Aufsatz: Eingeklebte Stahlstäbe - state-of-the-art - Einflussparameter, Versuchsergebnisse, Zulassungen, Klebstoffnormung, Bemessungs- und Ausführungsregeln – Fraunhofer IRB

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Eingeklebte Stahlstäbe - state-of-the-art - Einflussparameter, Versuchsergebnisse, Zulassungen, Klebstoffnormung, Bemessungs- und Ausführungsregeln

Autor: Aicher, Simon; Stapf, Gordian
Quelle: Forum Holzbau Garmisch 17. 23. Internationales Holzbau-Forum (IHF 2017). Aus der Praxis - Für die Praxis. Kongresszentrum, Garmisch-Partenkirchen. Bd.2. 7. und 8. Dezember 2017
Seiten: 193-208
2017

Publikationslisten zum Thema:
Holzbauteil, Brettschichtholz, Brettsperrholz, Furnierschichtholz, Holzverbindung, Verbindung, Bohrloch, Durchmesser, Stahlstab, Gewindestange, Gewindebolzen, Verklebung, Klebverbindung, Klebstoff, Zweikomponentenkleber, Epoxidharzkleber, Polyurethan, Kleber, Belastungsrichtung, Verbundfestigkeit, Ausziehfestigkeit, Scherfestigkeit, Festigkeitsverhalten, Untersuchungsmethode, Belastungsversuch, Versuchsergebnis, Zulassung, Bemessungsregel, Ausführungsregel, timber component, laminated board, laminated-plywood, laminated plywood, wood joint, connection, bore-hole, diameter, steel rod, threaded rod, threaded bolt, bonding, adhesive bonded connection, adhesive, two-component bonding adhesive, epoxy resin adhesive, polyurethane, glue, load direction, bond strength, pull out strength, shear strength, strength behaviour, investigation method, loading test, test result, licence, dimensioning rule,

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Blockscheren von Holzbauteilen im Verbindungsbereich axial beanspruchter Vollgewindeschrauben
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Anschlüsse mit axial beanspruchten Holzschrauben, die Kraftkomponenten rechtwinklig zur Faserrichtung in Holzbauteile einleiten, wurden im Hinblick auf spröde Versagensmechanismen untersucht. Dazu wurden bestehende Versuchsergebnisse analysiert und mit Bemessungsvorschlägen für Blockscherversagen, für Reihenscherversagen sowie mit dem in vielen ETAs für Holzschrauben angegebenen Bemessungsverfahren mit einer wirksamen Schraubenanzahl nef verglichen. Um die Datenbasis mit Querzug- oder Rollschubversagen zu vergrößern, wurden gezielt weitere Versuche durchgeführt, um bestehende Rechenmodelle zu überprüfen und erforderlichenfalls zu modifizieren. Das analytische Modell von Meyer und Blaß (2018) für Reihenscherversagen in Verbindungen mit axial beanspruchten, eingeklebten Stahlstäben kann die Tragfähigkeit von Schraubenverbindungen mit Schrauben, die in Faserrichtung hintereinander angeordnet sind, ebenfalls gut vorhersagen. Das Bemessungsmodell von Mahlknecht und Brandner (2016) für Blockscherversagen wurde modifiziert, um eine bessere Übereinstimmung mit Versuchsbeobachtungen zu erzielen und um die Lasteintragung in querbeanspruchte Bauteile genauer zu berücksichtigen. Die dargestellten Ergebnisse ermöglichen eine einfache Bemessung von Verbindungen mit axial beanspruchten Schrauben und Lastkomponenten rechtwinklig zur Faser.

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Brettsperrholzelemente sind aufgrund ihrer hohen Schubtragfähigkeit und Schubsteifigkeit, verglichen mit anderen Holzbausystemen, besonders geeignet, um Einwirkungen in Scheibenebene abzutragen und damit Gebäude auszusteifen. Gleichwohl weisen heute gebräuchliche Verbindungstechniken vergleichsweise geringe Tragfähigkeits- und Steifigkeitswerte auf. Um diese Einschränkung zu überwinden wurden leistungsfähige Kontaktverbindungen für statische Einwirkungen und Erdbebeneinwirkungen entwickelt.

