bd. 5, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. Universitätsverlag Karlsruhe Blaß HJ, Frese M (2006). Biegefestigkeit von Brettschichtholz-Hybridträgern mit Randlamellen aus Buchenholz und Kernlamellen aus Nadelholz. Bd. 6, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. Universitätsverlag Karlsruhe Blaß HJ, Enders-Comberg M (2012). Fachwerkträger für den industriellen Holzbau. Bd. 22, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. KIT Scientific Publishing, Karlsruhe

170 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS1-7 Von den Instituten und Firmen eingereichte Literaturlisten mit Bezug zu Workshop 1 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

171 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Literaturliste zu Workshop 1 Martin Bacher MiCROTEC GmbH Julius Durst Str. 98 IT Brixen (BZ) TOP Thema Literatur 5.2b Festigkeitssortierung Bretter 5.2b Festigkeitssortierung Bretter 5.2b Festigkeitssortierung Bretter Frese M., Riedler T. (2010): Untersuchung von Bucheschnittholz (Fagus sylvatica L.) hinsichtlich der Eignung für Brettschichtholz, Eur. J. Wood Prod. 68: Gorisek Z., Pervan S., Trop M., Straze A. (2014): Interplay of density, moisture content and specimen size on static and dynamic determination of stiffness properties of beech wood, IAWS plenary meeting 2014, Sopron, Vienna. Research project V4-1419: Rational use of hardwoods with a focus on beech wood. Schlotzhauer P., Emmerich L., Militz H., Bollmus S.: Machine grain angle determination of size European hardwoods, IAWS plenary meeting 2014, Sopron, Vienna. 5.3b Klebstoff Denzler S., Zscheile M. (2014): The strengths and weaknesses of load bearing joints in beech wood applications, IAWS plenary meeting 2014, Sopron, Vienna Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit 5.5 Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit 5.5 Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit 5.5 Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit 5.5 Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit Blaß H.J., Denzler J., Frese M., Glos P., Linsenmann P. (2005): Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche, Band 1, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau, Universitätsverlag Karlsruhe, ISBN Frese M. (2006): Die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Laminierungseffekt, Band 5, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau, Universitätsverlag Karlsruhe, ISBN X. Blaß H.J., Frese M. (2006): Biegefestigkeit von Brettschichtholz-Hybridträgern mit Randlamellen aus Buchenholz und Kernlamellen aus Nadelholz, Band 6, Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau, Universitätsverlag Karlsruhe, ISBN Frese M. (2012): Buchen-BS-Holz und Buche-Hybridträger Projekte, Erfahrungen, neue Entwicklungen und Ideen, 2. Stuttgarter Holzbau-Symposium, 8./9. November Sandhaas C., Frese M. (2014): Critical discussion on properties of beech LVL, CIB W18 Meeting, Bath (UK).

172 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Georg-August-Universität Göttingen Susanne Bollmus Büsgenweg Göttingen Germany TOP Thema Literatur 5.2b Festigkeitessortierung Schlotzhauer, P., Bollmus, S. (2014). Untersuchung zur visuellen & maschinellen Festigkeitssortierung von Laubholzlamellen für die Anwendung in homogenen Brettschichtholzträgern. Manuskript. Augustin, M. (2004). Eine Zusammenfassende Darstellung der Festigkeitssortierung von Schnittholz. Lehrstuhl für Holzbau, Institut für Stahlbau, Holzbau und Flächentragwerke. Graz, Technische Universität Graz. Diplomarbeit. Seiten: 249. Blaß, H.J., Denzler, J.K., Frese, M., Glos, P. und Linsenmann, P. (2005). Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche. Bd. 1. Karlsruher Bericht zum Ingenieurholzbau. Universitätskatalog Karlsruhe, Karlsruhe. Seiten: 147. Blaß, H.J. und Frese, M. (2003). Sortierverfahren für die kombinierte maschinelle und visuelle Festigkeitssortierung. In: Holz als Roh- und Werkstoff 62. S Frese, M. und Riedler, T. (2010). Untersuchungen von Buchenschnittholz (Fagus sylvatica L.) hinsichtlich der Eignung für Brettschichtholz. In: Eur. J. Wood Prod. (2010) 68, S Frühwald, A., Ressel, J.B., Bernasconi, A., Becker, P., Pitzner, P., Won- Nemann, R. und Mantau, U. (2003). Hochwertiges Brettschichtholz aus Buchenholz. Abschlussbericht. Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Hamburg. Glos, P. und Lederer, B. (2000). Sortierung von Buchen- und Eichenschnittholz nach der Tragfähigkeit und Bestimmung der zugehörigen Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte. Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben DGfH-Nr. F / 12 an der Technischen Universität München. Bericht. Seiten: 123 Görlacher, R. (1990). Klassifizierung von Brettschichtholzlamellen durch Messung von Longitudinalschwingungen. In: Berichte der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität Fridericiana in Karlsruhe (Hrsg.): Baehre, R. und J. Ehlbeck, 4. Folge - Heft 21. S. 9-12, 18f. Kleinschmitt, A. N. (2005). Untersuchungen zur hochauflösenden Bestimmung von qualitätsbeeinflussenden Rundholzmerkmalen am Beispiel von Fichten- und Buchenholz. Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt der Technischen Universität München. Dissertation: 188 Seiten. 5.2d Ausbeuteoptimierung Ruminski, N., Zscheile, M., Hapla, F. (2011). Die ausbeuterelevanten bzw. bestimmenden Holzmerkmale der Buche und daraus resultierende Probleme für rein optisch basierte Sortiersysteme. Teil1. Holztechnologie 52 (5): Ruminski, N., Zscheile, M. und Hapla, F. (2011): Die ausbeuterelevanten bzw. bestimmenden Holzmerkmale der Buche und daraus resultierende Probleme für rein optisch basierte Sortiersysteme. Teil2. Holztechnologie 52 (6): Hapla, F. und Ohnesorge, D. (2005): Qualitätsorientierte Schnittholzausbeute in Abhängigkeit von Durchmesser und Rotkernanteil bei Buchenstammholz ein Modelansatz mit unterschiedlichen Einschnittarten. Holztechnologie 46 (4) 5-9. Buehlmann, U. und Thomas, R.E. (2007): Relationship between lumber yield and board marker accuracy in rip-fist rough mitlls. Holz als Roh- und Werkstoff 65: Klebstoffe und Bollmus, S., Militz, H., Treu, A., Westin, M. und Brynildsen, P. (2011). WINFUR

