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Zum Tragverhalten von in Holz eingeklebten Lochblechen

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[Quelle: https://d-nb.info]

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Tragverhalten von Lochblechen aus Stahl untersucht, die mit zweikomponentigen Klebstoffen in Holz eingeklebt werden, um tragfähige Verbindungen herzustellen. Die Untersuchungen erfolgten in Form von Traglastversuchen sowie mit FE-Modellierungen. Ziel war es, den bestehenden Bemessungsansatz zu überprüfen bzw. zu verbessern. Da eingeklebte Lochbleche viele Variationsmöglichkeiten bieten, orientierte sich die Betrachtung auf Verbindungen, die mit der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-9.1-770 bereits als HSK-System geregelt sind. Hierzu wurde das Bemessungskonzept in dieser Arbeit erstmals ausführlich dargestellt und Bemessungsbeispiele wurden erarbeitet. Durch Zugversuche an eingeklebten Lochblechen unter Normalklima konnte gezeigt werden, dass auch bei unterbundener Adhäsion zwischen Lochblech und Klebstoff hohe Tragfähigkeiten erzielt werden, wobei sich der Klebstoff mechanisch mit dem Lochblech verzahnt. Die Steifigkeit nahm bei unterbundener Adhäsion jedoch deutlich ab. In Druckscherversuchen konnte dargelegt werden, dass ein duktiles Stahlversagen bereits bei kleinen Einklebetiefen bei hoher Steifigkeit hervorgerufen wird. Auch in Biegeversuchen konnten hohe Steifigkeiten nachgewiesen werden. Die Adhäsion zwischen den Lochblechen und dem Klebstoff hatte dabei nur einen geringen Einfluss. Die Traglastversuche wurden im Anschluss mit Finite-Element-Modellen simuliert. Dadurch konnten Kraft- bzw. Spannungsverteilungen in den Verbindungen nachvollzogen werden. Die Verformungen der Verbindungen konnten insgesamt gut abgebildet werden. Abgesehen vom Stahlversagen trat in den Versuchen meist ein Versagen des Holzes in der Übergangsphase zum Klebstoff auf. Dafür waren laut den numerischen Modellen i.d.R. die Schubspannungen und die Querzugspannungen im Holz senkrecht zur Blechebene maßgebend. Hoch beanspruchte Bereiche konnten mit Hilfe des Norris-Kriteriums detektiert und dreidimensional dargestellt werden. Zur Bestimmung der Fließgrenze bei Schubbeanspruchungen wurde ein neuer Beiwert eingeführt, wodurch eine höhere Ausnutzung des Lochblechs ermöglicht wird. Außerdem wurden bei Biegebeanspruchungen zwischen dem bestehenden Bemessungsansatz und den Untersuchungsergebnissen Abweichungen festgestellt, weshalb für diese Belastungsart ein neuer analytischer Bemessungsansatz hergeleitet wurde. Durch diesen Berechnungsansatz können eingeklebte Lochbleche bei Biegebeanspruchung zukünftig effizienter ausgelegt werden.

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Bücher, Broschüren

Tagungsband: Holzschutz - Sachverstand am Bau - Immobilienbewertung 2022
Beiträge aus Praxis, Forschung und Weiterbildung
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Bauphysik-Kalender
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Die aktuelle Ausgabe des Bauphysik-Kalenders behandelt das gesamte bauphysikalische Themenspektrum rund um den Holzbau, welcher seit einigen Jahren eine wachsende Aufmerksamkeit erhält. Die Bauweise zeichnet sich durch geringes Gewicht und kurze Bauzeiten aufgrund der Vorfertigung aus. Energetisch optimierte Holzkonstruktionen mit großen Dämmstoffdicken sind im Holzrahmenbau und Holztafelbau möglich. Im Fokus dieses gewachsenen Interesses steht außerdem die Anwendung des nachwachsenden Rohstoffes Holz, weil das gebundene CO2 aus der Wachstumsphase im Gebäude gespeichert bleibt und ein relativ geringer Einsatz von Energie bei der Herstellung nötig ist. Damit dieser Vorteil gegenüber den Massivbauweisen mit Beton bzw. Mauerwerk tatsächlich zum Tragen kommt, muss die Lebensdauer der Gebäude und Bauwerke in Holzbauweise vergleichbar lang sein. Für die höheren Gebäudeklassen kommt hierbei den bauphysikalischen Aspekten eine entscheidende Rolle zu: Feuchteschutz, Wärmeschutz, Brandschutz müssen die Dauerhaftigkeit der Konstruktion sichern und, zusammen mit dem Schallschutz, die hochwertige Nutzung gewährleisten. Der Einsatz von Naturfaserdämmstoffen zu diesen Zwecken wird gemeinsam mit dem Holzbau ebenfalls attraktiver. Der neue Bauphysik-Kalender 2022 bietet eine solide Arbeitsgrundlage und ein verlässliches aktuelles Nachschlagewerk für die Planung in Neubau und Bestand, alle Kapitel bewegen sich nahe an der Ingenieurpraxis. Das Buch enthält Planungshinweise, Konzepte und Praxisbeispiele für energieeffizientes, schadenfreies, nachhaltiges Bauen mit Holz.

