kompetent und leistungsstark Statikbuch Charakteristische Werte Pitzl HVP Verbinder einfach schnel l sichtbar oder ver deckt
1. Allgemeines Pitzl HVP Verbinder sind zweiteilige Verbinder für verdeckte Anschlüsse von Nebenträger an Hauptträger oder Stützen. Die Tragfähigkeit der Pitzl HVP Verbinder ist durch statische Berechnungen und Versuche bestimmt worden. Eine europäische Zulassung ist beantragt. Im Folgenden werden Bemessungsgleichungen zur Berechnung der charakteristischen Tragfähigkeiten angegeben, wie sie auch in der europäischen Zulassung zu finden sein werden. So kann in Abhängigkeit der Tragfähigkeit der gewählten Verbindungsmittel in dem gewählten Holzwerkstoff sowie der Verbindungsgeometrie (geneigter Nebenträger) die Tragfähigkeit des Anschlusses berechnet werden. Für typische Materialkombinationen und Geometrie ist die maßgebende charakteristische Tragfähigkeit in Tabellen im Abschnitt 4 angegeben. 2. Bemessungskonzept Pitzl HVP Verbinder sind nach den geltenden Normen im Holzbau DIN 1052:2008 zu bemessen. Die im Folgenden angegebenen Gleichungen wurden unter Berücksichtigung der europäischen Norm Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauwerken (DIN EN 1995-1-1:2008-09) bestimmt und berücksichtigen damit den aktuellen Stand der technischen Entwicklung hinsichtlich Sicherheitskonzept, Schnittgrößenermittlung und Bemessung. 2.1. Abgrenzung zu DIN 1052:1988 In DIN 1052:1988 wurden zulässige Spannungen mit den vorhandenen Spannungen aus ständigen und veränderlichen Lasten verglichen. Durch Abminderung oder Erhöhung der zulässigen Spannungen wurden unterschiedliche Randbedingungen berücksichtigt. vorh 1,0 zul Die Bemessung nach DIN 1052:1988 ist mit Ablauf der Übergangsfrist vom 30.06.2009 nicht mehr zulässig. Mit dem Ziel eines im europäischen Rahmen einheitlichen Systems wurde mit DIN 1052:2004 das semiprobabilistische Konzept der Bemessung nach Grenzzuständen eingeführt. Auf der Einwirkungsseite werden die charakteristischen Lasten durch Teilsicherheitsfaktoren erhöht (γ G = 1,35 für ständige, γ Q = 1,5 für veränderliche Einwirkungen). Während auf der Widerstandsseite die charakteristischen Tragfähigkeiten durch Division mit dem Teilsicherheitsbeiwert γ M abgemindert werden. Für Holzwerkstoffe wird der Einfluss der Nutzungsklasse und der Lasteinwirkungsdauer zusätzlich durch den Modifikationsbeiwert k mod berücksichtigt. 2
