HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite Alle Rechte vorbehalten. Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Dem Autraggeber werden ausdrücklich die Nutzungsrechte der Ergebnisse dieser Ausarbeitung eingeräumt. BY LABOR FÜR HOLZTECHNIK, 04
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 3 INHALT VORBEMERKUNGEN... 4 ALLGEMEINES... 4 3 NACHWEISVERFAHREN VON WANDTAFELN... 5 3. NACHWEIS DES VERBUNDES... 8 3.. Gipsaser - Nadelholz... 9 3.. Powerpanel HD - Nadelholz... 0 3. NACHWEIS DER BEPLANKUNG... 0 3.. Zugestigkeit... 0 3.. Beulen... 3.3 NACHWEIS DER LAGESICHERHEIT... 4 BEMESSUNGSTABELLEN FÜR EINSEITIG BEPLANKTE WANDTAFELN... 4. BEMESSUNGSBEISPIEL FÜR EINE EINSEITIG BEPLANKTE WANDTAFEL... 4 5 BEMESSUNGSTABELLEN BEIDSEITIG BEPLANKTER WANDTAFELN... 9 5. SYMMETRISCHER WANDAUFBAU... 9 5. ASYMMETRISCHER WANDAUFBAU... 5.. Kombination von duktilem Tragverhalten... 5.. Kombination von sprödem und duktilem Tragverhalten... 3 5..3 Kombination von sprödem Tragverhalten... 5 6 BEMESSUNGSSITUATIONEN BEI ERDBEBEN... 9 6. ALLGEMEINES... 9 6. NACHWEISVERFAHREN... 9 6.3 BEMESSUNGSTABELLEN SEISMISCH BEANSPRUCHTER WANDTAFELN... 3 LITERATUR
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 4 Vorbemerkungen Die nacholgend angegebene statische Bemessung, welche Grundlage der in den Bemessungstabellen angegebenen Tragähigkeiten der Wandtaeln ist, versteht sich als Musterstatik und ist nicht im Sinne einer Typenstatik zu verwenden. Tragwerksplaner, die sich bei der Erstellung von statischen Berechnungen von Bauvorhaben diese Musterstatik bzw. die Bemessungswerte der Wandtaeln zu eigen machen, handeln und haten eigenverantwortlich. Die statische Berechnung beinhaltet ausschließlich die Ermittlung der Tragähigkeiten der scheibenartig beanspruchten Wandtaeln inolge Wind- oder Erdbebenlasten. Verormungen der Wandtaeln und Steiigkeiten werden nicht ermittelt. Allgemeines Gebäude in Holztaelbauart werden ür Beanspruchungen inolge Wind oder Erdbeben durch das Zusammenwirken von Wand-, Decken- und Dachtaeln ausgesteit. Die tragenden lächigen Holztaeln werden dabei in ihrer Ebene scheibenartig beansprucht und können ür diese Anwendung nach den vereinachten Regelungen der DIN EN 995--:00- (EC5) im Zusammenhang mit dem nationalen Anhang (NA) DIN EN 995--/NA:03-08 rechnerisch nachgewiesen werden. Koprippe Innenrippe Randrippe Beplankung Verbindungsmittel Fußrippe Abbildung : Bauteile einer Wandtael Nach EC 5 werden die Holztaeln als zusammengesetzte Bauteile bezeichnet, da ihr Tragverhalten durch die Tragähigkeit und Steiigkeit der Rippen, der Beplankung und des Verbundes der beiden Bauteile durch metallische Verbindungsmittel oder Klebung bestimmt wird. Für die Herstellung einer Holztael werden als Rippen stabörmige Bauteile mit Rechteckquerschnitt, die z. B. aus Konstruktionsvollholz, Brettschichtholz, Furnierschichtholz bestehen können, oder Bauteile in Form von Proilträgern verwendet. Die au der
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 5 Rippenkonstruktion ein- oder beidseitig montierte Beplankung ist als lächiges Bauteil zu bezeichnen, welches aus bauausichtlich ür diesen Anwendungsbereich über Normen oder Zulassungen geregelten Holzwerksto-, Gipswerksto- oder zementgebundenen Leichtbetonplatten besteht. Der statisch wirksame Verbund von Rippen und Beplankung wird in der Regel über metallische Verbindungsmittel, wie n, Nägel oder Schrauben, die rechtwinklig zur Plattenebene eingetrieben werden, hergestellt. Die Möglichkeit der Klebung von Rippen und Beplankung wird nacholgend nicht weiter betrachtet. 3 Nachweisverahren von Wandtaeln Scheibenartig beanspruchte Wandtaeln können vereinacht nach DIN EN 995--:00- (EC5) in Verbindung mit dem nationalen Anhang (NA) au der Grundlage des in Abbildung dargestellten Schubeld-Modells nachgewiesen werden. Abbildung : Ideales statisches Schubeld-Modell einer Wandtael Die Anwendung dieses vereinachten Nachweisverahrens durch den Tragwerksplaner setzt voraus, dass der Holzbaubetrieb bei der Verarbeitung bzw. Herstellung der Wandtaeln entsprechend Abbildung 3 die olgenden Konstruktionsregeln erüllt: Ausührung eines kontinuierlichen, allseitig schubsteien Verbundes der Plattenränder mit den Rippen ohne reie Plattenränder Ausührung eines druck- und zugesten Anschlusses der Randrippen mit der Unterkonstruktion Ausührung einer horizontalen und vertikalen Lagerung der Fußrippe.
Labor ür Holz ztechnik LHT HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Oktober 04 Seite e 6 Abbildung 3: horizontale und vertikale Lagesicherung einer einseitig beplankten Wandtael Sind die georderten Lagerungsbedingungen nachweislich eing gehalten, stell lt sich nach dem Schubeldverahren ino olge einer horizontal in Richtung der Stabachse der Kop rippe wirkenden Last eine reine Normalkratbeanspruchung der Randrippen und eine Beanspruchung der Beplankung und des Verbundes von Beplankung und Rippen durch einenn parallell zu den Plattenrändern verlauenden, konstanten Schublusss s v,,0 ein. Abbildung 4: Nor rmalkratbeanspruchungen der Rippen (link kes Bild) und Beanspruchung der Beplankung (rechtes Bild) einer Wandtael inolge Horizontalkrat F F v Die Beanspruchbarkeit eine er Wandtael kan nn dann unter Berücksichtigung der Tragähigkeit des Verbundes von Beplankung und Rippen nach dem vereinachten Ver ahren A des Abschnitts 9...4. der DIN EN 995-- mit der Gle eichung (9.) bestimmt werden. Des Weiteren sind nach Abs schnittt NA.6 des nationalen Anhangs die Tragähigkeit des Diese Ausarbeitung dar nur ungekürzt wiedergegeben werden. Auszugsweise Verö entlichung bedar r unsererr Genehmigung.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 7 Plattenmaterials nach Gleichung (NA.38) und das Beulverhalten der Beplankung nachzuweisen. Für den Nachweis des Plattenmaterials ist zu beachten, dass ür die Hauptspannungen bei ideal bzw. rein au Schub beanspruchten Taeln σ t = σ c = τ v gilt. Bei Plattenmaterialien mit geringerer Zugestigkeit gegenüber der Druck- und Schubestigkeit ist demnach der Nachweis der Plattentragähigkeit nicht mit dem charakteristischen Wert der Schubestigkeit v,k sondern mit dem charakteristischen Wert der Zugestigkeit t,k zu ühren. Da sowohl die ermacell Gipsaserplatten als auch die Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD bei Scheibenbeanspruchung geringere Zug- als Schubestigkeiten auweisen, berechnet sich ür diese Plattenmaterialien der Bemessungswert der längenbezogenen Beanspruchbarkeit v,0,d von einseitig oder beidseitig mit symmetrischen Aubau beplankten Wandtaeln nach der Gleichung v,0,d = n Bepl k mink k v v v F k k v,rd v v / s t,d v,d t 35 t²/b net, wobei