173 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Qualitätskontrolle Use of furfurylated wood for the production of high-performance windows. Abschlussbericht WoodWisdomNet/PTJ. FKZ: A. Lütkemeier, B. (2012). Examinations of the gluability of furfurylated wood for window scantling production. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen. Aicher, A. und Reinhardt, H.W. (2007). Delaminierungseigenschaften und Scherfestigkeiten von verklebten rotkernigen Buchenholzlamellen. Holz Roh- Werkst 65: Berglind, H. und Dillenz, A. (2003). Detection of glue deficiency in laminated wood with pulse thermography. Journal of Wood Science 49(3): Collins, J. A. (1993). Failure of materials in mechanical design: analysis, prediction, prevention, John Wiley Davis, G. D. (2003). Durability of adhesive joints. Handbook of Adhesive Technology (2nd ed.). A. Pizzi and K. L. Mittal. New York, Marcel Dekker: Frühwald, A., Ressel, J.B., Bernasconi, A., Becker, P., Pitzner, P., Won- Nemann, R. und Mantau, U. (2003). Hochwertiges Brettschichtholz aus Buchenholz. Abschlussbericht. Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Hamburg. Heinemann, C. (2004). Charakterisierung der Aushärtung von Aminoharzen in einer Holzpartikelmatrix durch Evaluierung von Festigkeiten und Reaktionskinetik. Fachbereich Biologie, Universität Hamburg Humphrey, P. E. (1993). A device to test adhesive bonds. U. P. Office. USA Johns, W. E. (1989). The chemical bonding of wood. Wood adhesives: chemistry and technology. A. Pizzi. New York, Marcel Dekker. 2: Künniger, T. (2006). Abschlussbericht: Automatische Bestimmung des prozentualen Faserbruchanteils bei der industriellen Klebfestigkeitsprüfung. EMPA, Abteilung Holz,Dübendorf, Schweiz Schmidt, M., Glos, P. und Wegener, G. (2010). Verklebung von Buchenholz für tragende Holzbauteile. In: Eur. J. Wood Prod. (2010) 68: Walther, T. (2002). Verleimung von Buchenholz unter verschiedenen Bedingungen. Diplomarbeit. Fachhochschule Eberswalde. 5.5a Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit Frühwald, A., Ressel, J.B., Bernasconi, A., Becker, P., Pitzner, P., Won- Nemann, R. und Mantau, U. (2003). Hochwertiges Brettschichtholz aus Buchenholz. Abschlussbericht. Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft, Hamburg. 5.6a Rohdichte Nelis, P. (2014): Effect of size on tensile, compression and bending strengths of six European hardwood species. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen 5.6b Volumeneinfluss Nelis, P. (2014): Effect of size on tensile, compression and bending strengths of six European hardwood species. Master Thesis. Georg-August-Universität Göttingen Bohannan, B. (1966). Effect of size on bending strength of wood members. USDA, Forest Products Laboratory, Research Paper FPL 56, USA. Buchelt, B. und Pfriem, A. (2011). Influence of wood specimen thickness on its mechanical properties by tensile testing: solid wood versus veneer. Holzforschung, 65: Denzler, J.K. (2007). Modellierung des Größeneffekts bei biegebeanspruchtem Fichtenschnittholz. Dissertation, Technische Universität München, Germany. Okohira, Y., Masuda, M. und Suzuki, N. (1989). The size effect of compressive

174 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz strength of wood. Bulletin of the Faculty for Bioresources, 2:13-21, Mie University, Japan. Schneeweiß, G. (1964). Druckfestigkeit und Stempelhärte. Holz als Roh- und Werkstoff, 22(7): Schneeweiß, G. und Felber, S. (2013). Review on the Bending Strength of Wood and Influencing Factors. American Journal of Materials Science, 3(3): Schneeweiß, G. (1969). Der Einfluß der Abmessungen auf die Biegefestigkeit von Holzbalken. Holz als Roh- und Werkstoff, 27(1): Weibull, W. (1939). A statistical theory of the strength dispersion of material with applications. Royal Swedish Institute for Engineering Research, Proceedings. No. 141.

175 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Hochschule Rosenheim Fakultät für Holztechnik und Bau Hochschulstraße Rosenheim Prof. Dr.-Ing. Matthias Zscheile Institut für Holztechnik TOP Thema Literatur 5.4 Lamellen- Flächenverklebung: Erfahrungen / Empfehlungen Denzler,S. (2014): Untersuchung und Bewertung der Delaminierungsbeständigkeit tragender Verklebungen von Buchenbrettsperrholz. Bachelorarbeit Hochschule Rosenheim Zscheile,M., Denzler,S. (2014): The strengths and weaknesses of load bearing joints in beech wood applications ; IAWS & Hardwood Conference 2014; Wien,

176 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz DI Dr.techn. Ulrich Hübner Fachverband der Holzindustrie Österreichs Schwarzembergplatz Wien Österreich TOP Thema Literatur 5.2b Festigkeitssortierung Bretter 5.2b Festigkeitssortierung Bretter 5.4c+d 5.4a+b 5.5c+d 6c Druck- und Zugfestigkeit zur Faser + Steifigkeit zur Faser Einfluss der Holzfeuchte Hübner, Ulrich; Leeb, Wolfgang: Grading criteria for beech and ash used as building material. In: Proceedings of the 3 rd European Hardwood Conference The Beauty of Hardwood. Sopron/Ungarn, September 2007, S ISBN Hübner, Ulrich and Leeb, Wolfgang and Schickhofer, Gerhard: Festigkeitssortierung von Buchen- und Eschenbrettern. holz.bau forschungs gmbh Graz 2010 bei Holz als Roh und Werkstoff abgelehntes Paper Hübner, Ulrich: Höhere Festigkeitseigenschaften von Laubhölzern. Welche Chancen ergeben sich daraus für den Holzbau? In: Wiener Leimholz Symposium, S , April 2014 Korrigierte Fassung Hübner, Ulrich: Mechanische Kenngrößen von Buchen-, Eschen- und Robinienholz für lastabtragende Bauteile. Technische Universität Graz, Institut für Holzbau und Holztechnologie, Dissertation, Oktober 2013

177 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Purbond AG Industriestrasse 17a CH-6203 Sempach Station Christian Lehringer Technology Manager Phone Mobile TOP Thema Literatur Verklebung verschiedener Holzarten Lüdtke, J., Amen, C., van Ofen, A., Lehringer, C. (2014) 1C-PUR-bonded hardwoods for engineered wood products: Influence of selected processing parameters; Eur J Wood Wood Prod; in review

178 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Mayr-Melnhof Holz Reuthe GmbH Vorderreuthe 57, 6870 Reuthe, Österreich Ansprechpartner: Holger Schultz TOP Thema Literatur 5.1a Bauwerke, Beispiele 5.4c Qualitätskontrolle Bericht: _hsc_akt_Delamproben_BucheEsche_BSH.doc