Modifikationsbeiwert k mod nach DIN 1052:2008 Baustoff Vollholz und Brettschichtholz Nutzungsklasse Klasse der Lasteinwirkungsdauer ständig lang mittel kurz sehr kurz 1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10 2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10 3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90 3. Bemessungsgleichungen Im Folgenden werden Bemessungsgleichungen zur Berechnung der charakteristischen Tragfähigkeiten angegeben, wie sie auch in der europäischen Zulassung zu finden sein werden. So kann in Abhängigkeit der Tragfähigkeit der gewählten Verbindungsmittel in dem gewählten Holzwerkstoff sowie der Verbindungsgeometrie (geneigter Nebenträger) die Tragfähigkeit des Anschlusses berechnet werden. Pitzl HVP Verbinder sind für die Verwendung in den Nutzungsklassen 1 und 2 vorgesehen. Die Tragfähigkeitswerte werden für die Beanspruchungsrichtungen in Einschubrichtung (F2) und rechtwinklig zur Einschubrichtung (F4) sowie rechtwinklig zur Verbinderebene (F1) angegeben. Es wird davon ausgegangen, dass die Kraft in Einschubrichtung (F2) und die Kraft rechtwinklig zur Verbinderebene ( F1) in der Achse des Nebenträgers wirken. Bei der Bemessung und Lagerung des Hauptträgers ist das Torsionsmoment aus dem Nebenträgeranschluss zu berücksichtigen. Der Nachweis des Anschlusses des HVP Verbinders an Beton- oder Stahlbauteile ist mit der angegebenen Querkraft zu führen. Die angegebenen Tragfähigkeitswerte gelten unter Voraussetzung, dass alle vorgesehenen Verbindungsmittel eingebaut werden. Der Anschluss an Beton- oder Stahlteile muss mit mindestens 2 Verbindungsmitteln in den oberen Bohrungen erfolgen. 3.1. Baustoffe Holzwerkstoffe: Vollholz aus Nadelholz nach EN 338:2010-02 Brettschichtholz, Festigkeitsklassen GL24 bis GL36 nach EN 1194:1999-05 Furnierschichtholz nach EN 14374 Holzwerkstoffe nach Zulassung (z.b. Brettsperrholz) Verbindungsmittel: Vollgewindeschrauben Ø4.5, Ø5 und Ø8 nach EN 14592 oder nach Zulassung Bolzen bzw. Ankerdübel Ø12 und Ø14 nach EN 14592 bzw. G 001 oder Zulassung HVP Verbinder: Aluminium EN AW-6082 T651 nach EN 485, geometrische Kennwerte nach Tabelle 1 3
Tabelle 1: Kennwerte HVP Verbinder HVP Breite b Höhe h Schrauben- Ø Anzahl Schrauben n90,j n45,j n90,h n45,h e1,j [m] e2, J [m] e1, H [m] e2, H [m] 8045 25 45 4.5 1 1 2 0 0,022 0,023 8075 25 75 4.5 1 3 3 0 0,055 0,050 8160 45 60 5 7 1 7 0 0,193 0,261 0,173 0,222 8211 55 110 5 8 6 11 0 0,370 0,676 0,360 0,757 8215 55 150 5 10 8 13 0 0,566 1,58 0,488 1,46 8315 75 150 5 10 9 15 0 0,675 1,33 0,676 1,50 8320 75 200 5 13 10 19 0 0,986 2,93 0,910 2,77 8420 120 200 8 3 4 4 4 0,319 1,28 0,564 0,978 8425 120 250 8 3 6 4 6 0,444 2,51 0,725 1,63 8430 120 300 8 3 8 4 8 0,610 4,47 0,930 2,56 8435 120 350 8 3 10 4 10 0,792 7,13 1,18 3,85 8440 120 400 8 3 12 4 12 1,01 10,8 1,47 5,54 8445 120 450 8 3 14 4 14 1,26 15,6 1,80 7,71 8450 120 500 8 3 16 4 16 1,54 21,6 2,17 10,4 8455 120 550 8 3 18 4 18 1,85 29,0 2,58 13,7 8460 120 600 8 3 20 4 20 2,91 37,9 3,04 17,7 3.2. Holz-Holz Verbindung Belastung rechtwinklig zur Verbinderebene (nur HVP Verbinder 8420 bis 8460): l (1) Belastung in Einschubrichtung: (2) HVP Verbindung 8045 bis 8320: HVP Verbindung 8420 bis 8460: (5) (3) (4) (6) 4