der Nachweis mit dem kleinsten Wert v,0,d ür die Beanspruchbarkeit der Tael bemessungsrelevant wird. In der Gleichung bedeuten: v,0,d Bemessungswert der längenbezogenen Schubestigkeit der Beplankung unter Berücksichtigung der Tragähigkeit der Verbindung und der Platten sowie des Beulens, n Bepl k v k v F v,rd t,d v,d s b net t Anzahl der beplankten Taelseiten (Beplankung einseitig n Bepl =; Beplankung beidseitig n Bepl =, nur wenn die Beplankungen und die Verbindungsmittel gleicher Art und gleicher Abmessung sind), Faktor zur Berücksichtigung der Anordnung und Verbindungsart der Platten (bei allseitig schubstei ausgeührten Plattenrändern ist k v =,0 und bei Taeln mit reien Plattenrändern zulässig nur ür Dach- und Deckentaeln ist k v = 0,66), Faktor zur Berücksichtigung der Abweichungen des Tragverhaltens von den Bedingungen des idealen Rechenmodells (bei einseitig beplankten Taeln ist k v = 0,33 und bei beidseitig beplankten Taeln ist k v = 0,5), Bemessungswert der Tragähigkeit eines Verbindungsmittels au Abscheren, Bemessungswert der Zugestigkeit der Platten, Bemessungswert der Schubestigkeit der Platten, Abstand der Verbindungsmittel untereinander, lichte Stützweite der vertikalen Rippen, Dicke des Beplankungswerkstos.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 8 Die ür die Erstellung der Bemessungstabellen von Wandtaelkonstruktionen mit Beplankungen aus ermacell Gipsaser und zementgebundenen Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD angenommenen bzw. erorderlichen Material- und Geometrieparameter werden in den olgenden Abschnitten näher erläutert. 3. Nachweis des Verbundes Die nach den Johansen-Gleichungen bestimmten Tragähigkeiten des Verbundes setzen voraus, dass die ür die jeweiligen Beplankungsmaterialien in den entsprechenden Zulassungen und im EC 5 georderten Verbindungsmittelabstände insbesondere zum Plattenrand sowie zum unbeanspruchten Rand des Holzes bei der Ausührung nicht unterschritten werden. Die erorderlichen Verbindungsmittelabstände ür beide Plattentypen sind nacholgend in der Tabelle zusammengestellt. Tabelle : Erorderliche Verbindungsmittelabstände zur Ausührung eines schubesten Verbundes Verbindungsmittel Beplankung ermacell Gipsaser ermacell Powerpanel HD n 4d (7d) ) 0d ) 0d 40d Nägel 4d 0d ) 5d 0d a 4,c a (min. s) a 4,c a (min. s) ) Werte in n gelten ür ermacell Gipsaserplatten mit ausgeührter Trockenbau-Kante (TB-Kante) ) Nach Regel (8), Abschnitt 8.7. der DIN 05:008- Eine Erhöhung der charakteristischen Werte der Tragähigkeit des Verbundes nach Abschnitt 9..4. (5) der DIN EN 995-- um 0 % wurde ür die Gipsaserplatten nicht berücksichtigt, so dass nach Regel NA.8 Auswirkungen von Imperektionen und ein Nachweis der horizontalen Verormung der Wandtaeln nicht geührt werden muss, wenn die Anorderungen an die Platten- und Taelabmessungen sowie die Lagerung der Taeln eingehalten sind. Für die Leichtbetonplatten Powerpanel HD dar eine solche Erhöhung nach Abschnitt 3..5. der nationalen Zulassung grundsätzlich nicht in Ansatz gebracht werden. Wie auch bei Taelkonstruktionen mit Gipsaserplatten kann bei Einhaltung der georderten Konstruktionsbedingungen au einen Nachweis der horizontalen Verormung der Wandtaeln verzichtet werden. Auswirkungen von Imperektionen au die Tragähigkeit der mit Powerpanel HD beplankten Wandtaeln düren jedoch nur dann unberücksichtigt bleiben, wenn nachgewiesen ist, dass das Verhältnis q z,k / q x,k kleiner oder gleich 5 ist.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 9 Dabei bedeuten: q z,k q x,k horizontal, rechtwinklig zur Koprippe der auszusteienden Wände wirkende Linienlast inolge Windbeanspruchung in kn/m, ständige vertikale au die Koprippe einwirkende Linienlast der auszusteienden Wände in kn/m. Die charakteristischen Werte der Fließmomente M y,rk wurden unter Annahme der nach DIN EN 995-- georderten Mindestzugestigkeiten ür Nägel nach Gleichung (8.4) und ür n nach Gleichung (8.9) unter Berücksichtigung der Änderung in DIN EN 995--/A:04-07 ermittelt. 3.. Gipsaser - Nadelholz Die Bestimmung der Beanspruchbarkeit des Verbundes erolgte nach Abschnitt 8.. der DIN EN 995--:00- mit den modiizierten Johansen-Gleichungen (8.6a bis 8.6) unter Berücksichtigung des Teilsicherheitsbeiwertes γ M ür Verbindungen nach Tabelle.3 und der charakteristischen Werte der Lochleibungsestigkeit h,,k der ermacell Gipsaserplatten nach der im Anhang der europäischen Zulassung ETA-03/00 augeührten Gleichung. Der Anteil aus der Seilwirkung F ax,rk /4 wurde in Anlehnung an die ETA-03/00 ür die darin geregelten Verbindungsmittel au % des Anteils nach der Johansen-Theorie begrenzt. Die Bestimmung von F ax,rk (R ax,k ) erolgte nach der in Regel 4 des Abschnitts 8.3. des Eurocodes 5 angegebenen Gleichung (8.3), wobei die charakteristischen Werte des Kopdurchziehwiderstandes R ax,head,k der in der ETA-03/00 au Seite augeührten Tabelle entnommen wurden. Als Einschlagtiee wurde dabei ür n bzw. glattschatige Nägel die in der Zulassung Z-9.-434 (Abschnitt 4.) georderte Mindesteinschlagtiee unter der Annahme berücksichtigt, dass diese die Eindringtiee t pen nach DIN EN 995--/A:04 unter Abzug der Länge der - bzw. spitze darstellt. Bei einer Einschlagtiee der Nägel 8d t pen < d wurde der Wert der Ausziehestigkeit nach Regel (7) des Abschnitts 8.3. der DIN EN 995--:00- mit dem Faktor (t pen /4d ) abgemindert. Der Wert der Ausziehestigkeit ax,k aus dem Holz wurde ür Nägel nach Gleichung (8.5) und ür n nach DIN EN 995--/NA:03 wie ür proilierte Nägel der Tragähigkeitsklasse des gleichen Durchmessers nach Tabelle NA.6 angenommen. Dies setzt ür die Ausührung voraus, dass die verwendeten n mindestens über die Länge der georderten Mindesteinschlagtiee beharzt sind und der Einbringwinkel zwischen dem rücken und der Faserrichtung des Holzes mindestens 30 beträgt.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 0 Der Einluss aus der Lasteinwirkungsdauer und der Nutzungsklasse au die Tragähigkeit des Verbundes wurde nach Gleichung NA.4 des nationalen Anhangs (NA) als geometrischer Mittelwert der Modiikationsbeiwerte k mod,i der miteinander verbundenen Bauteile Holz und Gipsaserplatte berücksichtigt. Die Annahme des Modiikationsbeiwertes der Gipsaserplatten erolgte dabei nach den Angaben im Anhang der ETA-03/00. Die Steiigkeitswerte ür den Verbund von Rippen und Beplankung mit metallischen Verbindungsmitteln K ser wurden nach Anhang der ETA-03/00 mit den in Tabelle 7. der DIN EN 995--:00- augeührten Gleichungen bestimmt. 