179 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Berner Fachhochschule Architektur, Holz und Bau Solothurnstrasse Biel TOP Thema Literatur 5.3 a Keilzinkengeometrie Aicher, S. und Radovic, B. (1999): Untersuchungen zum Einfluss der Keilzinkengeometrie auf die Zugfestigkeit keilgezinkter Brettschichtholz-Lamellen. In: Holz als Roh- und Werkstoff (57), S Ajdinaj, D. und Habibi, B. (Mai 2013): The effect of joint slope on bending strength of finger-joint connection case of poplar wood (Populus alba L.). Albanien. Mai International Balkans Conference on Challenges of Civil Engineering Bustos, C. et al (2003): Structural performance of finger-jointed black spruce lumber with different joint configurations. In: Forest Products Journal, Vol. 53 (No. 9), S Fachhochschule St. Pölten, HRSG. (2009): OptWood - Optimierung von Keilzinkenverbindungen. [WWW] merische-optimierung-von-keilzinkenverbindungen. (23. August 2013). Heubeck, G. (2006): EN2RO Keilzinkenfräser der neuesten Generation. In: Holztechnologie (47), S Radovic, B. (1993): Über die Festigkeit von Keilzinkenverbindungen mit unterschiedlichen Verschwächungsgrad. In: Bauen mit Holz (3/93), S Scheibenreiter, J., Entacher, K. und Neumüller, A. (2006): Vergleichende Untersuchungen zwischen industriell eingesetzten und einem neu entwickelten Keilzinkenprofil. In: Holztechnologie (47), S Selbo, M. (1963): Effect of joint geometry on tensile strength of finger joints. In: Forest Products Journal (13 (9)), S Strickler, M. (1980): Finger-jointed dimension lumber Past, Present and Future. In: Forest Products Journal, Vol. 30 (No. 9), S Walford, G. (2000): Effect of finger length on finger-joint strength in radiata pine [Proceeding Wood Timber Engineering Conference]. Whistler. 5.3 d Festigkeit Ehlbeck, J., Colling, F. und Görlacher, R. (1985): Einfluss keilgezinkter Lamellen auf die Biegefestigkeit von Brettschichtholzträgern. In: Holz als Roh- und Werkstoff (43), S Aicher, S., Höfflin, L. und Behrens, W. (2001): A study on tension strength of finger joints in beech wood laminations [Otto-Graf-Journal Vol. 12]. Stuttgart. Frese, M. und Blass, J. (2006): Die Biegefestigkeit von Keilzinkenverbindungen aus Brettern der Buche (Fagus sylvatica L.). In: Holz als Roh- und Werkstoff (64), S Gavrilović-Grmuŝa, I. et al (2012): Influence of the degree of condensation of urea-formaldehyde adhesives on the tangential penetration into beech and fir and on the shear strength of the adhesive joints. In: European Journal of Wood and Wood Products (70), S Groom, L. und Leichti, R. (1994): Effect of adhesive stiffness and thickness on stress distributions in structural finger joints. In: Journal of Adhesion (Vol. 44), S Serrano, E. (1997): Finger-joints for laminated beams Experimental and numerical studies of mechanical behavior [Report TVSM-3021]. Lund Institute of technology. Lund University. Schweden.

180 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Serrano, E., Gustafsson, P.J. (1999): Influence of bondline brittleness and defects on the strength of timber finger-joints. In: International journal of adhesion and adhesives (19), S Wernersson, H. (1994): Fracture characterization of wood adhesive joints [Report TVSM-1006]. Lund Institute of Technology - Divison of Structural Mechanics. Lund University. Schweden.$ Sauser, F. (2013): Theoretische und praktische Analyse zur Produktion von Brettschichtholz in Buche [Bachelorthesis]. Berner Fachhochschule. Biel. Schusser A. (2013): Untersuchung der Keilzinkenverbindung für Brettlamellen in Laubholz, Masterarbeit, Berner Fachhochschule, Biel 5.3 e Qualitätskontrolle Aicher, S. und Klöck, W. (1990): Spannungsberechnungen zur Optimierung von Keilzinkenprofilen für Brettschichtholz-Lamellen. In: Bauen mit Holz (5/90), S Hass, P., Wittel, F. und Mendoza, M. et al. (2012): Adhesive penetration in beech wood experiments. In: Wood Science and Technology (46), S Hering, S. (2011): Charakterisierung und Modellierung der Materialeigenschaften von Rotbuchenholz zur Simulation von Holzverklebungen [Dissertation]. Eidgenössische Technische Hochschule ETH. Zürich. Katzengruber, R. und Schickhofer, G. (2006): Tensile proof loading to assure quality of finger-jointed structural timber [CIB-W18/39-5-2]. International council for research and innovation in building and construction - Working commission W18- Timber structures. Italien. Konnerth, J., et al (2006): Measurement of strain distribution in timber finger joints. In: Wood Science and Technology (40), S Niemz, P. und Ożyhar, T. (2011): Ermittlung elastomechanischer Kennwerte von Rotbuchenholz [Forschungsbericht Projektnr ]. Institut für Baustoffe IfB. Eidgenössische Technische Hochschule ETH. Zürich. Fonds zur Förderung der Wald- und Holzforschung; Bundesamt für Umwelt BAFU. Smardzewski, J. (1996): Distribution of stresses in finger joints. In: Wood Science and Technology (30), S Wittel, F.; Niemz, P.; Herrmann, H.J. (2010): Verklebung von Laubhölzern. Holzforschung Schweiz 2010/2. [WWW] (24. Juli 2013). CEN/TC 124. FprEN (2012): Keilzinkenverbindungen im Bauholz Leistungsanforderungen und Mindestanforderungen an die Herstellung. Date: Deutsches Institut für Normung. DIN (1998): Keilzinkenverbindungen von Holz Teil 1: Keilzinkenverbindungen von Nadelholz für tragende Bauteile. Berlin: Beuth Verlag. 5.4b Prozessparameter Brandmair, A. et al (2010): Verfahrenstechnische Optimierung von PUR-basierten Klebstoffen zur Verklebung von Laubholz und Materialkombinationen [Wald & Holz Projekt Nr ]. Eidgenössische Technische Hochschule ETH. Zürich. 5.4c Qualitätskontrolle Künniger T. (2008): A semi-automatic method to determine the wood failure percentage on shear test specimens. Holz als Roh- und Werkstoff 66 (3): Aicher S., Reinhardt H.-W. (2007): Delaminierungseigenschaften und Scherfestigkeiten von verklebten rotkernigen Buchenholzlamellen. Holz als Roh- und Werkstoff 65 (2): Vogel, M. und Scharmacher, F. (2012): Qualitätskontrolle von Holzkonstruktionen - Mobiles Röntgen. Holzforschung Schweiz 2012/1