Belastung rechtwinklig zur Einschubrichtung: (7) mit: l l l l 5
F4 e F1 Header Joist F1 F4 + F2 Abbildung 1: Definition der Exzentrizität e Für die Tragfähigkeit der HVP Verbinder bei kombinierter Beanspruchung gilt: (8) F 1,Ed F 1,Rd F 2,Ed F 2,Rd F 4,Ed F 4,Rd mit: Bemessungswert der Beanspruchung im Lastfall F1 (rechtwinklig zur Verbinderebene) Bemessungswert der Tragfähigkeit im Lastfall F1 (rechtwinklig zur Verbinderebene) Bemessungswert der Beanspruchung im Lastfall F2 (in Einschubrichtung) Bemessungswert der Tragfähigkeit im Lastfall F2 (in Einschubrichtung) Bemessungswert der Beanspruchung im Lastfall F4 (rechtwinklig zur Einschubrichtung) Bemessungswert der Tragfähigkeit im Lastfall F4 (rechtwinklig zur Einschubrichtung) 3.3. Holz-Stahl oder Holz-Beton Verbindung (nur HVP 8420 bis 8460) Belastung in Einschubrichtung (9) (10) (11) mit: Anzahl Bolzen oder Ankerdübel, n 90,H 2 Tragfähigkeit auf Abscheren der Bolzen oder Ankerdübel 6
4. Bemessungstabellen Im Folgenden werden charakteristische Werte der Tragfähigkeit für bestimmte Materialkombinationen angegeben. Als Verbindungsmittel sind Spax Vollgewindeschrauben Ø 5 x 60 mm oder Ø 5 x 80 mm (nach Zulassung Z-9.1-235) in Holzbauteilen der Festigkeitsklasse GL 24h oder C24 sowie Spax Vollgewindeschrauben Ø 8 x 160 mm oder Ø 8 x180 mm (nach Zulassung Z-9.1-519) in Holzbauteilen der Festigkeitsklasse GL24h oder GL28h vorgesehen. Pitzl HVP Verbinder sind für die Verwendung in den Nutzungsklassen 1 und 2 vorgesehen. Die Tragfähigkeitswerte werden für die Beanspruchungsrichtungen in Einschubrichtung (F2) und rechtwinklig zur Einschubrichtung (F4) sowie rechtwinklig zur Verbinderebene ( F1) angegeben. Es wird davon ausgegangen, dass die Kraft in Einschubrichtung (F2) und die Kraft rechtwinklig zur Verbinderebene ( F1) in der Achse des Nebenträgers wirken. Bei der Bemessung und Lagerung des Hauptträgers ist das Torsionsmoment aus dem Nebenträgeranschluss zu berücksichtigen. Wird der HVP Verbinder an Beton- oder Stahlbauteile angeschlossen, ist zusätzlich die Tragfähigkeit der Bolzen- oder Ankerdübel nachzuweisen (siehe Abschnitt 3.3). Der Anschluss an Beton- oder Stahlteile muss mit mindestens 2 Verbindungsmitteln in den oberen Bohrungen erfolgen. Die angegebenen Tragfähigkeitswerte gelten unter der Voraussetzung, dass alle vorgesehenen Verbindungsmittel eingebaut werden. 4.1. Baustoffe Holzwerkstoffe: Vollholz aus Nadelholz mind. Festigkeitsklasse C24 nach EN 338:2010-02 Brettschichtholz mind. Festigkeitsklasse GL24h bzw. GL28h nach EN 1194:1999-05 Verbindungsmittel: Spax Vollgewindeschrauben Ø 4.5 x 50 oder Ø 4.5 x 60 mm (nach Zulassung Z-9.1-235) Spax Vollgewindeschrauben Ø 5 x 60 oder Ø 5 x 80 mm (nach Zulassung Z-9.1-235) Spax Vollgewindeschrauben Ø 8 x 160 oder Ø 8 x 180 mm (nach Zulassung Z-9.1-519) 7