3.. Powerpanel HD - Nadelholz Die Bestimmung der Beanspruchbarkeit des Verbundes erolgte ebenalls nach Abschnitt 8.. der DIN EN 995--:00- mit den modiizierten Johansen-Gleichungen (8.6a bis 8.6) unter Berücksichtigung des Teilsicherheitsbeiwertes γ M ür Verbindungen nach Tabelle.3 und der charakteristischen Werte der Lochleibungsestigkeit h,,k der Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD nach der im Abschnitt 3..4. der nationalen Zulassung Z-3.-76 augeührten Gleichung. Der Anteil aus der Seilwirkung F ax,rk /4 wurde bei Verwendung von glattschatigen Nägeln au 5 % des Anteils nach der Johansen-Theorie begrenzt. Bei Verbindungen mit n wurde dieser Anteil entsprechend der Vorgabe in der Zulassung nicht berücksichtigt. Die Bestimmung des Ausziehwiderstandes aus dem Holz F ax,rk erolgte nach der in Regel 4 des Abschnitts 8.3. des EC 5 angegebenen Gleichung (8.3), wobei die charakteristischen Werte des Kopdurchziehwiderstandes R ax,head,k dem Abschnitt 3..4.3 der nationalen Zulassung entnommen wurden. Der Einluss aus der Lasteinwirkungsdauer und der Nutzungsklasse au die Tragähigkeit des Verbundes wurde nach Gleichung NA.4 des nationalen Anhangs (NA) als geometrischer Mittelwert der Modiikationsbeiwerte k mod,i der miteinander verbundenen Bauteile Holz und Leichtbetonplatte berücksichtigt. Die Annahme des Modiikationsbeiwertes der ermacell Powerpanel HD erolgte dabei nach den Angaben der Tabelle 3 unter Abschnitt 3.. der nationalen Zulassung Z-3.-76. Die Steiigkeitswerte ür den Verbund von Rippen und Beplankung mit metallischen Verbindungsmitteln K ser wurden nach den augeührten Gleichungen im Anhang der ETA-3/0609 bestimmt. 3. Nachweis der Beplankung 3.. Zugestigkeit Die charakteristischen Werte der Zugestigkeit t,k wurden ür die Gipsaserplatten nach Tabelle im Anhang der ETA-03/00 und ür die Leichtbetonplatte Powerpanel HD nach
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite Tabelle im Abschnitt 3.. der Zulassung Z 3.-76 zur Berechnung der Wandtaeltragähigkeiten angenommen. Zur Berücksichtigung zusätzlicher Beanspruchungen, resultierend aus dem Abstand von Rippenachsen und Beplankungsmittellächen sowie diskontinuierlich in die Tael eingeleiteten Kräten, z.b. aus den Lagerungsbedingungen, wurde nach Regel NA.6 im nationalen Anhang zu Abschnitt 9..4. des EC 5 die Zugestigkeit bei einseitiger Beplankung mit dem Faktor k v = 0,33 und bei beidseitiger Beplankung mit dem Faktor k v = 0,5 abgemindert. Der Modiikationsbeiwert k mod und der Teilsicherheitsbeiwert γ M der Gipsaserplatten wurden entsprechend den Angaben im Anhang der ETA-03/00 berücksichtigt. Für die Powerpanel HD wurde der Teilsicherheitsbeiwert entsprechend der Zulassung abweichend zu anderen im EC5 geregelten Plattenmaterialien mit γ M =,7 und die Modiikationsbeiwerte k mod nach Tabelle 3 der nationalen Zulassung angenommen. 3.. Beulen Der Beulnachweis wurde mit den ür Gipsaserplatten in Tabelle des Anhangs der ETA- 03/00 und ür Leichtbetonplatten Powerpanel HD in Tabelle unter Abschnitt 3.. der Zulassung Z 3.-76 angegebenen charakteristischen Werten der Schubestigkeit v,k nach Regel NA.6 im nationalen Anhang zu Abschnitt 9..4. des EC 5 geührt. Entsprechend dem Nachweis der Zugestigkeit wurden die Werte bei einseitiger Beplankung mit dem Faktor k v = 0,33 und bei beidseitiger Beplankung mit dem Faktor k v = 0,5 abgemindert. Der vereinachte Beulnachweis wurde entsprechend der DIN EN 995-- mit Annahme des lichten Abstandes der vertikalen Rippen b net geührt. Die Rippenbreite wurde mit 60 mm angenommen, so dass aus einem praxisüblichen Rastermaß der Schwerachsen der vertikalen Rippen von b r = 6,5 cm eine rechnerische lichte Stützweite von b net = 56,5 cm resultiert. Die Annahme des Modiikationsbeiwertes k mod und des Teilsicherheitsbeiwertes γ M erolgte entsprechend den Angaben im vorherigen Abschnitt zum Nachweis der Zugestigkeit der Plattenmaterialien. 3.3 Nachweis der Lagesicherheit Die Nachweise des zug- und druckesten Anschlusses der seitlichen Randrippen an die Unterkonstruktion, sowie der horizontalen und vertikalen Lagerung der Fuß- und Koprippen sind nicht Gegenstand der Bemessungstabellen und müssen ür die vorhandenen horizontalen Beanspruchungen einer Wandtael durch einen Tragwerksplaner gesondert geührt werden.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 4 Bemessungstabellen ür einseitig beplankte Wandtaeln Unter Berücksichtigung verschiedener Beplankungswerkstoe der Fermacell GmbH und möglicher Verbindungsmittel zur Herstellung eines schubsteien Verbundes mit den Rippen sind nach den Regelungen des EC 5 in Abhängigkeit von Nutzungsklasse, Beplankungsdicke t, Verbindungsmitteldurchmesser d und Verbindungsmittelabstand s die Beanspruchbarkeiten einseitig beplankter Wandtaeln mit einem Rippenabstand b r = 6,5 cm in den Tabellen bis 5 zusammengestellt. Tabelle : Bemessungswerte von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln in Nutzungsklasse Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln ) in der Nutzungsklasse Plattendicke t = 0 mm 3,6 5,4 3, 4,8 5,5 (7,) 5,5 (6,3),5 3,7 5,0, 3,4 4,5,9,9 3,9 5,5 (0,8) 5,5 (9,5) 5,5 (7,5) 5,5 (6,7) 5,5 (5,8),7 4,0 5,4 8, 3,3 4,9 6,5 3,4 5, 6,8 3,3 5,0 6,7 4,3 6,5 8,7 8,7 (9,8) 8,7 (0,3) 8,7 (0,0) 8,7 (3,0) VM ) 7, d =,8 mm (3,0) d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm 7, (9,8) 7, (8,7) 7, (8,0) 0,0 d =,5 mm (0,) Plattendicke t =,5 mm 7, (8,6) 6,5 4,9 3,3 6,5 4,3 5,8 4,3,9 5,3 4,0,7 7, 4,7 3,5,4 8,3 0,0 d =,8 mm (,7) 0,0 d =,53 mm (0,) 0,0 d =,8 mm (3,5) 5,5 4,,8 6,7 5,0 3,4 7,8 5,9 3,9 6,8 5, 3,4 9,0 6,8 4,5 Plattendicke t = 5 mm VM ) Plattendicke t 8 mm ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 3 Tabelle 3: Bemessungswerte von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln in NKL Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln ) in der Nutzungsklasse 3, Plattendicke t = 0 mm 4, (4,6),7 4, 4, (6,) 4, (5,4), 3, 4,3,9,9 3,9,7,5 3,3,3 3,5 4,6,8 4, 5,6,9 4,4 5,9,9 4,3 5,7 3,7 5,6 6,4 (7,4) 4, (9,3) 4, (8,) 4, (6,4) 4, (5,8) 4, (6,0) 6,4 (6,9) 6,4 (8,4) 6,4 (8,8) 6,4 (8,6) 6,4 (,) VM ) 5,3 d =,8 mm (,) d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm 5,3 (8,4) 5,3 (7,5) 5,3 (6,8) 5,3 (6,) 7, 7,4 d =,5 mm (8,6) 7,4 d =,8 mm (0,) 7,4 d =,53 mm (8,8) 7,4 d =,8 mm (,6) Plattendicke t =,5 mm 5,3 (7,4) 5,3 (5,6) 5,3 (5,6) 4,,8 3,7 5,0 3,7,5 4,6 3,4,3 4, 3,0,0 4,7 3,5,4 5,8 4,3,9 6,7 5,0 3,4 5,8 4,4,9 7,4 (7,7) 5,8 3,9 Plattendicke t = 5 mm VM ) Plattendicke t 8 mm ) Rippenabstand b r = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander Tabelle 4: Bemessungswerte aus Nachweis des Plattenbeulens und der Zugestigkeit der Platte Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] aus Nachweis des Plattenbeulens und der Zugestigkeit von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln Nutzungsklasse Nutzungsklasse t ) 4,0 5,5 6,0 0 mm 4,4 4, 3,0 6, 7, 7,,5 mm 5,3 5,3 4,5 8,6 8,7 8,7 5 mm 6,4 6,4 6,3 0,0 0,0 0,0 8 mm 7,4 7,4 7,4 83,3 [cm] ) Plattennenndicke; 6,5 [cm] [cm] b r ) ) Abstand der Schwerachsen der vertikalen Rippen [cm] 6,5 [cm] 83,3 [cm]