181 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Lehmann M., Volkmer T (2014): Influence of Micro Structured Surface on the Bond Quality of Hardwood; in: Proceedings of the 13th WCTE 2014; August ; Quebec City (Canada) Lehmann M., Volkmer T (2014): Investigation of the Bond Quality of Hardwoods with Micro Structured Surfaces; in: Proceedings of the 68th FPS International Convention 2014; August ; Quebec City (Canada) M. Frese, Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche: experimentelle und numerische Untersuchungen zu Laminierungseffekten, Uni.-Verlag Karlsruhe, Karlsruhe, Festigkeiten BSH Laubholz Blass, J., Frese, M. und Glos, P. (2005): Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche [Band 1 Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau]. Karlsruhe. Universitätsverlag Karlsruhe. Blass, J. und Frese, M. (2006): Biegefestigkeit von Brettschichtholz-Hybridträgern mit Randlamellen aus Buchenholz und Kernlamellen aus Nadelholz [Band 6 Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau]. Karlsruhe. Universitätsverlag Karlsruhe. Colling, F. (1990): Tragfähigkeit von Biegeträgern aus Brettschichtholz in Abhängigkeit von den festigkeitsrelevanten Einflussgrössen. Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität Fridericiana. Karlsruhe. Egner, K. und Kolb, H. (1966): Geleimte Träger und Binder aus Buchenholz. In: Bauen mit Holz (4), S Ehlbeck, J. und Colling, F. (1987): Biegefestigkeit von Brettschichtholz in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Brettlamellen. In: Bauen mit Holz (10/87), S Frese, M. und Blass, J. (2005): Beech glulam strength classes [CIB-W18/38-6-2]. International council for research and innovation in building and construction - Working commission W18- Timber structures. Deutschland. Frühwald, A. et al (2003): Hochwertiges Brettschichtholz aus Buchenholz [Abschlussbericht zum Forschungsprojekt]. Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft. Hamburg. Riberholt, H. (1990): Glulam beams bending strength in relation to the bending strength of the finger joints [CIB-W18A/ ]. International council for research and innovation in building and construction - Working commission W18- Timber structures. Portugal. Schmidt M., Glos P. und Wegener G. (2010): Verklebung von Buchenholz für tragende Holzbauteile. European Journal of Wood and Wood Products, 68:43-57, Ohnesorge D., Richter K. und Becker G. (2010): Influence of wood properties and bonding parameters on bond durability of European Beech glulams. Annals of Forest Science, 67(6):601, Schweizerischer Nationalfonds, HRSG. (2013): Klebverbindungen in Tragwerkselementen aus Laubholz. Ressource Holz Nationales Forschungsprogramm NFP 66. Eidgenössische Technische Hochschule ETH. [WWW] (23. August 2013). Frese, M. und Blass, J. (2005): Beech glulam strength classes [CIB-W18/38-6-2]. International council for research and innovation in building and construction - Working commission W18- Timber structures. Deutschland. Ohnesorge D. (2009) Verklebungseigenschaften von Brettschichtholz aus Buche - Untersuchungen zur Verbesserung der Klebefugenfestigkeit und Klebefugenbeständigkeit von Brettschichtholz aus rotkernigem und nichtrotkernigem Buchenholz, Institut für Fortsbenutzun und forstliche Arbeitswissenschaft, Freiburg,.

182 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Ohnesorge D., Richter K. und Becker, G. (2009):Influence of wood properties and bonding parameters on bond durability of European Beech glulams, EDP Sciences, Freiburg, Deutsches Institut für Bautechnik DIBt (2012): Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung - VIGAM Brettschichtholz aus Eiche. Z Berlin. Deutsches Institut für Bautechnik DIBt (2013): Allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung für Brettschichtholz aus Buche und für Brettschichtholz Buchen- Hybridträger. Z Berlin. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein. SN EN (1999): Holzbauwerke -Brettschichtholz - Festigkeitsklassen und Bestimmung charakteristischer Werte. Zürich: Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein.

183 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-1 Programm von Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

184 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Workshop 2: Verbindungen in Buchen-BSH Datum: Donnerstag, Zeit: (Mittagspause ) Ort: ETH-Hönggerberg, CH-8093 Zürich Raum: HIT K51 ( Programm Verantwortlich Zeit 1. Begrüssung Franke 2. Vorstellungsrunde alle 3. Hintergrund der Workshops BAFU Ziele und Ablauf des Workshops Franke 5. Präsentationen durch Teilnehmer + anschl. Diskussion Franke, alle 5.1 Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel (Nägel, alle Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen a) Lochleibungsfestigkeit b) Verschiebungsmodul c) Ausziehwiderstand d) Ausknicken 5.2 Tragverhalten von Verbindungsmittelgruppen (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen a) Tragverhalten b) Steifigkeiten c) Einflussfaktoren alle Kaffeepause Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen): Erfahrungen / alle Empfehlungen a) Tragverhalten b) Bemessung 5.4 Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, Systemverbinder): Erfahrungen / Empfehlungen a) Tragverhalten b) Verformungs- und Bruchverhalten alle Mittagessen Weitere bemessungsrelevante Einflüsse: Erfahrungen / alle Empfehlungen a) Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände b) Spaltgefahr c) Gruppeneffekt d) Einfluss Holzfeuchte e) Einfluss Lasteinwirkungsdauer 5.6 Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen: alle Abschluss, weiteres Vorgehen Franke Gesamtabschluss BAFU, Steiger, Franke

185 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-2 Teilnehmerliste Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

186 Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU), Aktionsplan Holz Brettschichtholz (BSH) aus Laubholz Technische Grundlagen zur Marktimplementierung als Bauprodukt in der Schweiz Workshop 2: Verbindungen in Buchen-BSH Teilnehmer aus dem Ausland (6 Teilnehmer, Stand ) Institut/Firma Teilnehmer Fachverband Holzindustrie, Wien, Österreich Hübner Ulrich, Dipl.-Ing., Dr. techn. FH Rosenheim, Deutschland Hirschmüller Sebastian, M. Eng. Holzbau SWG Engineering Ernst Henning Holzforschung München, Deutschland Van de Kuilen Jan-Willem, Prof. Dr. Universität Göttingen, Deutschland Bollmus Susanne, Dr. Schlotzhauer Philipp, M. Sc. Teilnehmer aus der Schweiz (20 Teilnehmer, Stand ) Institut/Firma Teilnehmer BAFU, Bern Kammerhofer Alfred, Dipl.-Ing. Krafft Ulrike, Dr. Beratender Experte, Rüschlikon Gehri Ernst, Prof. bfh/ahb, Biel Franke Steffen, Prof. Dr. Müller Andreas, Prof. Naderer Elisabeth (Protokoll) bfh/ahb, Biel (Marktanalyse-Team) Näher Thomas, Dipl. Forstwirt TU Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen, Dübendorf ETH Zürich, IBK Steiger René, Dr. Widmann Robert, Dipl.-Ing. (FH) Frangi Andrea, Prof. Dr. Jockwer Robert, Dr. Klippel Michael, Dr. Kobel Peter, MSc ETH Civ Eng Fagus Jura SA Vögtli Stefan, Projektleiter Holzbau Schweiz, Zürich Thomi Marcel, Dipl. Bauing. HTL Purbond AG, Sempach Station Salzgeber Dario. SFS unimarket AG SFS intec Ruch Beat Horn Nils Sherpa Connector AG Dietz Andreas Würth AG, Produktmanager De Giacinto Carlo

187 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-3 Zur Teilnahme am Workshop 2 angefragte Institute und Firmen inkl. Rückmeldungen R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