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Die zum Thema der Stahlblech-Holz-Zuglaschenverbindung mit geneigt angeordneten selbstbohrenden Holzschrauben steht in erster Linie im Zeichen nach der Frage der wirksamen Anzahl von Verbindungsmitteln. Darüber hinaus wurden die wesentlichen Einflussparameter auf die Bemessung dieser Verbindungstechnik untersucht. Eine allgemein gehaltene Einleitung zur Thematik der Verbindungstechnik im Holzbau und der Verbindungen mit selbstbohrenden Holzschrauben im Besonderen ist gefolgt von einer umfangreichen Literaturstudie hinsichtlich der Gruppenwirkung von Verbindungen mit stiftförmigen Verbindungsmitteln. Es kristallisierten sich neben der Verbindungsgeometrie und den holzspezifischen Eigenschaften, vor allem das Last-Verschiebungs-Verhalten des einzelnen Verbindungsmittels als maßgebliche Einflussparameter auf die Lastverteilung in einer Reihe heraus. In einer umfangreichen Laborstudie mit Stahlblech-Holz-Zuglaschenverbindungen und unter 45° bzw. 30° zur Faserrichtung geneigt eingedrehten selbstbohrenden Holzschrauben mit Teil- oder Vollgewinde, wurde neben dem Last-Verschiebungs-Verhalten der Verbindung insbesondere die Abhängigkeit der bemessungsrelevanten Größen Tragfähigkeit und Steifigkeit von der Anzahl der gleichzeitig beanspruchten Verbindungsmittel untersucht. Die hohe Leistungsfähigkeit und die Praxistauglichkeit dieser Verbindungstechnik konnte damit unter Beweis gestellt werden. Auf Basis vorhandener mechanischer Modelle wurden die, aus den experimentellen Untersuchungen ermittelten, Eingangsgrößen zur rechnerischen Ermittlung der wirksamen Anzahl untersucht. Das im Labor festgestellte Verhalten konnte damit in befriedigendem Maße bestätigt werden. Den Abschluss der Arbeit bildet die Vorstellung eines Bemessungsmodells für Stahlblech-Holz-Zuglaschenverbindungen für verschiedene Winkel zwischen Schraubenachse und Faserrichtung des Holzes. Die zugehörigen Anwendungsgrenzen sowie notwendige Hinweise für die Baupraxis bilden dabei den Rahmen für die praktische Anwendbarkeit dieser Regeln.

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Forschungsberichte

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Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

Optimierung und Systematisierung von Anschlüssen im Holzbau zur Verbreitung der ressourcenschonenden Bauweise

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Komplexe, momententragfähige Anschlüsse im Holzbau werden derzeit meist als Unikate entworfen und bemessen. Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Bemessung komplexer Anschlussgeometrien im Holzbau zu vereinfachen und zu systematisieren und somit die Akzeptanz des Werkstoffs Holz in anspruchsvollen Ingenieurtragwerken zu erhöhen. Dies kann durch die Anwendung der Komponentenmethode erreicht werden, durch die mit Hilfe eines standardisierten Vorgehens, dem Zerlegen des Knotens in durch Federn charakterisierte Komponenten, die Bemessung unterschiedlicher Anschlüsse in Bezug auf die Tragfähigkeit und Steifigkeit ermöglicht wird. Durch dieses Projekt soll die in anderen Bauweisen schon übliche Komponentenmethode im Holzbau ermöglicht und der Zugang der Praxis zu diesem Verfahren durch eine Zusammenstellung typischer Komponenten und eines Bemessungsbeispiels erleichtert werden.

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Herauswandern von Nagelplatten aus dem Holz - Identifizierung wesentlicher Einflussparameter
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2020, 12 S., 4 Abb. u. 1 Tab.,
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In den letzten Jahren wurden zunehmend Schadensfälle in Dachkonstruktionen mit Nagelplattenbindern beobachtet, die auch durch das Herauswandern von Nagelplatten aus dem Holz verursacht wurden. Bereits ein Herauswandern von 1 mm kann zu signifikanten Reduzierungen der Tragfähigkeit von Nagelplattenverbindungen führen. Deshalb wurden im Forschungsprojekt besonders gefährdete Dachkonstruktionen mit Nagelplatten untersucht. Dazu wurden mögliche Parameter und ihre Kombinationen identifiziert und ihr Einfluss auf das Herauswandern von Nagelplatten abgeschätzt. Zusätzlich wurden Empfehlungen abgeleitet, wie bei der Errichtung von baulichen Anlagen mit Dachkonstruktionen in Nagelplattenbauweise im Hinblick auf Mindestanforderungen an Nagellänge oder Nagelform vorgegangen werden sollte.