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 4 Tabelle 5: Bemessungswerte von einseitig mit Leichtbetonplatte ermacell Powerpanel HD beplankten Wandtaeln in den Nutzungsklasse bis 3 Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von einseitig mit ermacell Powerpanel HD beplankten Wandtaeln ) in den Nutzungsklassen bis 3 Nutzungsklassen Nutzungsklasse 3 3) VM ),0 (3,4),0 (,5),0 (,8),0 (,4),0 (,),0 (5,0),0 (3,8),0 (4,),0 (3,6),0 (3,),0 (6,7),0 (5,0),0 (5,5),0 (4,8),0 (4,),6 d =,8 mm (5,4),6 d =,53 mm (4,0) d =,8 mm d =,5 mm d =, mm,6 (4,4),6 (3,9),6 (3,3),6 (4,0),6 (3,0),6 (3,3),6 (,9),6 (,5),6 (,7),6 (,0),6 (,),6 (,9),6 (,7) ) Rippenabstand b r = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; 3) nur in Verbindung mit einem dauerhat wirksamen Wetterschutz nach DIN68800 (z.b. Putzsystem bestehend aus Unter- und Oberputz); 4) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander s 4) Ergänzende Erläuterungen zu den Tabellen bis 5: - Nachweis der Verbindungsmitteltragähigkeit wird bemessungsrelevant - Nachweis der Zugestigkeit der Beplankung wird bemessungsrelevant - Beulnachweis der Beplankung wird bemessungsrelevant ( ) - Werte v,0,d aus dem Nachweis der Verbindungsmitteltragähigkeit, die jedoch nicht bemessungsrelevant sind, da der Nachweis der Zugestigkeit oder der Beulnachweis der Beplankung maßgebend werden. - Die in den Tabellen angegebenen Tragähigkeiten gelten ür Verbindungen mit Nadelholz mindestens der Festigkeitsklasse C4 und ür Plattenmaterialien mit scharkantigem Plattenrand 4. Bemessungsbeispiel ür eine einseitig beplankte Wandtael Die Bemessung der längenbezogenen Beanspruchbarkeit einer Wandtael erolgt beispielhat ür eine Tael in der Nutzungsklasse mit einem Rippenabstand b r = 6,5 cm und den nacholgend augeührten Eingangswerten.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 5 Verbindungsmittel: glattschatige Nägel o durchmesser d =,8 mm o Kopdurchmesser d h = 6,7 mm o Einschlagtiee t pen = t = 30 mm (erorderliche Mindesteinschlagtiee s lt. allgemeiner bauausichtlicher Zulassung Z 9.-434 vom 9.09.03 unter Abzug der Länge der spitze gemäß DIN EN 995--/A:04-07) Verbund o Beplankung einseitig n Bepl = mit Gipsaserplatte (scharkantiger Plattenrand) o Plattendicke t =,5 mm o Rippen aus Nadelholz der Festigkeitsklasse C4 o Verbindungsmittelabstand s = mm Bestimmung des charakteristischen Wertes der Verbindungsmitteltragähigkeit F v,rk nach dem genaueren Nachweisverahren mit den Gleichungen (8.6a-) im Abschnitt 8.. der DIN EN 995--:00-: ( ) ( ) ( ) ( ) = () F d M, (e) F t d M d t, (d) F t d M d t, (c) F t t t t t t t t d t (b) d t (a) d t min F ax,rk h,,k y,k ax,rk h,,k y,k h,,k ax,rk h,,k y,k h,,k ax,rk h,,k h,,k h,,k v,rk 4 5 4 4 05 4 4 05 4 3 mit: charakt. Lochleibungsestigkeit der FERMACELL-Beplankung nach Anhang der ETA-03/00 33,06 N/mm²,5,8 7 t d 7 0,9-0,7 0,9-0,7 h,,k = = =
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 6 charakt. Lochleibungsestigkeit der Rippen aus Nadelholz C4 nach Gleichung (8.5) der DIN EN 995--:00- h,,k = 0,08 d = 0,08 3,8 =,07 N/mm² k -0,3-0,3 Faktor β nach Gleichung (8.8) der DIN EN 995--:00- = h,,k h,,k,07 N/mm² = = 0,64 33,06 N/mm² charakt. Wert des Fließmoments der Nägel nach Gleichung (8.4) der DIN EN 995--:00- M y,k = 0,3 u,k d,6 = 0,3 600,8 = 67 Nmm,6 mit : u,k = 600 N/mm² Zusätzlich dar bei den Versagensällen 3 bis 6 (c bis ) ein Anteil aus der Seilwirkung mit F ax,rk /4 berücksichtigt werden. Dieser ist nach Anhang der ETA-03/00 au % des Anteils nach der Johansen-Theorie F v,rk (Erster Summand in der oben augeührten Gleichung) begrenzt und ermittelt sich zu F ax,rk 4 0,5 F = min0,5 0,5 R v,rk ax,k d t ax,head,k pen mit: o charakt. Wert des Ausziehwiderstandes nach Gleichung (8.5) der DIN EN 995--:00- ax,k = 0 0 = 0 0-0,6-0,6 k 3 =,45 N/mm² unter Berücksichtigung einer Abminderung des Wertes nach Regel (7) des Abschnitts 8.3. des EC5 bei einer Einschlagtiee 8d = 8,8 =,4 mm < t pen = 30 mm < d =,8 = 33,6 mm mit dem Faktor: t pen 30 = = 0,68 4 d 4,8
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 7 olgt: o charakt. Wert des Kopdurchziehwiderstandes ür die Plattendicke t =,5 mm nach Anhang der ETA-03/00 R und ür F v,rk olgt: ax, head, k = 900N 0,5 544N = 7N F ax, Rk = min0,5,45,8 30 0,68 = 35 N 4 0,5 900 = 5N = 35 N F v,rk 33,06,5,8 = 57 N,07 30,8 = 770 N 33,06,5,8 30 30 3 30 30 0,64 0,64 0,64 0,64 35 = 69 N 0,64,5,5,5,5 ( ) ( ) = min 33,06,5,8 4 0,64 0,64 67,05 0,64 0,64 0,64 35 = 579 N 0,64 33,06,8,5 33,06 30,8 4 0,64 ( ) ( 0,64 ) 67,05 0,64 0,64 0,64 35 = 797 N 0,64 33,06,8 30 0,64,5 67 33,06,8 35 = 74 N 0,64 Nach den Johansen-Gleichungen wird mit 579 N der Versagensall 4 maßgebend. Für die Nutzungsklasse und dem Mittelwert aus Lasteinwirkungsdauer kurz / sehr kurz bestimmt sich dann nach Gleichung (.4) und unter Annahme des Teilsicherheitsbeiwertes ür Verbindungen nach Tabelle.3 des Abschnitts.4. der DIN EN 995-- olgender Bemessungswert ür die Verbindungsmitteltragähigkeit des Verbundes: F v,rd = F v,rk = 579 = 434 N k mod,holz,0 0,95,3 k γ M mod,gipsaser
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 8 Bestimmung der längenbezogenen Beanspruchbarkeit v,0,d einer Wandtael in Anlehnung an DIN EN 995--:00- und dem nationalen Anhang (NA): v,0,d = n Bepl k mink k v v v F k k v,rd v v / s t,d v,d t 35 t²/b net mit: Bemessungswert der Zugestigkeit der Platten t,d = t,k k γ mod M =,40,95/,3 =, N/mm² mit : t, k =,4 N/mm² Bemessungswert der Schubestigkeit der Platten v,d = v,k k γ mod M = 3,60,95/,3 =,63 N/mm² mit : v, k = 3,6 N/mm² Beiwert k v, =,0 ür eine Tael mit allseitig schubstei verbundenen Plattenrändern Beiwert k v, = 0,33 ür eine Tael mit einseitig aussteiender Beplankung n Bepl = Bemessungswert der Tragähigkeit eines Verbindungsmittels au Abscheren F v,rd = 434 N Lichter Rippenabstand b net = b r 60 mm = 565 mm Verbindungsmittelabstand s = mm olgt: v,0, d,0 434 / =,0 min,0 0,33,,5,0 0,33,63 35,5²/565 8,7 N/mm =,0 min7, N/mm 8,4 N/mm = 7, N/mm Maßgebend ür die gewählte Ausührungsvariante wird der Nachweis der Zugestigkeit des Beplankungsmaterials. Die Beanspruchbarkeit einer Wandtael F v,0,d mit vorgegebener Breite
