056_Holz_Verbindungsmittel-genaueHinweis

Teil 2 Verbindungsmittel: Tabellen - Formeln - Beispiele Vorbemerkung I n der Folge 1 über Verbindungsmittel (1990) wurden im wesentlichen zimmermannsmäßige Anschlüsse und genormte mechanische Verbindungen (also nach DIN 1052 berechenbare Verbindungen im Holzbau und/oder nach DIN 18 800 Teil 1 berechenbare Stahlbauverbindungen) behandelt. Als Arbeitshilfe für den in der Tragwerksplanung tätigen Ingenieur und den Studierenden wurden für diese Verbindungen Bemessungstabellen erstellt und deren Anwendung durch Rechenbeispiele verdeutlicht.

I n der vorliegenden Folge 2 über Verbindungsmittel werden aus den genannten Gründen die Rechengrundlagen für die Behandlung nachgiebig verbundener Tragsysteme und ein einheitliches genaueres Verfahren für Querzugnachweise bei Anschlüssen mit mechanischen Verbindungsmitteln vorangestellt. Den inhaltlichen Schwerpunkt des vorliegenden Heftes bilden aber Verbindungen und Verbindungssysteme, die nach bestehenden Normen nicht eindeutig nachzuweisen und deshalb durch allgemeine bauaufsichtliche (baurechtliche) Zulassungen geregelt sind. Für die vorgestellten Sonderbauarten werden die Anwendungsbereiche und wesentliche Festlegungen für die Ausführung und Berechnung angegeben. Als Arbeitshilfe für den Anwender werden wiederum Bemessungstabellen bzw. Tabellen mit zulässigen Belastungen erstellt und Rechenbeispiele durchgeführt. Als Produktbezeichnungen werden stets die aus den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen verwendet.

Bei der großen Gestaltungsfreiheit im Holzbau sind bei gleichzeitig hoher Ausnutzung der Werkstoffestigkeiten die Anschlußbereiche oftmals die kritischen Punkte der Konstruktion; aus Gründen der Sicherheit und der Gebrauchsfähigkeit sind die Anschlüsse also besonders sorgfältig zu untersuchen. Durch eine wirkli chkeitsnahe Berechnung - im Holzbau gehört hierzu u.a. die Berücksichtigung der Nachgiebigkeit mechanischer Verbindungsmittel - können die im System ggf. noch vorhandenen Tragreserven aktiviert werden. Somit sind gleichzeitig mit einer größeren Sicherheit in der Berechnung oftmals auch wirtschaftliche Vorteile verbunden.

Die gültigen bauaufsichtlichen Zulassungen und Typenprüfungen für die behandelten Verbindungsmittel sind im Herstellerverzeichnis zusammengestellt.

Herausgeber

Bearbeitung

Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EGH) in der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung, München,

Prof.Dipl.-Ing. Erich Milbrandt, Stuttgart

und Forstabsatzfonds, Bonn in Zusammenarbeit mit: Bund Deutscher Zimmermeister im Zentralverband des Deutschen Baugewerbes (ZDB), Bonn, und Arbeitsgemeinschaft Holz e.V., Düsseldorf

Mitarbeit: Dipl.-Ing.(FH) S.Königer

Technische Anfragen an: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. Füllenbachstraße 6, 4000 Düsseldorf 30, Erschienen: Dez. 1991 I SSN-Nr. 0446-2114

1.1 Verschiebungswerte Die Verschiebung der Verbindungsmittel unter Krafteinwirkung führt zu „nachgiebigen Anschlüssen", die das Trag- und Verformungsverhalten der Holzkonstruktionen maßgeblich beeinflussen können. Die aus den gekrümmten Kraft-Verschiebungslinien abgeleiteten Verschiebungsmoduln C (näherungsweise: „Sekantenmodul" C = F/v) sind von der Größe der Kraft abhängig. Es ist daher geboten, in der statischen Untersuchung für den Tragsicherheitsnachweis den Verschiebungswert bei y-facher Last und für den Gebrauchsfähigkeitsnachweis den Verschiebungswert bei einfacher Gebrauchslast zugrunde zu legen.

I n Tabelle 1.1.1 sind die Regelungen der DIN 1052 zum Ansatz der Verschiebungsmoduln für den Tragsicherheits- und den Gebrauchsfähigkeitsnachweis (Verformungsbzw. Durchbiegungsnachweis) zusammengestellt.

Bild 1.1.1. Definition der Verschiebungsmoduln C und Cy an einem prinzipiell dargestellten Kraft-Verschiebungs-Diagramm für mechanische Verbindungsmittel

Kriechverformungen über das Kriechverhalten mechanischer Verbindungen liegen bislang nur wenige systematische Untersuchungen vor. Für Durchbiegungsberechnungen bei zusammengesetzten Holztraggliedern und auch bei Tragsicherheitsnachweisen nach Theorie II. Ordnung darf - auch zur Vereinfachung der Rechnung - die Kriechzahl cp nach DIN 1052 Teil 1, Abschnitt 4.3 bestimmt werden (siehe hierzu DIN 1052 Teil 1, Abschnitt 8.3.4 und Abschnitt 9.6.1 mit zugehörigen Erläuterungen [01]).