4.2. Tragfähigkeitstabellen Die Tragfähigkeit der HVP Verbinder wird für folgende Kombinationen angegeben: Kombination 1: HVP 8045 bis 8075: C24, Ø 4.5 x 50 mm HVP 8160 bis 8320: C24, Ø 5 x 60 mm HVP 8420 bis 8460: GL24h, Ø 8 x 160 mm Kombination 2: Kombination 3: HVP 8045 bis 8075: GL24h, Ø 4.5 x 50 mm HVP 8160 bis 8320: GL24h, Ø 5 x 60 mm HVP 8420 bis 8460: GL28h, Ø 8 x 160 mm HVP 8045 bis 8075: C24, Ø 4.5 x 60 mm HVP 8160 bis 8320: C24, Ø 5 x 80 mm HVP 8420 bis 8460: GL24h, Ø 8 x 180 mm Kombination 4: HVP 8045 bis 8075: GL24h, Ø 4.5 x 60 mm HVP 8160 bis 8320: GL24h, Ø 5 x 80 mm HVP 8420 bis 8460: GL28h, Ø 8 x 180 mm Die Exzentrizität e zur Bestimmung der Tragfähigkeit rechtwinklig zur Einschubrichtung (F4) wird zu e = 0 angenommen. Wirkt die Kraft nicht im Mittelpunkt des HVP Verbinders (z.b. bei Fassadenriegeln) ist die Tragfähigkeit nach Gleichung (7) zu berechnen (siehe Abschnitt 3.2). Dabei können die Tragfähigkeitswerte der einzelnen Schraubenverbindungen nach Tabelle 2 verwendet werden. Tabelle 2: Kombinationen, Schraubentragfähigkeit HVP 8045-8075 Kombination Schrauben Material charakteristische Tragfähigkeit einer Schraube Ø l F la,j,rk [N] F ax,j,rk [N] F la,h,rk [N] F ax,h,rk [N] 1 4.5 50 C24 1135 3278 1794 3606 2 4.5 50 GL24h 1182 3501 1870 3851 3 4.5 60 C24 1135 3941 1794 4335 4 4.5 60 GL24h 1182 4209 1870 4630 8160-8320 8420-8460 1 5 60 C24 1355 4154 2143 4570 2 5 60 GL24h 1412 4437 2232 4881 3 5 80 C24 1355 4636 2143 5100 4 5 80 GL24h 1412 4951 2232 5446 1 8 160 GL24h 3363 13653 5317 15018 2 8 160 GL28h 3493 14508 5523 15959 3 8 180 GL24h 3363 15336 5317 16870 4 8 180 GL28h 3493 16297 5523 17927 8
Tabelle 3: Kombination 1 (Ø 4.5 x 50 / C24; Ø 5 x 60 / C24 ; Ø 8 x 160 / GL24h) HVP Breite b Höhe h Anzahl, Abmessungen Schrauben Ø n90,j n45,j n90,h n45,h l Material F1,Rk F2,Rk F4,Rk 8045 25 45 4.5 1 1 2 0 50 C24 2,9 2,3 8075 25 75 4.5 1 3 3 0 50 C24 5,4 4,5 8160 45 60 5 7 1 7 0 60 C24 9,5 10,8 8211 55 110 5 8 6 11 0 60 C24 22,0 19,0 8215 55 150 5 10 8 13 0 60 C24 27,9 24,4 8315 75 150 5 10 9 15 0 60 C24 32,1 25,7 8320 75 200 5 13 10 19 0 60 C24 36,7 31,2 8420 120 200 8 3 4 4 4 160 GL24h 37,4 48,3 23,5 8425 120 250 8 3 6 4 6 160 GL24h 37,4 72,4 30,3 8430 120 300 8 3 8 4 8 160 GL24h 37,4 96,5 37,0 8435 120 350 8 3 10 4 10 160 GL24h 37,4 121 43,7 8440 120 400 8 3 12 4 12 160 GL24h 37,4 145 50,4 8445 120 450 8 3 14 4 14 160 GL24h 37,4 169 57,2 8450 120 500 8 3 16 4 16 160 GL24h 37,4 193 63,9 8455 120 550 8 3 18 4 18 160 GL24h 37,4 217 70,6 8460 120 600 8 3 20 4 20 160 GL24h 37,4 241 77,3 9
