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Probabilistische Untersuchungen zu Überfestigkeiten von genagelten Wandelementen in Holztafelbauweise

Gebäude aus Holz stehen heutzutage hinsichtlich der Funktionalität und Dauerhaftigkeit Gebäuden anderer Bauweisen in nichts nach. Aufgrund ihres vergleichsweise gutmütigen Trag- und Verformungsverhaltens bieten sie bezüglich eines erdbebensicheren Bauens sogar deutliche Vorteile. Der EC8 (DIN EN 1998-1) belohnt dieses gutmütige Verhalten und die hohe Duktilität von Holztafelwänden mit einem q-Wert von bis zu 5,0, wenn die Beplankung über stiftförmige Verbindungsmittel mit den Rippen verbunden ist. Um dieses vorteilhafte Verhalten sicherzustellen, ist es erforderlich, dass alle duktilen Bereiche die vorausgesetzten plastischen Verformungen auch erreichen. In diesem Zusammenhang ist die Berücksichtigung von Überfestigkeiten bei der Bemessung unverzichtbar. Die allgemein gehaltene Angabe im EC8, nach der alle nicht dissipativen Bereiche mit "ausreichender Überfestigkeit" zu bemessen sind, ist zur Erreichung eines definierten Sicherheitsniveaus sicherlich nicht ausreichend. Im Rahmen der Arbeit sollen daher Überfestigkeitsfaktoren auf Grundlage definierter Zielwerte der Versagenswahrscheinlichkeit eindeutig und nachvollziehbar bestimmt werden. Diese Überfestigkeitsfaktoren berücksichtigen streuende Materialparameter sowie das Zusammenwirken der einzelnen Tragelemente einer Holztafelwand.

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Bücher, Broschüren

Klaus Erler
Kuppeln und Bogendächer aus Holz
Von Arabischen Kuppeln bis zum Zollinger-Dach
2013, 358 S., zahlr. Abb. u. Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Geschichte des Daches ist mehrere tausend Jahre alt und beginnt mit dem Windschutz aus Ästen und einfachen Zeltformen. Über Pfetten- und Sparrendach, Hängewerk und Fachwerk verlief die Entwicklung hin zu immer ausgefeilteren Konstruktionen mit immer größeren Stützweiten. Besonders faszinierende Konstruktionen und Meisterwerke der Bau- und Zimmermannskunst sind die hölzernen Kuppeln, Tonnen und Gewölbe, die für größere Spannweiten, etwa in Kirchen und Hallen, entwickelt wurden, und in denen sich Kunst und Können der Baumeister und Zimmerleute eindrucksvoll widerspiegeln. Ihnen ist dieses Buch gewidmet. Der Autor erläutert das Prinzip der Bauweisen von bogenförmigen Konstruktionen aus Holz und stellt sie und ihre Baumeister in ihrer zeitlichen Entwicklung vor. An über 300 Gebäuden aus verschiedenen Zeitepochen wird die bautechnische Leistung, vor allem aber die Schönheit der Bauwerke selbst dargestellt.

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Deutsche Holz-Fertighäuser
2013, 72 S., 220 mm, Softcover
Vero Verlag in hansebooks GmbH

 

 

In Niesky in der Oberlausitz hatten zwei Dänen, der Tischler Christoph und der Architekt Unmack, 1887 eine Firma gegründet, die ihr Geld mit der Herstellung zerlegbarer transportabler Baracken für das preußische Militär verdiente. Doch schon um 1900 waren Land- und Familienhäuser aus Holzfertigteilen in vielen Typen im Angebot. In den 20er Jahren wurde das Unternehmen zum größten und bedeutendsten Holzhausproduzenten in Europa, der Export ging auch nach Übersee. Auch Einsteins berühmtes Sommerhaus in Caputh stammte von dieser Firma, deren aufwändig gestalteter Prospekt mit vielen Abbildungen und Raumaufteilungen aus dem Jahre 1928 wieder aufgelegt wurde.

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Forschungsberichte

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Ondrej Kyjanek, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Achim Menges
Mensch-Roboter-Kooperation im Holzbau: Potentiale für die Vorfertigung
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3180
2020, 69 S., 24 Abb. u. 2 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.