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 9 b Tael berechnet sich dann unter Berücksichtigung der Taelabmessungen nach Gleichung (9.) des Abschnitts 9..4. der DIN EN 995-- wie olgt: F v,0,d = v,0,d b Tael c i In der Gleichung bedeuten: v,0,d c i Bemessungswert der längenbezogenen Schubestigkeit der Beplankung unter Berücksichtigung der Tragähigkeit der Verbindung und der Platten sowie des Beulens, Faktor zur Berücksichtigung der Schlankheit der Wandtael. c i = ür b Tael b 0 c i = b Tael /b 0 ür b Tael < b 0 mit: b 0 = h Tael / Bei einem Verhältnis h Tael /b Tael = und einer Taelbreite b Tael = mm resultiert ür die oben genannten Konstruktionsparameter ein Bemessungswert der Tragähigkeit der Wandtael von F v,0,d = v,0,d b Tael c i = 7, N/mm mm,0 = 9000 N = 9,0 kn. 5 Bemessungstabellen beidseitig beplankter Wandtaeln In Abhängigkeit der Anorderungen an die Funktionsweise als trennendes Bauteil von benachbarten Räumen oder von Räumen gegen die Außenlut können beidseitig beplankte Wandtaeln symmetrisch oder asymmetrisch augebaut sein. Die Einordnung erolgt dabei aus bauphysikalischer Sicht primär bezogen au die Wahl des Plattenmaterials der beiden Seiten und deren Plattendicke. Aus statischer Sicht sind zur Einordnung des Weiteren noch die Parameter Verbindungsmittelart, Verbindungsmitteldurchmesser und Verbindungsmittelabstand untereinander sowie die Nutzungsklasse zu berücksichtigen. Vereinachte Regelungen zur Bestimmung der Beanspruchbarkeit von beidseitig beplankten Wandtaeln sind im Abschnitt 9..4. der DIN EN 995-- enthalten. Zur Steigerung der Robustheit der Konstruktion und aus Sicht der Qualitätssicherung wird empohlen, ür beide Beplankungsseiten gleiche Verbindungsmittelarten, -durchmesser und -abstände im statischen Nachweis zu wählen und ür die Ausührung vorzugeben. 5. Symmetrischer Wandaubau Nach der DIN EN 995-- kann die Beanspruchbarkeit einer beidseitig beplankten Wandtael als Summe der Tragähigkeiten der einseitig beplankten Wandtaeln angenommen werden, wenn die Beplankungen und die Ausührung des Verbundes von
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 0 Beplankung und Rippen gleicher Art und gleicher Abmessungen sind, d.h. der Verbund und die Beplankung beider Seiten gleiche Steiigkeiten auweisen. In den Tabellen 6 und 7 sind ür symmetrisch augebaute Wandkonstruktionen bestehend aus ermacell Gipsaserplatten unter Berücksichtigung möglicher Verbindungsmittel zur Herstellung eines schubsteien Verbundes mit den Rippen nach den Regelungen des EC 5 in Abhängigkeit von Nutzungsklasse, Beplankungsdicke t, Verbindungsmitteldurchmesser d und Verbindungsmittelabstand s die Beanspruchbarkeiten beidseitig beplankter Wandtaeln mit einem Rippenabstand b r = 6,5 cm augeührt. Tabelle 6: Bemessungswerte von beidseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln mit symmetrischem Aubau in Nutzungsklasse Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von beidseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln ) in der Nutzungsklasse Plattendicke t = 0 mm 7, 0,8 4,4 6,7 6,3 9,5,7 6,7 5,0 7,5 0,0 5,0 4,5 6,7 9,0 3,5 3,9 5,8 7,8,7 5,4 8, 0,8 6, 6,5 9,8 3, 9,6 6,8 0,3 3,7 0,5 6,7 0,0 3,4 0,0 8,7 3,0 7,4 6,0 Plattendicke t = 5 mm VM ) d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm d =,5 mm d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm VM ) 7,4,6 8,7 5,8 5,9 0,6 8,0 5,3 4, 9,4 7, 4,7 6,5 0, 7, Plattendicke t =,5 mm,9 7,3 3,0 8,6 9,6 3, 9,8 6,5,0 8,3 5,5 3,4 0, 6,7 3,5 5,7,7 7,8 0,4 3,6 0, 6,8 8,0 3,5 9,0 Plattendicke t 8 mm ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite Tabelle 7: Bemessungswerte von beidseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln mit symmetrischem Aubau in Nutzungsklasse Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von beidseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln ) in der Nutzungsklasse Plattendicke t = 0 mm 6, 9,3,3,3 4,5 6,7 9,0,3 4,3 6,4 8,6,3 3,9 5,8 7,7,6 3,3 5,0 6,7 0,0 4,6 6,9 9, 3,8 5,6 8,4, 6,9 5,9 8,8,7 7,6 5,7 8,6,5 7, 7,4, 4,9 9,4 Plattendicke t = 5 mm VM ) d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm d =,5 mm d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm VM ) 3,9 9,3 7,0 4,6 Plattendicke t =,5 mm 6, 4,8, 7,4 4,9 9,9 7,5 5,0 3,7 9, 6,8 4,6, 8, 6, 4, 4, 7,3 9,5 7, 4,7,5 8,6 5,8 0, 3,4 0, 6,7 7,5,7 8,8 5,8,3 5,5,6 7,7 Plattendicke t 8 mm ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander Ergänzende Erläuterungen zu den Tabellen 6 und 7: - Nachweis der Verbindungsmitteltragähigkeit wird bemessungsrelevant - Nachweis der Zugestigkeit der Beplankung wird bemessungsrelevant - Beulnachweis der Beplankung wird bemessungsrelevant - Die in den Tabellen angegebenen Tragähigkeiten gelten ür Verbindungen mit Nadelholz mindestens der Festigkeitsklasse C4 und ür Plattenmaterialien mit scharkantigem Plattenrand 5. Asymmetrischer Wandaubau Werden ür die beidseitig beplankte Wandtael unterschiedliche Beplankungsmaterialien, Beplankungsdicken, Verbindungsmittel, Verbindungsmitteldurchmesser oder Verbindungs-
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite mittelabstände verwendet, ist nach DIN EN 995-- die schwächere Seite mit einer reduzierten Tragähigkeit in der Berechnung anzusetzen. Diese vereinachte Regelung basiert au der Annahme eines linear-elastischen Tragverhaltens, welches mögliche Kratumlagerungen durch örtliches Plastizieren der Verbindungsmittel des Verbundes nicht berücksichtigt. Des Weiteren indet in der vorgegebenen Reduzierung der Tragähigkeit ein mögliches sprödes Plattenversagen von einer der beiden Beplankungen unter Berücksichtigung vorhandener Steiigkeiten keine ausreichende Beachtung. Abweichend zu den Regelungen des EC5 wurde in der nacholgenden Bestimmung der Beanspruchbarkeiten von beidseitig beplankten Wandtaeln, bestehend aus ermacell Gipsaserplatten au der Innenseite und Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD au der Außenseite, das unterschiedliche Tragverhalten der jeweiligen Beplankungen im Zusammenwirken dierenzierter betrachtet. Die Steiigkeit des Verbundes wurde dabei au die Betrachtung des Verschiebungsmoduls K ser,i der einzelnen Verbindung und den Verbindungsmittelabstand s i untereinander reduziert und der Anteil aus der Schubverormung der Beplankungen an der Gesamtsteiigkeit wurde vernachlässigt. Des Weiteren wird vorausgesetzt, dass die Beplankungen gleichen Lagerungsbedingungen durch die Rippen unterliegen. Zur Bestimmung der Gesamttragähigkeit sind die maßgebenden Versagensälle der einzelnen Beplankungen Versagen des Verbundes von Beplankung und Rippen Versagen des Plattenmaterials (Materialbruch / Beulen) und das damit verbundene Tragverhalten zu unterscheiden. Wird das Versagen des Verbundes ür die Beplankung maßgebend, kann das Tragverhalten als duktil (ductile) und beim Versagen des Plattenmaterials als spröde (brittle) bezeichnet werden. 5.. Kombination von duktilem Tragverhalten Ein duktiles Tragverhalten kann ür die gesamte Wandtael angenommen werden, wenn ür beide Beplankungen unter Annahme des Beiwertes k v, = 0,5 der Nachweis des Verbundes maßgebend wird. Nach der Traglasttheorie sind dann Kratumlagerungen möglich, die zu einem Tragen beider Beplankungen nicht entsprechend ihrer Steiigkeiten, sondern entsprechend ihrer Tragähigkeiten ührt. Zur Aktivierung der vollen Tragähigkeit der Beplankung mit geringerer Steiigkeit ist daür ein ausreichendes Verormungsvermögen im plastischen Bereich der steieren Beplankung erorderlich. Da darüber keine Erkenntnisse vorliegen, wird zur Bestimmung der Gesamttragähigkeit der Wandtael die anteilige Beanspruchbarkeit der weicheren Beplankung nur mit % in Rechnung gestellt. Unter der Voraussetzung, dass
