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HOLZ-HOLZ-Verbindungen

Schwerpunkte 2008-2012

Schwerpunkte 2003-2007








Schraub- und Klebetechnologie für die Holz-Massivbauweise in BSP


Projektbeschreibung

Die erste Phase der Entwicklung der Holz-Massivbauweise mit Brettsperrholz war wesentlich durch Produktionsfragen und die Erarbeitung von Modellen zur baustatischen Berechnung geprägt. Die zur Fügung der BSP-Elemente verwendeten Verbindungsmittel (vorwiegend Holzschrauben und Rillennägel) bzw. Verbinder wie Stahlwinkel und Zuganker wurden von der Holz-Leichtbauweise übernommen und analog dazu eingesetzt. Als Konsequenz sind die heute großteils eingesetzten Verbinder damit keinesfalls für dieses Bauprodukt optimiert. Mit der nunmehr anlaufenden verstärkten Verwendung von BSP zur Errichtung von mehrgeschossigen Wohn- und Bürobauten – mehrere 8-geschossige Bauten wurden bereits umgesetzt bzw. sind auf dem Weg zur Realisierung – stoßen die genannten Verbinder zudem an ihre Leistungsgrenzen bzw. werden diese – insbesondere bei Erdbebenbeanspruchungen oftmals überschritten. Neben ihrem Entwicklungsursprung übertragen die üblicherweise eingesetzten Verbinder die auftretenden Einwirkungen oftmals außermittig und führen somit zu Einbußen in den erreichbaren Leistungen.

Bei der Fügung von BSP-Elementen unterscheidet man unterschiedliche Konfigurationen. Man spricht von Wand-Wand-, von Wand-Decke-Wand-, von Decke-Decke- sowie von Wand-Sockel-Fügungen etc. Zudem unterscheidet man zwischen der Lage der Verbindungsmittel. Diese können in der Schmal- oder Seitenfläche von BSP angeordnet sein. Zum Einsatz kommen vorwiegend stiftförmige Verbindungsmittel wie Holzschrauben und (Rillen-) Nägel, in manchen Fällen auch Stabdübelverbindungen. Es ist daher von Bedeutung das Trag- und Verformungsverhalten dieser Verbindungsmittel – insbesondere in den Schmalflächen – in zuverlässiger und abgesicherter Form zu kennen. Derzeit liegt dazu neben einer in der Vergangenheit bearbeiten Arbeit lediglich eine größere internationale Forschungsarbeit vor.

Der wesentliche Unterschied zur Verbindungstechnik in Voll- und/oder Brettschichtholz liegt im gesperrt geschichteten, mehrlagigen Produkt BSP. In erster Linie geht es daher um die Ermittlung von Trag- und Verformungsmodellen für Schrauben und Stabdübel in BSP. Zur Beschreibung einer Schraubenverbindungen bedarf es der Kenntnis betreffend Ausziehkenngrößen in der Schmal- und Seitenfläche, wobei die wesentlichen beeinflussenden Parameter die Schichtanzahl und –dicke sein werden. Für die Stabdübelverbindung ist die Materialkenngröße Lochleibungsfestigkeit für alle Kraft-Faser-Richtungen von Bedeutung. Beeinflussend wirken zudem die Fugen zwischen zwei Brettlagen, sowie die Nuten bei den Einzelbrettern. Neben Schrauben und Stabdübeln können eingeklebte Holzwerkstoffe und metallische Bleche für die Fügung von BSP verwendet werden. Damit besteht die Möglichkeit nicht nur punkt-, sondern auch linienförmige Verbindungselemente zu gestalten. Im Werk können diese vorgefertigt eingeklebt und vor Ort über Montagstöße verschraubt werden bzw. die Elemente durch Setzen einiger weniger Metallbolzen verbunden werden.

Desweiteren ist es in zunehmendem Maße von Interesse großformatige BSP-Wandelemente sowohl in der Höhe als auch in der Länge zu stoßen bzw. plattenförmige Elemente biegesteif zu verbinden. In der Praxis geschieht dies zumeist durch eine Schraubpreßverklebung. Wie sich gezeigt hat erfolgt dies – nicht zuletzt auf Grund fehlender bzw. unzureichender Normenbestimmungen – vorwiegend aus der Erfahrung heraus bzw. mittels Abschätzungen. Ein Umstand der als unbefriedigend zu bezeichnen ist.

Aus bauphysikalischer Sicht ist festzuhalten, dass die verwendete Verbindungstechnik oftmals zu Problemen in der Luftdichtigkeit, zu Kondensatproblemen, insbesondere jedoch zu einer negativen Auswirkung auf schalltechnische Kenngrößen führt. Für die erforderliche gesamtheitliche, statisch-konstruktive Lösung liegen nur unzureichende Erkenntnisse vor. In vielen Fällen sind zusätzlich zu den für Abtragung und Weiterleitung der auftretenden Einwirkungen erforderlichen Verbindungsmitteln und Verbindern gesonderte Maßnahmen, wie das Einlegen von Dichtungsbändern etc. zu ergreifen, um die BSP-Fügelinien bzw. –Fügepunkte mit dem Ziel einer sicheren und zuverlässigen Funktion des Bauwerkes zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang soll erwähnt werden, dass es in Hinblick auf eine mögliche zukünftige Entwicklung hin zu einer BSP-Systembauweise sinnvoll erscheint das 2D-BSP-Element mit einem 1D-Verbindungselement (Schiene) zu fügen. Neben der eigentlich lastabtragenden bzw. weiterleitenden Funktion einer derartigen linienförmiger und entsprechend leistungsfähigen Verbindungstechnik müsste diese – aus Kostengründen – auch andere Funktionen wie die Gewährleistung der Luftdichtigkeit, schalltechnische Aufgaben oder auch die Unterbringung von Elementen der Haustechnik (E-Kabel, Bussysteme etc.) aufnehmen können.

Neben der Verbindung im fertigen Bauwerk stellt sich für die großformatigen und damit schweren BSP- Elemente die Frage in welcher Form diese aus dem Werk auf das Transportmittel und von dort an ihre endgültige Position im Bauwerk gehoben werden können. Dabei sind sicherheitstechnische Fragestellungen zu beantworten und die lediglich temporär beanspruchten Transportverbinder stellen einen nicht unerheblichen Kostenfaktor dar. Derzeit verwenden die produzierenden Betriebe großteils selbst einwickelte Lösungen, die auf Grund der Möglichkeit der Gefährdung von Leib und Leben ruft nach entsprechend abgesicherten und innovativen Lösungen für dieses Problem.