4



Verschiebungswerte für Durchbiegungsberechnungen nach DIN 1052 Teil 1, Abschnitt 8.5 Die Verschiebungswerte für Verbindungsmittel nach DIN 1052 Teil 2 sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Bei Anwendung der Werte ist für zul N die zulässige Belastung in N im Lastfall H einzusetzen. Dabei sind alle maßgebenden Abminderungen und Erhöhungen zu berücksichtigen (z.B. Abminderungen bei Feuchteeinwirkungen, Winkel zwischen Kraft- und Faserrichtung, mehrere in Kraftrichtung hintereinanderliegende Verbindungsmittel, Erhöhung bei Vorbohren der Nagellöcher und dergleichen). I st die rechnerische Belastung N größer als die zulässige Belastung im Lastfall H (z. B. im Lastfall HZ), muß die Verschiebung auf V HZ = vH N/zul N erhöht werden. Bei geringerer Belastung ist die Verschiebung entsprechend kleiner.

Verschiebungswerte für Knotenverbindungen nach Abschnitt 3 (Seite 17 ff)

Die Verschiebungsmoduln C für Durchbiegungsberechnungen von Fachwerkkonstruktionen mit Nagelplatten nach DIN 1052 Teil 2, Abschnitt 10 dürfen mit 300 N/mm j e cm2 wirksamer Anschlußfläche angenommen werden. Für die weiteren in Abschnitt 3 vorgestellten Knotenverbindungen wird der Verschiebungsmodul dort angegeben.

Kontaktanschlüsse

Bei Versätzen und sonstigen Kontaktanschlüssen schräg oder rechtwinklig zur Holzfaser wird nach [31] eine Verschiebung v =1,5 mm angenommen, bei faserparallelen Paßstößen kann mit v = 1,0 mm gerechnet werden. Diese Verschiebungen resultieren vor allem aus dem anfänglichen, herstellbedingten Schlupf und sind somit weitgehend unabhängig von der Höhe der Beanspruchung.

Fußnoten zu Tabelle 1.1.3

1) NH = Nadelholz, BSH = Brettschichtholz, LH = Laubholz, BFU = Bau-Furniersperrholz nach DIN 68705 Teil 3, FP = Flachpreßplatten nach DIN 68763, HFM, HFH = mittelharte bzw. harte Holzfaserplatten nach DIN 68754.

2)

Die Werte gelten auch, wenn die Verbindung bei einer Holzfeuchte von > 20% hergestellt wird und die Gleichgewichtsfeuchte im Gebrauchszustand s 1 8% beträgt. Bei einer Gleichgewichtsfeuchte >18% wird bei Nagelverbindungen C = 10• zul N/d~ [N/mm] und v = 0,10 dn [mm].

1.2 Zug- und Druckstäbe mit nachgiebigem Anschluß Berücksichtigung der Anschlußnachgiebigkeiten durch Einführung ideeller Stabquerschnitte Für die statische Berechnung ist es vorteilhaft, die Verschiebungs- bzw. Federsteifigkeiten CN der Anschlüsse und ggf. Stöße mit der Dehnsteifigkeit des Stabes zusammenzufassen:

Der Ersatzstab mit der ideellen Querschnittsfläche A* erfährt die entsprechende Längsverformung

durch Gleichsetzen der Längsverformungen s beider Stäbe ergibt sich daraus

sieren, auch bei spannungslosen Verformungen (z.B. Paßungenauigkeiten, Lochspiel, Schwindmaßen usw.) anwendbar. Die Werte (TN und ggf. N werden geschätzt oder durch eine Vorberechnung ermittelt. I n Tabelle 1.2.1 sind die Verschiebungswerte VN und CN sowie die ideellen Querschnitte A* für die üblicherweise vorkom-

menden Stabanschlüsse zusammengestellt. Eine „genauere" Verformungsberechnung kann allerdings erst nach der endgültigen Festlegung aller Stabquerschnitte und aller Anschlüsse durchgeführt werden, der Aufwand für eine strenge Berechnung ist relativ hoch.

Bild 1.2.1. a) Zug- oder Druckstab mit nachgiebigen Anschlüssen; b) Ersatzstab mit ideellem Querschnitt A* Bei über die Gesamtlänge des Zug- oder Druckstabes konstanter Kraft ergibt sich die Längsverformung zu

Die weitere statische Berechnung kann j etzt vorteilhaft mit dem ideellen Stabquerschnitt A* erfolgen. Damit reduziert sich die genauere Durchbiegungsberechnung für z.B. ein Fachwerksystem bei Anwendung der Arbeitsgleichung auf

Gleichung (1.2.2) ist, wenn nur die Endverformungen eines Tragsystems interes-

Wenn die Größenordnung der Verschiebungen v in den Anschlüssen aus Tabelle 1.1.3 entnommen wird (z.B. bei Dübeln besonderer Bauart