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 3 K K ser, ser, s s,0 ist, kann die Tragähigkeit der beidseitig beplankten Wandtael nach der Gleichung v,0,d,beidseitig = v,0,d,,einseitig,duc 0, v,0,d,,einseitig,duc berechnet werden. Bemessungsbeispiel : Beplankung innen: ermacell Gipsaser, t =,5 mm, Verbindungsmittel d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 600 N/mm, v,0,d,,duc =,7 N/mm (s. Tabelle ); Beplankung außen: ermacell Powerpanel HD, t = 5 mm, Verbindungsmittel d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 360 N/mm, v,0,d,,duc =,4 N/mm (s. Tabelle 5); => v,0,d,beidseitig = v,0,d,,einseitig,duc 0, v,0,d,,einseitig,duc =,7 0,,4 = 4,5 N/mm. 5.. Kombination von sprödem und duktilem Tragverhalten In der Kombination unterschiedlicher Beplankungswerkstoe mit unterschiedlichem Tragverhalten versagt die Wandtael spröde, wenn eine Beplankungsseite spröde versagt und die Gesamttragähigkeit beider Beplankungen größer ist, als die Tragähigkeit einer Beplankungsseite mit duktilem Tragverhalten. Bis zum Versagen wird angenommen, dass die Beplankungen gemeinsam in Abhängigkeit ihrer Steiigkeiten unter Annahme eines linear-elastischen Verhaltens tragen. Für die Gesamtbetrachtung ist au Grundlage der vorhandenen rechnerischen Werte der Steiigkeiten und Tragähigkeiten zu untersuchen, ob die Fließverschiebung (Übergang vom elastischen in den plastischen Verormungsbereich der Verbindung) der Beplankung mit duktilem Tragverhalten kleiner oder größer ist, als der Verschiebungsweg bei Bruch der spröde versagenden Beplankung. Ist die Fließverschiebung geringer, tritt das spröde Versagen der anderen Beplankung erst nach weiterer Verormung der duktilen Beplankung durch Plastizieren der Verbindungsmittel des Verbundes ein, so dass die Gesamttragähigkeit der Summe der Tragähigkeiten der einzelnen Beplankungen entspricht. Wie bereits ür die Kombination von Beplankungen mit duktilem Tragverhalten erläutert, liegen über das daür erorderliche Verormungsvermögen im plastischen Bereich keine Erkenntnisse vor. Die Gesamttragähigkeit bestimmt sich daher rechnerisch, wenn die Bedingung v,0, d,,einseitig,duc K K ser, ser, s s v,0,d,,einseitig, brit eingehalten ist, unter Berücksichtigung einer um 5 % reduzierten Tragähigkeit der spröde versagenden Beplankung mit der Gleichung
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 4 v,0,d,beidseitig = v,0,d,,einseitig,duc 0, v,0,d,,einseitig,brit. Bemessungsbeispiel : Beplankung innen: ermacell Gipsaser, t =,5 mm, Verbindungsmittel d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 600 N/mm, v,0,d,,einseitig,duc = 4,0 N/mm (s. Tabelle ); Beplankung außen: ermacell Powerpanel HD, t = 5 mm, Verbindungsmittel d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 360 N/mm, v,0,d,,einseitig,brit = (0,5/0,33),0 N/mm (s. Tabelle 5); mit: 600N/mm mm 4,0 N/mm 3,N/mm = 5, N/mm 360N/mm mm => v,0,d,beidseitig = v,0,d,,einseitig,duc 0, v,0,d,,einseitig,brit = 4,0 0,3, = 6,3 N/mm. Wenn die Fließverschiebung größer ist, als der Verschiebungsweg der spröde versagenden Beplankung, ist auch v,0, d,,einseitig,duc K ser, s > v,0,d,,einseitig, brit. K s ser, Die beiden Beplankungen tragen dann gemeinsam in Abhängigkeit ihrer Steiigkeiten. Ist die danach bestimmte Gesamttragähigkeit geringer als die Tragähigkeit der Beplankung mit duktilem Tragverhalten, wird davon ausgegangen, dass nach Ausall der spröde versagenden Beplankung eine schadlose Lastübertragung au die verbleibende Beplankung stattinden kann, so dass ür die Gesamttragähigkeit mindestens die Tragähigkeit der einseitigen Beplankung nach Gleichung v,0,d,beidseitig = max. v,0,d,,einseitig,brit v,0,d,,einseitig K K ser, ser, s s maßgebend wird. Bemessungsbeispiel 3: Beplankung innen: ermacell Gipsaser, t =,5 mm, Verbindungsmittel d =,53 mm, s = mm, NKL, K ser, = 300 N/mm, v,0,d,,einseitig,duc = 6,5 N/mm (s. Tabelle ); Beplankung außen: ermacell Powerpanel HD, t = 5 mm, Verbindungsmittel d =,53 mm, s = mm, NKL, K ser, = 40 N/mm, v,0,d,,einseitig,brit = (0,5/0,33),0 N/mm (s. Tabelle 5);
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 5 mit: 300N/mm mm 6,5 N/mm > 3,N/mm =, N/mm 40N/mm mm => v,0,d,beidseitig 300 N/mm mm 3,N/mm = 5,3 N/mm = max. 40 N/mm mm v,0,d,,einseitig,duc = 6,5 N/mm Bemessungsbeispiel 4: Beplankung innen: ermacell Gipsaser, t =,5 mm, Verbindungsmittelart d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 600 N/mm, v,0,d,,einseitig,duc = 5,3 N/mm (s. Tabelle ); Beplankung außen: ermacell Powerpanel HD, t = 5 mm, Verbindungsmittelart d =,5 mm, s = mm, NKL, K ser, = 360 N/mm, v,0,d,,einseitig,brit = (0,5/0,33),0 N/mm (s. Tabelle 5); 600N/mm mm mit: 5,3 N/mm > 3,N/mm = 5, N/mm 360N/mm mm => v,0,d,beidseitig 600 N/mm mm 3,N/mm = 8,3 N/mm = max. 360 N/mm mm v,0,d,,einseitig = 5,3 N/mm 5..3 Kombination von sprödem Tragverhalten Wird bei beiden Beplankungsseiten der Nachweis des Plattenversagens maßgebend, ist die Gesamttragähigkeit nach Gleichung v,0,d,beidseitig min. = max. v,0,d,,einseitig,brit v,0,d,,einseitig,brit v,0,d,,einseitig,brit v,0,d,,einseitig,brit K K K K zu bestimmen, wobei ür die Gesamttragähigkeit wie zuvor ür die Kombination von duktilem und spröden Tragverhalten beschrieben, mindestens die Tragähigkeit der einseitigen Beplankung ( v,0,d,,einseitig,brit oder v,0,d,,einseitig,brit ) unter Annahme von k v, = 0,33 maßgebend wird. Bemessungsbeispiel 5: Beplankung innen: ermacell Gipsaser, t =,5 mm, Verbindungsmittelart d =,8 mm, s = mm, NKL, K ser, = 340 N/mm, v,0,d,,einseitig,brit = (0,5/0,33)7, N/mm = 0,9 N/mm (s. Tabelle ); ser, ser, ser, ser, s s s s
