Ingenieurholzbau - Basiswissen

Das Buch legt die Grundlagen des Holzbaus detailliert dar und vermittelt die wesentlichen Kenntnisse und Kompetenzen, die für den Entwurf, die Bemessung und die Konstruktion einfacher Holztragwerke für typische Bauwerke des Hochbaus erforderlich sind. Einführend wird auf Holz als Konstruktionswerkstoff und die wesentlichen Unterschiede zu anderen Werkstoffen eingegangen. Das Tragverhalten von stabförmigen Bauteilen wird ebenso erläutert wie die Bemessung von Anschlüssen und Verbindungen. Typische Tragwerke wie Dach-, Decken- und Wandkonstruktionen, Brettschichtholzträger, Aussteifungen sowie die Holzrahmenbauweisewerden ausführlich dargestellt. Kapitel zu Dauerhaftigkeit und Brandschutz runden den Inhalt ab. Anhand von zwei Referenzobjekten (Wohnhaus, Lagerhalle) werden die Schritte für die Bemessung von ausgewählten Bauteilen, einschließlich Zusammenstellung der Einwirkungen und Ermittlung der Schnittgrößen und Verformungen, in Rechenbeispielen angewendet. Dabei wird auf die jeweils zugehörigen Abschnitte im Buch verweisen. Das Buch ist ideal für Studierende des Bauingenieurwesens, des Umweltingenieurwesens, der Architektur und der Holztechnologie sowie für planende Ingenieure, die neben der Anwendung der Normen und Richtlinien auch ein grundlegendes Verständnis der Phänomene anstreben.

Prof. Dr.-Ing. Werner Seim leitet an der Universität Kassel im Institut für Konstruktiven Ingenieurbau das Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau und arbeitet als Planer und Gutachter. Dr.-Ing. Johannes Hummel ist in einem Ingenieurbüro tätig und außerdem Lehrbeauftragter am Fachgebiet Bauwerkserhaltung und Holzbau an der Universität Kassel.

Vorwort ix

Abkurzungsverzeichnis xi

1 Holz als Konstruktionswerkstoff1

1.1 Bauen mit Holz Vorteile und Herausforderungen 1

1.2 Mechanische Eigenschaften von Vollholz 2

1.2.1 Einfluss der Faserrichtung 3

1.2.2 Festigkeiten von Vollholz 3

1.2.3 Verformungseigenschaften von Holz 5

1.2.4 Einfluss der Belastungsdauer und der Feuchte 7

1.3 Holzprodukte 9

1.3.1 Konstruktionsvollholz und Balkenschichtholz 9

1.3.2 Brettschichtholz (BSH) 10

1.3.3 Brettsperrholz 11

1.4 Holzwerkstoffe 12

1.4.1 Furnierschichtholz 12

1.4.2 Sperrholz 13

1.4.3 Oriented-Strand-Board-Platten (OSB-Platten) 13

1.4.4 Spanplatten 14

1.4.5 Faserplatten 15

2 Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit stabformiger Bauteile17