188 AP Holz - Projekt BSH aus Laubholz Teilnehmer am WS 2 (Verbindungen) Institut/Firma Typ Ansprechpartner Potentielle Teilnehmer -Anfrage Antwort Holzforschung D-München F+E Jan-Willem van de Kuilen vandekuilen@hfm.tum.de FMPA D-Stuttgart F+E Simon Aicher simon.aicher@mpa.uni-stuttgart.de Karlsruher Institut für Technologie, D-Karlsruhe TU Graz bzw. holz.bau forschungs gmbh, A-Graz F+E F+E Hans-Joachim Blass Hans.Blass@kit.edu Gerhard Schickhofer Holzforschung Austria, A-Wien F+E J. Denzler j.denzler@holzforschung.at Fachverband Holzindustrie, A-Wien I Ulrich Hübner office@holzbauindustrie.at Schaffitzel Holzindustrie GmbH und Co. KG, D-Schwäbisch Hall Merk Timber GmbH, D-Aichach I I Frank Miebach frank.miebach@schaffitzel-miebach.com Michael Keller michael.keller@merk.de Hochschule Rhein-Main, D-Wiesbaden F+E Leander Bathon leander.bathon@hs-rm.de Universität Göttingen F+E Prof. Dr. Holger Militz hmilitz@gwdg.de FH D-Rosenheim F+E Prof. Dr. Matthias Zscheile matthias.zscheile@fh-rosenheim.de Holzbau SWG Engineering I Ernst Henning henning.ernst@swg-engineering.de Van de Kuilen , rst Teilnehmer (J.-W. Van de Kuilen) Aicher , rst , rst Kein Teilnehmer (aus zeitlichen Gründen nicht möglich) Blass, Uibel, Sandhaas , rst Vom KIT ist wegen Vorbereitungsarbeiten für die Karlsruher Tage (09. und ) keine Teilnahme möglich. Schickhofer, Augustin , rst Denzler, Linsenmann , rst , rst Hübner , rst Kein Teilnehmer - J. Denzler verhindert, P. Linsenmann schlägt U. Hübner vom Fachverband Holzindustrie als Teilnehmer vor Teilnehmer (U. Hübner) Miebach , rst Kein Teilnehmer (Miebach zeitlich verhindert) Keller, Rehm , rst , rst Bathon , rst Keine Teilnahme Keine Teilnahme? , rst , rst Teilnehmer (P. Schlotzhauer und S. Bollmus) Zscheile , rst Ernst 2 Teilnehmer (M. Zscheile und S. Hirschmüller) M. Zscheile konnte letztlich wegen abgesagtem Flug nicht teilnehmen. 1 Teilnehmer (Ernst) Total Teilnehmer per Definitiv: 7

189 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.1 Präsentation von S. Franke, Berner Fachhochschule am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

190 Buchen-BSH-Workshop Teilprojekt 2 Verbindungen in LH-BSH Programm Motivation, Ziele, Inhalte Steffen Franke Berner Architektur, Fachhochschule Holz und Haute Bau école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 1: Agenda Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

191 TOP 2: Vorstellungsrunde Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 3: Hintergrund des Workshops Aktionsplan Holz Alfred Kammerhofer Dr. Ulrike Krafft Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

192 TOP 3: Hintergrund des Workshops Beantragtes Forschungsprojekt: Teil 1 "BSH aus Laubholz" Schaffung von Grundlagen und technischen Rahmenbedingungen, dass hochwertiges BSH aus Laubholz (vornehmlich Buche und Esche) vermehrt als qualitätsgesichertes Bauprodukt in der CH eingesetzt wird die Verwendung von Laubholz in Tragwerken gefördert wird. Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 3: Hintergrund des Workshops Beantragtes Forschungsprojekt: Teil 2 Verbindungen in BSH aus Laubholz" Schaffung von Grundlagen, Regeln und Bemessungsansätzen Für die Ausbildung von leistungsfähigen Verbindungen in BSH aus Laubholz Vermehrter Einsatz als qualitätsgesichertes Bauprodukt in der Schweiz Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

193 TOP 3: Hintergrund des Workshops Angestrebte Resultate im Teilprojekt (TP) 2 Anforderungen an Verbindungen in LH-BSH mechanische Festigkeit, Tragfähigkeit und Standsicherheit Steifigkeit/Duktilität Brandschutz (sparsame und rationelle Energieverwendung) Regeln und Prozesse zur Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung zur Herstellung von Anschlüssen Im Produktionsbetrieb (BSH, Tragwerk) Auf der Baustelle Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 3: Hintergrund des Workshops Themenbereiche von TP 2 Tragverhalten des Verbindungsmittels (Lochleibungsfestigkeit, Verschiebungsmodul, Ausziehwiderstand, Ausknicken) Anschlüsse mit mechanischen Verbindungsmitteln (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen) Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen) Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, System-Verbinder) Zusätzliche wesentliche Einflussfaktoren Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände zur Reduzierung der Spaltgefahr Abminderungsfaktoren aufgrund von Gruppeneffekten Einfluss der Rohdichte und Holzfeuchte Einfluss der Dauer der Einwirkung Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

194 TOP 4: Ziele des Workshops Erhebung des aktuellen Wissensstandes (in Forschung und Praxis) in den Nachbarländern der Schweiz bezüglich der Ausführung von Verbindungen in Buche BSH Im Fokus Buchen-BSH Vorhandenes Wissen Erfahrungen und Empfehlungen Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 4: Ablauf des Workshops Präsentationen zu den TOP durch die Teilnehmer Kurze Diskussion und Synthese (falls möglich) Zeitlimite (40-45 Minuten pro Thema) Weitere interessante Themen identifizieren und ev. gegen Ende des Workshops diskutieren Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

195 TOP 4: Ablauf des Workshops Diese Themen sind nicht Gegenstand des WS: Andere Laubholzarten Andere Produkte (Vollholz, Brettsperrholz, Kantschichtholz, LVL) Ausnahme: Wenn Erkenntnisse / Empfehlungen auf Buchen-BSH übertragbar sind Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion Bisherige Feedbacks/Dokumente von fast allen Teilnehmern Forschung Universität Göttingen: derzeitig 2 Projekte, teils mit Buche Fachverband Holzindustrie/TU Graz: Lochleibungs- und Ausziehversuche, teils mit Buche TUM: 4 Projekte BFH: Lochleibungsfestigkeiten (geringer Umfang), Verbinder in Esche Purbond: eingeklebte Gewindestangen Würth: ETA-11/0190, Holzbauschrauben für Buche Neuseeland, Australien, Kanada: keine Ergebnisse vorhanden Bauprojekte: Ernst: 1 geplant, nicht gebaut??? Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

196 TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.1 Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen a) Lochleibungsfestigkeit b) Verschiebungsmodul c) Ausziehwiderstand d) Ausknicken Bollmus Hübner Uhr Purbond Van de Kuilen Franke Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.2 Tragverhalten von Verbindungsmittelgruppen (Nägel, Schrauben, Bolzen, Stabdübel, Gewindestangen): Erfahrungen / Empfehlungen a) Tragverhalten b) Steifigkeiten c) Einflussfaktoren Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

197 Kaffeepause Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.3 Kontaktanschlüsse (z. B. Versätze, Zapfen): Erfahrungen / Empfehlungen a) Tragverhalten b) Bemessung Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

198 TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.4 Anschlüsse mit Blechformteilen oder marktüblichen Verbindern (Nagelplatten, Balkenschuhe, Systemverbinder): Erfahrungen / Empfehlungen a) Tragverhalten b) Verformungs- und Bruchverhalten c) Bemessung Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences Kaffeepause Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

199 TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.5 Weitere bemessungsrelevante Einflüsse: Erfahrungen / Empfehlungen a) Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände b) Spaltgefahr c) Gruppeneffekt d) Einfluss Holzfeuchte e) Einfluss Lasteinwirkungsdauer Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences TOP 5: Präsentationen durch Teilnehmer und anschliessende Diskussion TOP 5.6 Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Uhr Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