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 6 Beplankung außen: ermacell Powerpanel HD, t = 5 mm, Verbindungsmittelart d =,8 mm, s = mm, NKL, K ser, = 480 N/mm, v,0,d,,einseitig,brit = (0,5/0,33),0 N/mm (s. Tabelle 5); => v,0,d,beidseitig 480 N/mm mm 0,9 N/mm 6,3 N/mm = 340 N/mm mm min. = max. 340 N/mm mm 3,N/mm = 5,3 N/mm 480 N/mm mm v,0,d,,einseitig,brit = 7, N/mm v,0,d,,einseitig,brit = 3,N/mm In den Gleichungen bedeuten: v,0,d,i,einseitig,brit v,0,d,i,einseitig,duc v,0,d,beidseitig K ser,i Bemessungswert der längenbezogenen Schubestigkeit einer Beplankungsseite (i =,) mit maßgebendem spröden Plattenversagen, Bemessungswert der längenbezogenen Schubestigkeit einer Beplankungsseite (i =,) mit maßgebendem duktilem Versagen des Verbundes, Bemessungswert der längenbezogenen Schubestigkeit beider Beplankungsseiten, Rechenwert ür den Verschiebungsmodul eines Verbindungsmittels des ausgeührten Verbundes einer Beplankungsseite (i =,), s i Abstand der Verbindungsmittel untereinander einer Beplankungsseite (i =,). In den Tabellen 8 und 9 sind die nach oben genannten Gleichungen bestimmten Tragähigkeiten beidseitig beplankter Wandtaeln mit asymmetrischem Konstruktionsaubau zusammengestellt. Kombiniert wurden ermacell Gipsaserplatten au der Innenseite in der Nutzungsklasse mit Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD au der Außenseite in Abhängigkeit des vorhandenen Wetterschutzsystems ür die Nutzungsklassen, und 3. Die augeührten Tragähigkeiten setzen voraus, dass der Verbund beider Beplankungen au Innen- und Außenseite mit den gleichen Verbindungsmitteln, Verbindungsmitteldurchmessern und Verbindungsmittabständen ausgeührt wird. Des Weiteren gelten die Werte ür Verbindungen mit Nadelholz mindestens der Festigkeitsklasse C4 und ür Plattenmaterialien mit scharkantigem Plattenrand.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 7 Tabelle 8: Bemessungswerte von beidseitig beplankten Wandtaeln mit asymmetrischem Aubau in der Kombination Innenseite Nutzungsklasse, Außenseite Nutzungsklasse oder Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von beidseitig beplankten Wandtaeln ) bestehend aus ermacell Gipsaser und ermacell Powerpanel HD Gipsaser t = 0 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 5,3 5,4 5,5 5,5 4,9 5,3 5,5 5,5 4,6 6,0 7,3 8,3 4,0 5,7 6,8 8,3 3,5 5, 6, 8,3 4,3 6,3 8,3 8,3 5, 7, 8,3 8,7 5,5 7,4 8,3 8,7 5,0 5,3 6,7 8,7 5,3 6,5 8,7 8,7 Gipsaser t = 5 mm, NKL Powerpanel HD, NKL ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; VM ) d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm d =,5 mm d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm 8,3 0,0 0,0 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander Gipsaser t =,5 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 7, 7, 6,5 5,3 7, 6,5 5,3 5,0 8,3 8,3 6,6 5,0 8,3 8,3 6,3 4,5 8,3 7,0 5,8 4,0 8,3 6,4 4,4 8,3 7,3 5, 0,0 8,3 8,3 6,0 0,0 6,8 5,3 5, 9,0 6,8 5,3 VM ) Gipsaser t = 8 mm, NKL Powerpanel HD, NKL
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 8 Tabelle 9: Bemessungswerte von beidseitig beplankten Wandtaeln mit asymmetrischem Aubau in der Kombination Innenseite Nutzungsklasse, Außenseite Nutzungsklasse 3 Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von beidseitig beplankten Wandtaeln ) bestehend aus ermacell Gipsaser und ermacell Powerpanel HD Gipsaser t = 0 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 3 4, 5,4 5,5 5,5 4,4 4,8 5,5 5,5 4, 5,5 6,5 6,5 3,7 5, 6,5 6,5 3, 4,7 5,7 6,5 3,9 5,8 6,5 8, 4,8 6,5 6,5 8,7 5, 6,5 6,8 8,7 4,5 5,0 6,7 8,7 4,3 6,5 8,7 8,7 Gipsaser t = 5 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 3 ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) VM: Verbindungsmittel; VM ) d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm d =,5 mm d =, mm s 3) d =, mm d =,5 mm d =,8 mm d =,53 mm d =,8 mm Gipsaser t =,5 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 3 7, 7, 6,5 4,3 7, 6,5 4,9 4,5 7, 6,5 6,5 4,6 7, 6,5 5,8 4, 7, 6,5 5,3 3,6 8,3 0,0 6,5 5,9 4,0 6,7 6,5 4,9 0,0 7,8 6,5 5,6 0,0 6,8 5, 4,6 0,0 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander 9,0 6,8 4,5 VM ) Gipsaser t = 8 mm, NKL Powerpanel HD, NKL 3 Ergänzende Erläuterungen zu den Tabellen 8 und 9: - Tragähigkeit der einseitig mit Gipsaser beplankten Wandtael wird maßgebend - Beide Beplankungen tragen gemeinsam in Abhängigkeit ihrer Steiigkeiten - Beide Beplankungen tragen gemeinsam in Höhe ihrer Tragähigkeiten unter Annahme einer Reduzierung der Tragähigkeit einer Beplankungsseite um 5%
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 9 6 Bemessungssituationen bei Erdbeben 6. Allgemeines Die Bemessung und Ausührung von Holzbauten in deutschen Erdbebengebieten ist in der DIN 449:005-04 unter Beachtung der ergänzenden Angaben zu dieser Norm in Teil der in den Bundesländern bekannt gemachten Liste der technischen Baubestimmungen geregelt. Danach düren Plattenwerkstoe au Gipsbasis ür die bauliche Durchbildung bei Duktilitätsklassen und 3 nur zu 0 % an der Ableitung von seismischen Einwirkungen beteiligt und nur in Kombination mit Beplankungsmaterialien nach Abschnitt 0.3 () der DIN 449 verwendet werden. Nach der allgemeinen bauausichtlichen Zulassung Z-9.-434 vom 9.9.03 ist die Anwendung der ermacell Gipsaserplatten als alleiniges Beplankungsmaterial von seismisch beanspruchten Wänden in Holztaelbauart möglich. Ein gemeinsames Tragverhalten in Kombination mit Leichtbetonplatten ermacell Powerpanel HD kann jedoch nicht in Rechnung gestellt werden. Die Zulassung berücksichtigt nur die dissipativen Eigenschaten der mit Gipsaserplatten beplankten Holztaeln, resultierend aus dem Verbund der Gipsaserplatten mit den Rippen durch mechanische Verbindungsmittel, und stut zur Festlegung des Verhaltensbeiwertes q diese Konstruktionen in die Duktilitätsklasse ein. Zur Sicherstellung dieser günstig wirkenden dissipativen Eigenschaten ordert die Zulassung ein duktiles Tragverhalten der Wandkonstruktionen. Dazu sind in Abschnitt 3. der Zulassung Z-9.-434 Bedingungen augeührt, die bei der Planung und Ausührung der Konstruktionen zu beachten sind. 6. Nachweisverahren Die Bemessung der Beanspruchbarkeit von Wandtaeln unter seismischen Einwirkungen erolgt ebenalls nach dem Schubeldverahren der DIN EN 995--. Im Gegensatz zu dem im Abschnitt 3 dieser Erläuterungen beschriebenen Verahren, muss nachgewiesen werden, dass kv kv t,k t k v Fv,Rk / s min. kv kv v,k 35 t²/br Ein sprödes Versagen der Konstruktion inolge Überschreitung der Zugestigkeit des Plattenmaterials oder ein Versagen durch Plattenbeulen dar demnach ür die Beanspruchbarkeit nicht maßgebend werden. Zusätzlich wird eine hohe Duktilität des Verbundes dadurch geordert, dass eine Kombination aus Verbindungsmitteldurchmesser, Plattendicke und Einschlagtiee in das Holz gewählt werden muss, bei der nach der Johansen-Theorie der Versagensall 6 mit Ausbildung von zwei Fließgelenken im Verbindungsmittel eintritt.