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Holz ist ein wichtiger Baustoff, sei es als Bestandteil eines Gebäudes oder als Material für komplette Holzbauten. Dem Holzschutz kommt zur Konservierung und zum Schutz eine wichtige Rolle zu: Er muss so effektiv wie nötig und so schonend wie möglich sein. Welche baulichen und chemischen Maßnahmen zur Verfügung stehen und was es noch zu beachten gilt, ist in der Normenreihe DIN 68800 geregelt. Zur Erläuterung und Ergänzung der vierteiligen Normenreihe bietet der Beuth Verlag einen Praxiskommentar an, der sich in Beruf und Studium gleichermaßen bewährt hat. Seit 2019 wurden drei Normenteile überarbeitet; 2021 wurde auch Teil 2 aktualisiert. Der Praxiskommentar wurde an die gültigen Normenfassungen angepasst.

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Annette Hafner
DBU Bauband 4: Wohnquartier in Holz
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Die ökologische Mustersiedlung auf einem ehemaligen Kasernengelände in München setzt neue Maßstäbe im Holzbau. Verschiedene Holzbauweisen und Gebäudetypen bis zu sieben Geschossen werden dort an acht Bauprojekten nebeneinander erprobt mit dem Ziel einer abschließenden wissenschaftlichen Bewertung. So kommen Holzskelett-, Holzrahmen- und Holzhybridbauweisen zum Einsatz. Die enge Kooperation mit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) und Forschungsaufträge der Ruhr Universität Bochum (RUB) und der Technischen Universität München (TUM) gewährleisten eine fundierte Auswertung der baubegleitenden Monitorings. Das Projekt leistet über die Realisierung von Wohnraum hinaus einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz und zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung. Das neue Quartier wird, eingebettet in die umgebende Parklandschaft, auch ein attraktives Angebot an sozialer, kultureller und kommerzieller Infrastruktur bieten. Bauband 4 stellt die acht Gebäudetypen vor und untersucht im Detail die Potenziale der unterschiedlichen Bauweisen.

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Forschungsberichte

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Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Thomas Oberndorfer, Frank Hunger, Oliver Fischer
Ultra High Performing Timber Walls - Einsatz von schlanken Lamellen aus ultrahochfestem Beton in Brettsperrholzelementen zur Steigerung der Tragfähigkeit
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3233
2021, 165 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei mehrgeschossigen Hochbauten ergeben sich vor allem in den unteren Etagen hohe Vertikallasten in den tragenden Wandscheiben. Durch die Kombination von ultrahochfestem Beton mit Holz soll ein nachhaltiger und hochleistungsfähiger Verbundwerkstoff geschaffen werden, der sich neben den allgemeinen Vorzügen von Holz insbesondere durch seine hohe und an die örtliche Belastung anpassbare Tragfähigkeit auszeichnet. Das Forschungsprojekt konnte zeigen, dass eine tragfähige Verklebung von ultrahochfestem Beton und Holz mit zugelassenen Klebstoffen, die in der Brettsperrholzproduktion üblich sind, hinsichtlich des Kurzzeittragverhaltens herstellbar sind.

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Ulrich Schanda, Andreas R. Mayr, Fabian Schöpfer
Übertragungsfunktionen im Holzbau
Prognose der Schallübertragung aus haustechnischen Anlagen mit einem tabellarischen, praxistauglichen Ingenieurersatzverfahren
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3163
2020, 105 S., 64 Abb. u. 1 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

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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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Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
Abschlussbericht LeitHolz.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3159
2019, 118 S., 55 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

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Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise
Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3179
2019, 120 S., 23 Abb. u. 10 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

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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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Jacob-Freitag, Susanne
Ökologisch durch leicht rückbaubare Bauteile. Klebetechnologie im Holzskelettbau
Deutsches Ingenieurblatt, 2022

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Henke, Michael
Erhalten, instand setzen, modernisieren. Gewinner des Sanierungspreises 2021, Kategorie Bauwerkserhaltung
Bauen im Bestand B + B, 2022

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Tannert, Thomas
Erdbebenanker für Massivholzkonstruktionen
Bautechnik, 2022

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Zeller, Martin; Münch, Ingo
Befestigung von Bauwerken in Bäumen mit Baumankern und doppelter Umreifung
Bautechnik, 2022

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Graf, Jürgen; Shi, Wenchang; Birk, Stephan
Kreislaufeffektives Potenzial von Holz im Hallenbau
Bautechnik, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022