200 Diskussion zum Forschungsbedarf Anschlüsse mit mechanischen Verbindungsmitteln Variation der Beanspruchungsrichtung (Kraft-Faser-Winkel) Variation des Durchmessers des Verbindungsmittels (6 mm mm) Formschlüssige Kontaktanschlüsse Variation der Beanspruchungsrichtung (Kraft-Faser-Winnkel) Variation der Art des Verbindungsmittels (Schraube, Stabdübel, Gewindestange) Variation der Anschlusskonfiguration/-des Versagens Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 21 TOP 6: Abschluss, weiteres Vorgehen Berichterstattung Schlussbericht, der das Vorgehen und die Resultate aus beiden Workshops (Produktion von Buchen-BSH, Anschlüsse in Laub- Brettschichtholz-Bauteilen) darstellt. Als Schlussfolgerungen sollen in einem Kapitel jeweils für die beantragten Teilprojekte (TP 1 und 2) die eruierten Schnittstellen bzw. Parallelen mit anderen (in den Workshops diskutierten) bereits abgeschlossenen oder laufenden Projekten dargestellt werden und falls möglich ein Austausch /eine Zusammenarbeit skizziert werden. In einem Management Summary sollen die wichtigsten Aspekte (stand alone) nachvollziehbar dargestellt werden. Zugänglichkeit der Berichte Schlussbericht wird öffentlich zugänglich sein! Ev. Nachlieferung von Unterlagen bis spätestens WS 1 an: rene.steiger@empa.ch WS 2 an: steffen.franke@bfh.ch Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences

201 TOP 7: Gesamtabschluss Herzlichen Dank für Ihre wertvollen Beiträge! an das BAFU für die Finanzierung! an René für die stetige und super Vorarbeit! Andrea für Organisation und Hosting! Gute Heimreise! Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences Vielen Dank für Ihre Teilnahme! Prof. Dr. Steffen Franke Berner Fachhochschule Haute école spécialisée bernoise Bern University of Applied Sciences 24

202 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.2 Präsentation von U. Krafft / A. Kammerhofer, Bafu am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

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207 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.3 Präsentation von S. Bollmus, Georg-August-Universität Göttingen am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

208 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 2 Georg-August-Universität Göttingen Abteilung Holzbiologie und Holzprodukte Leitung: Holger Militz Büsgenweg Göttingen Susanne Bollmus Wichtigste Erfahrungen: Bisher wenig Erfahrungen im Bereich Verbindungen Orientierende Vorversuche sind durchgeführt worden Momentan zwei Forschungsprojekte laufend, in denen Verbindungen von BSH-Trägern (verschiedenen Laubhölzer) und LVL-Trägern (Buche) Gegenstand der Forschung sein werden. Erfahrungen und Empfehlungen können zum bisherigen Zeitpunkt nicht ausgesprochen werden.

209 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.4 Präsentation von U. Hübner, holz.bau forschungs gmbh Graz, Fachverband der Holzindustrie Österreichs, Wien am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

210 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 2 holz.bau forschungs gmbh Graz Fachverband der Holzindustrie Österreichs Wien Ulrich Hübner TOP: 5.1a TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Lochleibungsfestigkeit Stabdübel Prüfprogramm Esche: 0, 30, 60, 90 für ø 6, 8, 12 und 20 Buche und Robinie: 0, 30, 60, 90 für ø 12 0 und 90 für ø 6, 8 und Probekörper pro Probe Ausziehprüfungen nach ON EN 1382: 1951 mit Esche, 371 mit Buche und 300 mit Robinie Zusätzliche Proben zur Untersuchung des Einflusses der Holzfeuchte (Esche, ø 8, 0 und 90 ), der Schraubenspitze (ø 8, 10, 12) und der effektiven Einschraublänge (ø 8, 4 d, 6 d, 8 d) 3405 Ausziehprüfungen

211 TOP: 5.1a TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Lochleibungsfestigkeit Stabdübel: Bemessungsmodell f h,, k h,90 1,57 k 3 3 2,6 10 d (1 k ) cos ( ) k 0,20 h,90 k h, 90 0, 48d 0,33 empirischer Ausziehwiderstand [kn] n = 5 n = 11 n = 45 n = 389 n = 15 n = 771 n = 10 n = 5 n = 10 n = 269 n = 10 n tot = 1540 Afzelia Angelim Vermelho Azobé Buche Eiche Esche Massaranduba Merlau Roteiche Robinie Tonkabaumes theoretischer Ausziehwiderstand [kn] TOP: 5.1a TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Lochleibungsfestigkeit Stabdübel: Bemessungsmodell f h,, k h,90 1,57 k 3 3 2,6 10 d (1 k ) cos ( ) k 0,20 h,90 k h, 90 0, 48d 0,33 6 mm d 20 mm % u 21% 565 kg/m³ kg/m³ k mod, u 0, 90 0, 70 0, 50 in Nutzungsklasse1mit 5 % u 15 % in Nutzungsklasse 2mit 10 % u 20 % in Nutzungsklasse 3mit 12 % u 24 %

212 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Holzbauschrauben Prüfprogramm Esche: 0, 15,, 90 für ø 6, 8, 10 und 12 0 und 90 für ø 4 und 20 Buche und Robinie: 0 und 90 für ø 8, 10 und Probekörper pro Probe Ausziehprüfungen nach ON EN 1382: 1951 mit Esche, 371 mit Buche und 300 mit Robinie Zusätzliche Proben zur Untersuchung des Einflusses der Holzfeuchte (Esche, ø 8, 0 und 90 ), der Schraubenspitze (ø 8, 10, 12) und der effektiven Einschraublänge (ø 8, 4 d, 6 d, 8 d) 3405 Ausziehprüfungen TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Holzbauschrauben Übersicht für alle regulären Eschenserien Ausziehfestigkeit f ax,12 [N/mm²] n Durchmesser [mm] n ES04_00_24 ES04_90_24 ES06_00_36 ES06_15_36 ES06_30_36 ES06_45_36 ES06_60_36 ES06_75_36 ES06_90_36 ES08_00_48 ES08_15_48 ES08_30_48 ES08_45_48 ES08_60_48 ES08_75_48 ES08_90_48 ES10_00_60 ES10_15_60 ES10_30_60 ES10_45_60 ES10_60_60 ES10_75_60 ES10_90_60 ES12_00_60 ES12_15_60 ES12_30_60 ES12_45_60 ES12_60_60 ES12_75_60 ES12_90_60 ES20_00_160 ES20_90_160

213 Ausziehfestigkeit f ax,12 [N/mm²] TOP: 5.1c n TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Durchmesser [mm] Durchmesser Einschraubwinkel ES04_00_24 ES04_90_24 ES06_00_36 ES06_15_36 ES06_30_36 ES06_45_36 ES06_60_36 ES06_75_36 ES06_90_36 ES08_00_48 ES08_15_48 ES08_30_48 ES08_45_48 ES08_60_48 ES08_75_48 ES08_90_48 ES10_00_60 ES10_15_60 ES10_30_60 ES10_45_60 ES10_60_60 ES10_75_60 ES10_90_60 ES12_00_60 ES12_15_60 ES12_30_60 ES12_45_60 ES12_60_60 ES12_75_60 ES12_90_60 ES20_00_160 ES20_90_ ,8 14,7 6 13,0 13,9 10,7 9,2 9,4 10,1 11,8 8 19,4 16,3 9,8 11,0 9,8 8,1 14,3 17 % 11 % 13 % 10 18,5 15,6 11,1 10,9 9,2 7,7 12, ,1 17,1 12,6 13,3 8,7 8,4 14, ,2 8, n TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Holzbauschrauben Einfluss der Schraubenspitze l ef l 1, 1 d nom Einfluss der Holzfeuchte Wenn die Holzfeuchte um 1 % steigt, fällt die Ausziehfestigkeit um 2,7 % parallel zur Faserrichtung und 2,36 % senkrecht zur Faserrichtung bezogen auf die Ausziehfestigkeit bei 12 % Holzfeuchte.