2.1 Grundlagen der Bemessung 17

2.1.1 Einwirkungskombinationen 18

2.1.2 Modifikationsbeiwerte und Verformungsbeiwerte 19

2.2 Biegung 20

2.3 Schub 22

2.4 Torsion und Rollschub 24

2.5 Stabilitat 24

2.5.1 Knicken Ersatzstabverfahren 26

2.5.2 Kippen Ersatzstabverfahren 29

2.5.3 Biegedrillknicken 35

2.5.4 Berechnungen nach Theorie II. Ordnung 35

2.6 Zug und Biegung 36

2.7 Querdruck 38

2.8 Querzug 38

2.8.1 Allgemeines 38

2.8.2 Queranschlusse 39

2.8.3 Ausklinkung 40

2.9 Nachweise im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit (GZG) 42

2.9.1 Durchbiegungen 42

2.9.2 Schwingungen 44

3 Anschlusse und Verbindungen45

3.1 Allgemeines 45

3.2 Kontakt 46

3.2.1 Druck rechtwinklig zur Faser 46

3.2.2 Druck unter einemWinkel zur Faserrichtung 49

3.3 Stiftformige Verbindungsmittel 50

3.3.1 Uberblick 50

3.3.2 Zusammenwirken und Verformungsverhalten 50

3.3.3 Grundlagen der Berechnung bei Beanspruchung auf Abscheren 54

3.3.4 Holz-Holz- und Holz-Holzwerkstoff-Verbindungen Abscheren 57

3.3.5 Holz-Holz- und Holz-Holzwerkstoff-Verbindungen Abscheren, vereinfachtes Verfahren 59

3.3.6 Stahlblech-Holz-Verbindungen Abscheren 59

3.3.7 Stahlblech-Holzverbindungen Abscheren, vereinfachtes Verfahren 61

3.4 Stabdubel/Passbolzen 62

3.5 Nagel und Klammern 66

3.5.1 Begriffe und Definitionen 66

3.5.2 Konstruktive Regeln fur Nagel 68

3.5.3 Konstruktive Regeln fur Klammern 71

3.5.4 Tragfahigkeit 72

3.6 Dubel besonderer Bauart 76

3.6.1 Tragwirkung 76

3.6.2 Konstruktive Regeln 77

3.6.3 Tragfahigkeit 78

3.7 Geschraubte Verbindungen 84

3.7.1 Begriffe und Definitionen 84

3.7.2 Entwurf geschraubter Verbindungen 86

3.7.3 Tragfahigkeit 89

3.7.4 Anwendungsbeispiele und Ausfuhrung 92

3.8 Blockscheren 92

4 Bauteile und Konstruktionsregeln97

4.1 Dach-, Decken- und Wandkonstruktionen 97

4.1.1 Geneigte Dacher 97

4.1.2 Flachdacher 99

4.1.3 Decken 102

4.1.4 Wande 106

4.2 Brettschichtholztrager 111

4.2.1 Pultdachtrager 111

4.2.2 Satteldachtrager 115

4.2.3 Gekrummte Trager und Satteldachtrager mit gekrummtem Untergurt 116

4.3 Aussteifungsregeln und Konstruktionsdetails 117

4.3.1 Grundlagen 117

4.3.2 Dacher 119

4.3.3 Skelettbau 123

4.3.4 Decken und Wande 132

4.3.5 Lastaufteilung 132

4.4 Holztafelbauweise 134

4.4.1 Allgemeines 134

4.4.2 Wandelemente 135

4.4.3 Deckenelemente 139

4.4.4 Anschlussdetails 141

5 Dauerhaftigkeit143

5.1 Grundsatze und Definitionen 143

5.2 Sichere Konstruktionen 146

5.3 Konstruktiver Holzschutz 147

5.4 Dauerhafte Holzer 150

5.5 Chemischer Holzschutz 151

5.6 Korrosionsschutz 152

6 Brandschutz155

6.1 Einfuhrung 155

6.2 Begriffe und rechtliche Regelungen 156

6.2.1 Vorschriften zum Brandschutz 156

6.2.2 Gebaudeklassen 158

6.2.3 Anforderungen an Bauteile und Baustoffe 159

6.2.4 Baustoffklassen und Feuerwiderstandsdauer 160

6.2.5 Kapselung von Holztafelkonstruktionen 162

6.3 Nachweis der Feuerwiderstandsdauer 162

6.3.1 Tragsicherheit des Restquerschnittes Warme Bemessung 162

6.3.2 Verbindungsmittel 165

7 Rechenbeispiele169

7.1 Referenzobjekte 169

7.2 Holzhaus 170

7.2.1 Einwirkungen 170

7.2.2 Sparren Biegung ohne Normalkraft 174

7.2.3 Sparren Schub 176

7.2.4 Sparren Auflagerpressung 177

7.2.5 Druckbeanspruchte Stutze 181

7.2.6 Anschluss Pfette/Stutze 184

7.2.7 Holzbalkendecke 185

7.3 Lagerhalle 187

7.3.1 Einwirkungen 187

7.3.2 Koppelpfette zweiachsige Biegung 190

7.3.3 Koppelpfette Auflagerpressung 193

7.3.4 Binder Biegung 195

7.3.5 Wandverband Anschluss Strebe/Stutze 198

7.3.6 Eingespannte Stutze Tragfahigkeit Verbindungsmittel 203

7.3.7 Eingespannte Stutze Schubspannungen im Anschlussbereich 208

7.3.8 Eingespannte Stutze Stabilitat 210

7.3.9 Eingespannte Stutze Gebrauchstauglichkeit 213

Verzeichnis der Normen und Regelwerke 215

Verzeichnis der Bildquellen 217

Stichwortverzeichnis 219