Tabelle 4: Kombination 2 (Ø 4.5 x 50 / GL 24h; Ø 5 x 60 / GL 24h ; Ø 8 x 160 / GL 28h) HVP Breite b Höhe h Anzahl, Abmessungen Schrauben Ø n90,j n45,j n90,h n45,h l Material F1,Rk F2,Rk F4,Rk 8045 25 45 4.5 1 1 2 0 50 GL24h 3,1 2,4 8075 25 75 4.5 1 3 3 0 50 GL24h 5,6 4,7 8160 45 60 5 7 1 7 0 60 GL24h 9,9 11,3 8211 55 110 5 8 6 11 0 60 GL24h 23,5 19,8 8215 55 150 5 10 8 13 0 60 GL24h 29,0 25,4 8315 75 150 5 10 9 15 0 60 GL24h 33,5 26,8 8320 75 200 5 13 10 19 0 60 GL24h 39,2 32,5 8420 120 200 8 3 4 4 4 160 GL28h 39,8 51,3 24,4 8425 120 250 8 3 6 4 6 160 GL28h 39,8 76,9 31,4 8430 120 300 8 3 8 4 8 160 GL28h 39,8 103 38,4 8435 120 350 8 3 10 4 10 160 GL28h 39,8 128 45,4 8440 120 400 8 3 12 4 12 160 GL28h 39,8 154 52,4 8445 120 450 8 3 14 4 14 160 GL28h 39,8 180 59,4 8450 120 500 8 3 16 4 16 160 GL28h 39,8 205 66,4 8455 120 550 8 3 18 4 18 160 GL28h 39,8 231 73,3 8460 120 600 8 3 20 4 20 160 GL28h 39,8 256 80,3 10
Tabelle 5: Kombination 3 (Ø 4.5 x 60 / C 24; Ø 5 x 80 / C24 ; Ø 8 x 180 / GL 24h) HVP Breite b Höhe h Anzahl, Abmessungen Schrauben Ø n90,j n45,j n90,h n45,h l Material F1,Rk F2,Rk F4,Rk 8045 25 45 4.5 1 1 2 0 60 C24 3,5 2,3 8075 25 75 4.5 1 3 3 0 60 C24 5,4 4,5 8160 45 60 5 7 1 7 0 80 C24 9,5 10,8 8211 55 110 5 8 6 11 0 80 C24 23,6 19,0 8215 55 150 5 10 8 13 0 80 C24 27,9 24,4 8315 75 150 5 10 9 15 0 80 C24 32,1 25,7 8320 75 200 5 13 10 19 0 80 C24 40,7 31,2 8420 120 200 8 3 4 4 4 180 GL24h 42,1 54,2 23,5 8425 120 250 8 3 6 4 6 180 GL24h 42,1 81,3 30,3 8430 120 300 8 3 8 4 8 180 GL24h 42,1 108 37,0 8435 120 350 8 3 10 4 10 180 GL24h 42,1 136 43,7 8440 120 400 8 3 12 4 12 180 GL24h 42,1 163 50,4 8445 120 450 8 3 14 4 14 180 GL24h 42,1 190 57,2 8450 120 500 8 3 16 4 16 180 GL24h 42,1 217 63,9 8455 120 550 8 3 18 4 18 180 GL24h 42,1 244 70,6 8460 120 600 8 3 20 4 20 180 GL24h 42,1 271 77,3 11
Tabelle 6: Kombination 4 (Ø 4.5 x 60 / GL 24h; Ø 5 x 80 / GL 24h ; Ø 8 x 180 / GL 28h) HVP Breite b Höhe h Anzahl, Abmessungen Schrauben Ø n90,j n45,j n90,h n45,h l Material F1,Rk F2,Rk F4,Rk 8045 25 45 4.5 1 1 2 0 60 GL24h 3,7 2,4 8075 25 75 4.5 1 3 3 0 60 GL24h 5,6 4,7 8160 45 60 5 7 1 7 0 80 GL24h 9,9 11,3 8211 55 110 5 8 6 11 0 80 GL24h 24,6 19,8 8215 55 150 5 10 8 13 0 80 GL24h 29,0 25,4 8315 75 150 5 10 9 15 0 80 GL24h 33,5 26,8 8320 75 200 5 13 10 19 0 80 GL24h 42,4 32,5 8420 120 200 8 3 4 4 4 180 GL28h 44,7 57,6 24,4 8425 120 250 8 3 6 4 6 180 GL28h 44,7 86,4 31,4 8430 120 300 8 3 8 4 8 180 GL28h 44,7 115 38,4 8435 120 350 8 3 10 4 10 180 GL28h 44,7 144 45,4 8440 120 400 8 3 12 4 12 180 GL28h 44,7 173 52,4 8445 120 450 8 3 14 4 14 180 GL28h 44,7 202 59,4 8450 120 500 8 3 16 4 16 180 GL28h 44,7 230 66,4 8455 120 550 8 3 18 4 18 180 GL28h 44,7 259 73,3 8460 120 600 8 3 20 4 20 180 GL28h 44,7 288 80,3 12