214 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Holzbauschrauben Einfluss des Durchmessers normierte Ausziehfestigkeit f ax,std [N/mm²] Esche 0 Esche 90 Buche 0 Buche 90 f f Robinie 0 Robinie 90 ax, 0, mean 27, 5 ax, 90, mean 27, 3 f ax, 05 23, 3 d d d 0, 378 0, 291 0, Durchmesser d [mm] TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Normierung von i Ausziehwiderstand Schrauben: Auswertung und f ax,i auf u = 12 % B C D A lef d Regressionsmodell Rax, 2 2 sin E cos 2 2 ln R, ln A B ln l C ln D ln d ln (sin E cos ) ax mean ef 12 empirischer Ausziehwiderstand [kn] Durchmesser [mm] theoretischer Ausziehwiderstand [kn] Durchmesser [mm] theoretischer Ausziehwiderstand [kn]

215 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Normierung von i und f ax,i auf u = 12 % Regressionsmodell R B C D A lef d ax, 2 2 sin E cos 2 12 ln R, ln A B ln l C ln D ln d ln (sin E cos ) ax mean Ausziehwiderstand Schrauben: Auswertung ef 2 Parameterschätzer Ausschluss Extremwerte anhand der Residuen Parameterschätzer Festlegen eines Parameters Parameterschätzer E(A), E(B), E(C), E(D), E(E) Residuen normalverteilt? Weitere Transformation erforderlich? A, B, C, D, E E(R ax, ), Rax, Normierung R ax, TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Normierung R ax, Ausziehwiderstand Schrauben: Auswertung Boxplots für d i normierte Ausziehfestigkeit f ax,nrm [N/mm²] Hankinson-Funktion zwischen den Medianen von 0 und 90 Hankinson-Funktion zwischen den 5%-Quantilwerten von 0 und 90 Bilineare Funktion für 5%-Quantilwerte d = 6 mm n Funktion nach Schneider (1999) für die charakteristische Ausziehfestigkeit d = 8 mm normierte Ausziehfestigkeit f ax,nrm [N/mm²] d = 10 mm n d = 12 mm Einschraubwinkel [ ] Einschraubwinkel [ ]

216 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Normierung R ax, Ausziehwiderstand Schrauben: Auswertung Boxplots für d i Regressionsmodell R ax, A l B ef C d D 1 E ( 30 ) für 30 1 für 30 Parameterschätzer Abminderung durch 05 Abminderung für 5%- Quantil E(R ax,,05 ) E(A), E(B), E(C), E(D), E(E) Anteil R ax,th > R ax,emp pro Probe R ax,, k 2, 2 10 Festlegung A und E R ax,,k 1 0, 01 ( 30 ) für 30 und l 1 für 30 3 l ef 1, 6 k d 0, 66 emb 2 d TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Schrauben: Bemessungsmodell R f f ax,, k ax, k ax,, k 7 10 d l 4 ef 1, 6 k d 0, ( 30 ) für 30 für 30 und l emb 2 d empirischer Ausziehwiderstand [kn] Buche Robinie Durchmesser [mm] theoretischer Ausziehwiderstand [kn]

217 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Ausziehwiderstand Schrauben: Vergleich der Bemessungsmodelle Kombination der Parameter: Effektive Einschraublänge 4 d, 5 d, 6 d Schraubendurchmesser 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm Einschraubwinkel 30, 45,, 90 Charakteristische Rohdichte kg/m k Ausziehwiderstand 100 % ON EN (2009) 179 % neues Berechnungsmodell Ausziehwiderstand Rax [kn] d 5d 6d 7d Einschraubtiefe x*d [mm] Durchmesser d [mm] TOP: 5.2a TOP-Titel: Tragverhalten von Verbindungsmittelgruppen Stabdübelverbindung mit Eschenholz Prüfprogramm Eschenlaschen mit 5, 10 bzw. 15 StD ø 8 5 Probekörper pro Probe Zugprüfung

218 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Stabdübelverbindung mit Eschenholz TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Stabdübelverbindung mit Eschenholz

219 TOP: 5.1c TOP-Titel: Tragverhalten einzelner Verbindungsmittel Stabdübelverbindung mit Eschenholz Referenzabstand a 1,ref = 9 d

220 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.5 Präsentation von C. Lehringer/D. Salzgeber, Purbond, Sempach Station am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

221 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 2 Einkleben von Gewindestangen und Rippenstählen in Buchenholz mit PURBOND 2K-Systemen Purbond, Sempach Station Christian Lehringer/Dario Salzgeber TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Grundsätzliches: Erfahrungen von Nadelhölzern z.t. übertragbar auf Buche Höhere Beanspruchung von Klebefugen bei eingeklebten Gewindestangen und Rippenstählen Kompatibilität der Klebstoffe zu Buchenholz gegeben Spaltgefahr und Gruppeneffekte nicht klar Marktrelevanz: Einkleben von Gewindestangen und Rippenstählen in Buche-BSH?

222 TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Zweikomponenten- Polyurethantechnologie ohne Lösungsmittel (VOC) ohne Bisphenole ohne Formaldehyd Zulassungen Typ I Klebstoff 2 mm Fugendicke (gemäss Abschnitt Gütekennzeichen und Registrierungen des Technischen Merkblattes (TDS)). TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Reaktionskinetik PURBOND CR 421 Topfzeit 10 min Gelzeit 10 min Bis Ende der Gelzeit können die Stangen / Lochbleche am ruhenden Bauteil ausgerichtet werden (max. 20 min nach Anmischen des Klebstoffes). Bereits 2 Stunden nach Ablauf der Gelzeit dürfen die Bauteile bewegt werden. Die volle Beanspruchung des Klebstoffes darf nach 7 Tagen erfolgen.