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 30 Bei Anwendung des in der Zulassung angegebenen vereinachten Verahrens ür Rippenquerschnitte der Festigkeitsklasse C4 ist durch Einhaltung der vorgegebenen Randbedingungen Mindestdicke der Beplankung t,req,5 mm Verhältnis von Plattendicke t und Durchmesser der Verbindungsmittel t 7d Beestigung von Platten mit t =,5 mm nur mit n bereits sichergestellt, dass der Versagensall 6 bemessungsrelevant wird. Davon abweichende Konstruktionen sind nach Abschnitt 3..3. der Zulassung möglich, wenn rechnerisch nachgewiesen ist, dass die Gleichung (8.6) der DIN EN 995-- maßgebend wird. Die Beanspruchbarkeit des Verbundes F v,rk ist dann mit der Johansen-Gleichung F M v, Rk = y,k h,, k d ohne Berücksichtigung eines Anteils aus der Seilwirkung zu bestimmen. Entsprechend der Bemessung ür die statische Beanspruchbarkeit in Abschnitt 3 dieser Erläuterungen wurden die erorderlichen Festigkeits- und Konstruktionsbeiwerte der europäischen Zulassung ETA-03/00, der DIN EN 995--:00- unter Berücksichtigung der Änderungen in DIN EN 995--/A:04-07 und dem nationalen Anhang entnommen. Abweichend wurde der Teilsicherheitsbeiwert ür die Verbindung nach der nationalen Zulassung Z-9.-434 mit γ M =,0 berücksichtigt. Die k mod -Werte wurden entsprechend der Regelungen in DIN 449 ür die Lasteinwirkungsdauer sehr kurz angenommen. In den Bemessungstabellen wurden Plattendicken und Verbindungsmitteldurchmesser, die oben genannte Randbedingungen nicht erüllen, bereits berücksichtigt. Zu augeührten Parameterkombinationen, bei denen der Nachweis des Verbundes rechnerisch nicht maßgebend wird, sind keine Bemessungswerte angegeben. Diese Parameterkombinationen sind nach der nationalen Zulassung nicht anwendbar bzw. düren bei seismischen Einwirkungen nicht ausgeührt werden. Voraussetzung zur Sicherstellung der rechnerisch ermittelten Tragähigkeiten des Verbundes ist die Einhaltung des in der nationalen Zulassung unter Abschnitt 3..3. vorgegebenen Abstandes ür n und Nägel parallel zum Plattenrand von a 4,c = 0d an der Fußrippe, sowie a 4,c = 7d an allen weiteren Rippen der Wandtael. Die Abstände der Nägel zum Holz müssen nach Tabelle 8. der DIN EN 995--:00- mindestens a 4,c = 5d bzw. ür n nach Tabelle 8.3 mindestens a 4,c = 0d betragen. Die Einschlagtiee t pen der Verbindungsmittel ist derart zu wählen, dass inolge des Einhängeeektes wirkende axiale Beanspruchungen des Verbindungsmittels zu keinem
HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen Oktober 04 Renatastraße Haus D, 334 Hildesheim Seite 3 spröden Versagen durch Kopdurchziehen sondern zu einem duktilen Versagen durch Herausziehen des Verbindungsmittels aus dem Holz ühren. Des Weiteren sind Nachweise des zug- und druckesten Anschlusses der seitlichen Randrippen an die Unterkonstruktion, sowie der horizontalen und vertikalen Lagerung der Fuß- und Koprippen unter Beachtung der Anorderungen in der Zulassung durch einen erahrenen Tragwerksplaner zu ühren. 6.3 Bemessungstabellen seismisch beanspruchter Wandtaeln In den Tabellen 0 bis 3 sind ür einseitig und beidseitig beplankte Wandtaeln bestehend aus ermacell Gipsaserplatten nach den Regelungen der nationalen Zulassung Z-9.-434 unter Beachtung des EC 5 und DIN 449 in Abhängigkeit von Nutzungsklasse, Beplankungsdicke t, Verbindungsmitteldurchmesser d und Verbindungsmittelabstand s die Beanspruchbarkeiten bei seismischen Einwirkungen augeührt. Der Rippenabstand wurde dabei mit b r = 6,5 cm angenommen. Die angegebenen Werte ür beidseitig beplankte Wandtaeln setzen einen symmetrischen Konstruktionsaubau voraus. Für alle in den Tabellen augeührten Parameterkombinationen wird unter Annahme der georderten Mindesteinschlagtiee rechnerisch die Gleichung (8.6) der DIN EN 995-- bemessungsrelevant. Dies entspricht dem georderten Versagensall 6 nach der Johansen-Theorie mit Ausbildung von zwei Fließgelenken im Verbindungsmittel. Tabelle 0: Bemessungswerte von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln unter seismischen Einwirkungen in Nutzungsklasse Bemessungswerte der längenbezogenen Tragähigkeiten v,0,d in [N/mm] von einseitig mit ermacell Gipsaser beplankten Wandtaeln ) unter seismischen Einwirkungen in der Nutzungsklasse d =, mm 3, 4,8 6,3 9,5 3,3 4,9 6,5 9,8 t ) 5 mm 8 mm d =,5 mm,0 7,8 5,8 3,9,6 8,0 6,0 4,0 s 3) 3,6 5,4 7, 0,9 8 mm 4,6 9,7 7,3 4,9 3,5 5,3 7, 0,6 3,4 5, 6,9 0,3 d =,53 mm 5 mm,5 mm t ) 9,5 7, 4,7 9, 6,9 4,6 d =,8 mm ) Rippenabstand br = 6,5 cm; ) t: Plattennenndicke; 3) s: Abstand der Beestigungsmittel untereinander