Zweiachsige Tragwirkung bei Holz-Beton-Verbundkonstruktionen - Entwicklung von Bemessungsverfahren und Konstruktionsdetails für zweiachsige Lastabtragung bei der Holz-Beton-Verbundbauweise. Abschlussbericht

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Zweiachsige Tragwirkung bei Holz-Beton-Verbundkonstruktionen - Entwicklung von Bemessungsverfahren und Konstruktionsdetails für zweiachsige Lastabtragung bei der Holz-Beton-Verbundbauweise. Abschlussbericht
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Mit der Holz-Beton-Verbundbauweise existiert ein System mit einer guten Kombination aus Tragfähigkeit, Schallschutz und Brandschutz. Aktuell ist diese Bauweise auf einachsig lastabtragende Systeme begrenzt. Mit dem Brettsperrholz sind große flächige Holzelemente mit zweiachsigem Lastabtragpotential verfügbar. Die Vorteile beider Bauweisen werden in dem behandelten System des Forschungsvorhabens kombiniert. In dem Forschungsvorhaben konnte die grundsätzliche Eignung und Anwendbarkeit der zweiachsigen Tragwirkung der Holz-Beton-Verbundbauweise nachgewiesen werden. Neben der Klärung des Tragverhaltens in experimentellen Untersuchungen und FEM-Simulationen waren Konstruktions- und Bemessungsvorschläge für diese Bauweise zu erarbeiten.

Untersuchung von Schubnocken aus hochfestem Beton zur Schubverbindung in Holzverbundträgern. Abschlussbericht

Jürgen Schnell, Christian Kohlmeyer, Fadi Mikdad
Untersuchung von Schubnocken aus hochfestem Beton zur Schubverbindung in Holzverbundträgern. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2994
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Fraunhofer IRB Verlag

Der Verbundbau hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. In diesem Zusammenhang ist in erster Linie der Stahl-Beton-Verbundbau zu nennen, doch auch Holz wird zunehmend in Verbundkonstruktionen eingesetzt. Die Holz-Beton-Verbundbauweise wird seit den 80er Jahren nach längerem Stillstand wieder zunehmend erforscht, hat in Deutschland aber bei Weitem nicht den Stellenwert wie in anderen europäischen Ländern. In diesem Forschungsvorhaben wurde das Trag- und Verformungsverhalten von Schubnocken aus hochfestem Beton als Schubverbindung für Holzverbundträger untersucht. Bei diesem Verbundmittel wird der Verbund zwischen Holzbalken und dem Betongurt durch in den Holzbalken einbetonierte Schubnocken aus hochfestem Beton sichergestellt.

Ulrike Kuhlmann, Frank Brühl
Robustheit durch duktile Anschlüsse im Holzbau
Bauforschung, Band T 3312
2015, 125 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
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Robustheit gegenüber außergewöhnlichen Einwirkungen ist eine Forderung an Tragwerke, die immer mehr an Bedeutung gewinnt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auslegung von duktilen Anschlüssen, um einem sicherheitsgefährdenden, spröden Anschlussversagen entgegenzuwirken. Des Weiteren wird die Anschlussduktilität im Hinblick auf die Robustheit eines Tragwerkes am Beispiel einer seismischen Belastung bewertet. Duktile Anschlüsse entziehen sich durch Verformungen einer weiteren Belastung. Dadurch sind derartige Systeme in der Lage, durch Schnittgrößenumlagerung außergewöhnliche Belastungen zu kompensieren. Um Kenntnisse über die Verformbarkeit von Verbindungsmitteln zu erhalten, sind verschiedene Verbindungsmittel hinsichtlich ihres duktilen Verhaltes untersucht worden. Hierbei zeigte sich, dass neben stiftförmigen Verbindungsmitteln auch Dübel besonderer Bauart über eine beachtliche Verformbarkeit verfügen. Aufgrund der Bestimmungen nach DIN EN 26891 wurden die Versuche jedoch bei einer Verformung von 15 mm abgebrochen, sodass die ermittelte Kenngröße nicht das gesamte Verformungsvermögen widerspiegelt. Im Rahmen eines weiteren Forschungsvorhabens wurden Stabdübelanschlüsse entworfen und hinsichtlich ihres plastischen Verhaltens ausgewertet. Dabei wurde der Stabdübeldurchmesser sowie die Anordnung der Verbindungsmittel variiert. Die Versuchsergebnisse zeigten ein ausgeprägtes Verformungsverhalten. Basierend auf den vorangegangenen Untersuchungen wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens, quasi-statisch, zyklische Verbindungen geprüft, um duktile Anschlüsse unter einer seismischen Belastung bewerten zu können. Es zeigte sich, dass derartige Verbindungen neben einer ausgeprägten statischen Verformbarkeit ebenfalls über eine beachtliche Verformbarkeit unter einer zyklischen Beanspruchung verfügen. Holz besitzt streuende Materialeigenschaften, die das Trag- und Verformungsverhalten beeinflussen. Neben dem Einfluss des streuenden E-Moduls auf die Trägerendrotationen wurde ein erster Faktor bestimmt, der sicherstellt

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Schrentewein, Thomas
Nagel trifft Schraube. Verbindungstechnik
Der Zimmermann, 2020

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