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Ulrike Kuhlmann, Julius Gauß
Optimierung und Systematisierung von Anschlüssen im Holzbau zur Verbreitung der ressourcenschonenden Bauweise
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3185
2020, 190 S., 168 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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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Hans Drexler, Filipa Almeida, Marie Deilmann, Frederik Ehling, Anna Rehfinger, Philip von Rüdiger, Tobias Götz, Tobias Riehle, Tobias Brüggemann
Holz: Form- und kraftschlüssig
Entwicklung eines Voll-Holz-Bausystems mit form- und kraftschlüssigen geometrischen Verbindungen
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3215
2020, 233 S., 123 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Mit der Entwicklung eines reinen Holzbausystems, das sich auch für den mehrgeschossigen Wohnbau eignet, soll nachgewiesen werden, dass auch ohne den Verbund mit Beton oder Stahl leistungsfähige Konstruktionen errichtet werden können. Zudem werden sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile des Baustoffes Holz gegenüber anderen Bauweisen dargelegt. Das Forschungsprojekt hat die Entwicklung eines Tragsystems für den mehrgeschossigen Wohnungsbau zum Ziel, das ohne den Einsatz von metallischen Verbindungsmittel allein mit form- und kraftschlüssigen Verbindungen hergestellt werden kann. In einer Konzept- und Entwicklungsphase wurden grundlegende Parameter für die Systementwicklung definiert. Allgemeine Anforderungen an den Holzbau und den Wohnungsbau bilden dabei einen ersten Rahmen für die Anwendung des Materials und des Systems. In prototypischen Testaufbauten wurden Zwischenstände der Systementwicklung erprobt. Es wurden zwei Rastermodule als Demonstrationsbau errichtet. Die Betrachtung des globalen Tragwerks wurde durch die Entwicklung eines Bemessungstools vertieft, mit dessen Hilfe Bauteile der primären Holzkonstruktion dimensioniert und somit überschlägige Holzmengen für eine Gesamtkonstruktion ermittelt werden können.

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Achim Menges, Oliver Bucklin, Oliver David Krieg, Hans Drexler
Baukonstruktionen aus Massiv-Holz, welche durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energie-effizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3122
2019, 90 S., 36 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die weite Verbreitung, hohe Leistungsfähigkeit, und leichte Bearbeitbarkeit macht Holz zu einem idealen Baumaterial für innovative Konstruktionen. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Massiv-Holz-Bausystems, bei denen einfache Holz-Elemente durch digitale Fertigungsmethoden so bearbeitet werden, dass sie durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen. Am Beispiel eines variablen Prototypen-Gebäudes, das in Partnerschaft zwischen der Universität Stuttgart, der Jade Hochschule und der IBA Thüringen entwickelt und gebaut wird, soll das Bausystem erprobt werden. Als eines der ersten voll parametrisch entworfenen und digital hergestellten Gebäude mit einer Vollholzkonstruktion stellt das Projekt einen wichtigen Schritt für die moderne Architekturforschung dar. Vor allem die praxisnahe Evaluation der Entwurfs- und Fertigungsmethodik hat eine Reihe von wichtigen Erkenntnissen zur Folge. Das Forschungsprojekt kann insofern als ersten Schritt für die Entwicklung eines neuen Bausystems angesehen werden.

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Martin Gräfe, Philipp Dietsch, Andreas Hipper, Matthias Wild, Stefan Winter
Vorspannung von Brettsperrholzkonstruktionen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3099
2019, 243 S., 134 Abb. u. 38 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Hohe und schlanke Bauwerke werden durch Wind- und Erdbebenlasten horizontal beansprucht. Die daraus entstehenden Kräfte sind häufig eine bemessungsmaßgebende Einwirkung, je mehr, umso geringer das Eigengewicht der Tragstruktur ist. In hohen Geschossbauwerken sind daher häufig erhebliche Zugkräfte aufzunehmen. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung von Möglichkeiten, aussteifende Bauteile aus Brettsperrholz vertikal vorzuspannen, um diese Zugkräfte aufnehmen zu können. In diesem Forschungsvorhaben wurde untersucht, wie aussteifende Bauteile im Geschossbau (Wandscheiben und Kerne) aus Brettsperrholz vertikal vorgespannt werden können. Im Einzelnen wurde das mechanische Verhalten von Brettsperrholz bei der Einleitung von konzentrierten Einzellasten in Plattenebene, das Kriechverhalten unter Längsdruckbeanspruchung, sowie die Möglichkeiten der Ausbildung formschlüssiger Bauteilverbindungen untersucht. Dieser Forschungsbericht soll einen Beitrag dazu liefern, die ingenieurmäßige Anwendung des vorgeschlagenen Systems vorgespannter Brettsperrholzbauteile durch Bereitstellung wesentlicher technischer Eigenschaften zu erleichtern, bzw. zu ermöglichen.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Thomas, Stephan
Hochwertiger Holzbau auf dem Land. Bauen auf dem Land - mit Handarbeit zum Erfolg
Dach und Holzbau, 2018

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Kayser, Christian
Auf der Almhütte und dem Stadthaus. Historische Konstruktionen: Pfettendächer
db Deutsche Bauzeitung, 2018

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Siedelhofer, Julia
Fast alles aus Holz. Neubau einer Grundschule
Deutsches Ingenieurblatt, 2017

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Thomas, Stephan
Bauen wie mit Legosteinen. Baubericht (kostenlos)
Dach und Holzbau, 2016

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Moosbrugger, Thomas; Brombach, Yvonne
holzius Vollholzelemente
OIB aktuell, 2016

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Highlights aus dem Programm 2022