223 TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Reaktionskinetik PURBOND CR 421 TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Materialkennwerte Brookfield Viskosität mpa.s Shore D Härte (DIN 53505) 84 Zugfestigkeit (ISO 527) N/mm 2 bei ca. 2 % Bruchdehnung Druckfestigkeit 80 N/mm 2 (bei 20 C) E-Modul 1'560 N/mm 2 bei (20 C)

224 TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Materialkennwerte TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen PURBOND CR 421 Bauaufsichtliche Zulassung Germany: DIBt Z (since 2010) France: PC LLM/GB (since 2005) Sweden: T (since 2009)

225 TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Holz-Stahl-Klebeverbund (HSK -Systeme) Einbindelänge Nomineller Stangendurchmesser Bohrlochdurchmesser TOP: 5.5 und 5.6 TOP-Titel: Weitere bemessungsrelevante Einflüsse und Duktilität und Energiedissipation von Verbindungen Holz-Beton-Verbund (HBV -Systeme) Bilder: TiComTec

226 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.6 Präsentation von J.-W. van de Kuilen, TUM, TU Delft am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

227 High-performance timber joints 1 Guard rails Timber bridges, Lock gates, 2

228 30 mm dowels in hardwoods S235 S960 3 Idea: Increase load-carrying capacity of timber joints by replacing mild steel dowels with hss/vhss dowels (Now: , New: 690, 1100 MPa dowel yield strength) Promising for joints with high density species Steel to timber Steel strength / bending capacity Embedding strength Multiple fasteners in a row Earlier: Gehri & Fontana 1983, Ehlbeck & Werner

229 Why high strength steel? Optimizing joints: fewer fasteners smaller dowel diameters, so lower drilling costs higher embedding strength of wood smaller size joints HSS / VHSS up to 1200 N/mm 2 yield strength Steel costs are about 10% higher 5 Experimental programme Species: 1. Spruce 2. Beech 3. Azobé vhss dowels hss dowels 12 mm 24 mm 12 mm 24 mm 1, 3, 5 dowels in a row 1, 3, 5 dowels in a row 1, 3, 5 dowels in a row 1, 3, 5 dowels in a row 6

230 Double-shear timber joints with slotted-in steel plates F 7 F Introduction Specimens Results Conclusions Steel grades Steel grade n f y [MPa] f u [MPa] Strain at failure mild hss % vhss % 8 Introduction Specimens Results Conclusions

231 Theory: 3 d My fy 6 EC 5: M 0.3 f d y u Myel, fy d 24 mm vhss: M 32 y,el = 1.8 knm > M y,ec5 = 1.6 knm 9 Wood species Spruce Beech Azobé Mean density [kg/m 3 ] Moisture content % 9 % 21 % 10 Introduction Specimens Results Conclusions

232 Joint design With Johansen model: Failure modes of joints with hss dowels are between FM 2 and FM 3 thickness of timber members End distance Edge distance Spacing 7 d 5 d 3 d Minimum requirements EC 5 11 Load-slip curves Beech, 24 mm dowels (solid line: vhss; dashed line: hss) 12 Introduction Specimens Results Conclusions

233 Failure modes - tendencies Joints with hss dowels FM 3: beech, azobé FM 2: spruce Joints with vhss dowels FM 2: beech, azobé FM 1: spruce 13 Introduction Specimens Results Conclusions Load-carrying capacity (12 mm dowels) F max in [kn] Spruce Beech Azobé 1 dowel vhss hss dowels vhss hss dowels vhss hss Fvhss ( ). Fhss1( ) Fazobé ( ) F( beech) Introduction Specimens Results Conclusions

234 Effective number n ef EC5 : n ef min n n a 13d Effective number n ef Steel grade (24 mm dowels): n ef Spruce Beech Azobé 3 dowels EC 5 : dowels EC 5 : 3.35 vhss hss vhss hss

235 Effective number n ef Wood species (24 mm dowels): n ef Beech Azobé 3 dowels 5 dowels vhss hss vhss hss Influence of ductility 17 Effective number n ef Slenderness: n ef Beech Azobé 12 mm 24 mm 12 mm 24 mm 3 dowels 5 dowels vhss hss vhss hss

236 Load-carrying capacity - density 19 Load-carrying capacity - density 20

237 Load-carrying capacity: density embedding strength 21 Load-carrying capacity: embedding strength - yield 22

238 Stiffness K ser - density 23 Predictions, stiffness K ser 24 K ser, predicted 1.5 measured d 23 measured

239 Predictions, Johansen Predictions with measured values and density at 12 % m.c. Experimental results: load-carrying capacities adjusted to 12 % m.c. acc. to EN Possibilities for hardwood glulam: higher load-carrying capacities when using hss/vhss dowels vhss is ductile enough (plastic hinges can develop) predictions with Johansen are possible: slender dowels can be chosen no correlation between density and load-carrying capacity no correlation between density and stiffness higher n ef for joints with hss dowels and less ductile wood species n ef for K ser 26

240 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.7 Präsentation von S. Franke, Berner Fachhochschule am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

241 Buchen-BSH-Workshop Beiträge zu Workshop 2 Berner Fachhochschule 2500 Biel Steffen Franke TOP: 5.1a TOP-Titel: Verbindungsmittel Embedment strength for single dowel connections Experimental study on beech and spruce wood and comparison with European and Swiss standards MA-Projektarbeit Erste Ergebnisse zu Lochleibungsfestigkeiten

242 TOP: 5.1a TOP-Titel: Verbindungsmittel Flexibility of connections with mechanical fasteners MA- Projektarbeit Erste Ermittlungen von Steifigkeiten zur Einschätzung der in Normen verwendeten Werte TOP: 5.2 TOP-Titel: Anschlüsse Bemessung von Tragkonstruktionen und Anschlüssen in Laubholz MA-Projektarbeit Vergleichende Berechnungen von Verbindungen in LH Aufzeigen des Potentiales 160 Bruchfestigkeit f [N/mm 2 ] Biegung f m Zug f t, Zug f t, Druck f c,0 60 Fichte (470 kg/m³) Eiche (670 kg/m³) Esche (690 kg/m³) Buche (690 kg/m³) Druck f c, Schub f v

243 TOP: 5.2 TOP-Titel: Anschlüsse Bemessung von Tragkonstruktionen und Anschlüssen in Laubholz Beispiel zur Verringerung von Querschnitten bei Biegeträgern Trägerhöhe in cm Trägerhöhe in Abhängigkeit der Spannweite (Einfeldträger, Trägerbreite konst. 10cm, Belastung q = 10kN/m) GL24h Nadelholz GL48h Laubholz Spannweite in m TOP: 5.2 TOP-Titel: Anschlüsse Bemessung von Tragkonstruktionen und Anschlüssen in Laubholz Beispiel zur Verringerung von Auflagerflächen Auflagerlänge in mm Auflagelänge in Abhängigkeit der Spannweite (Einfeldträger, Trägerbreite konst. 100mm, Belastung q = 10kN/m) GL24h Nadelholz GL48h Laubholz Spannweite in m

244 TOP: 5.2 TOP-Titel: Anschlüsse Bemessung von Tragkonstruktionen und Anschlüssen in Laubholz Beispiel zur Erhöhung der Anschlusskraft bzw. kann bei gleicher Belastung die Dimension des Anschlusses reduziert werden Anschlussbereich im Raumfachwerk aus verleimten Buchenholzstäben des Seeparksaals in Arbon, Autor P.H. (1985) Tragkraft in kn Zugtragkraft (Zweireihiger Anschluss, 6 Passbolzen, Trägerbreite 14 cm) GL24h Nadelholz GL36h Nadelholz GL48h Laubholz

245 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz Anhang WS2-4.8 Präsentation von E. Gehri, beratender Experte, Rüschlikon am Workshop 2 R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion

246 Wissensstand Buchen-BSH: Herstellung und Verbindungen Aktionsplan Holz R. Steiger, Empa, Abt. Ingenieur-Strukturen S. Franke, Berner Fachhochschule / Architektur, Holz und Bau A. Fangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion