kompetenz in sachen holzbau - dr.-ing. h. schopbach 1 · 2015. 2. 6. · 1 ef 4 verbindungsmittel...

Dr.-Ing. H. Schopbach 1


4-1 Charakteristische Nageltragfähigkeit pro Scherfuge

4-2 Charakteristische Klammertragfähigkeit pro Scherfuge

4-3 Charakteristische Schraubentragfähigkeit pro Scherfuge

4-4 Charakteristische Stabdübel und Passbolzentragfähigkeit

pro Scherfuge

4-5 Mindestabstände von stiftförmigen Verbindungsmitteln

4-6 Effektiv wirksame Verbindungsmittelanzahl

4-7 Charakteristische Zugtragfähigkeit von Verbindungsmitteln

4-8 Charakteristische Tragfähigkeit kombiniert beanspruchter

Verbindungsmittel

4-9 Charakteristische Ring- und Scheibendübeltragfähigkeit

(Typen A1 und B1)

4-10 Charakteristische Scheibendübeltragfähigkeit (Typ C)

4-11 Zimmermannsmäßige Verbindungen – Versätze

4 Verbindungsmittel und Verbindungen


• Starre VerbindungenKlebungen

• Nachgiebige Verbindungen

Trag- und Verformungsverhalten

Die Steigung der Last-

Verschiebungskurve ist ein

Maß für die Steifigkeit.



Einzuhaltende Mindestabstände

Unzureichender Abstand

zum Hirnholz

Unzureichender Abstand

untereinander

Ausreichender Abstand

untereinander



Mögliche Verbindungsmittelanordnung

Vorteilig bei Nagelverbindungen



Stabdübel, Passbolzen, Bolzen, Gewindestangen,

Schrauben mit d > 6 mm

Kraftangriff schräg zur Faser

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

0 15 30 45 60 75 90

Winkel (°)

d = 6 mm

d = 30 mm

d = 6 mmd = 30 mm

Laubholz

Nadelholz

fh,αααα

fh,0000



Verbindungsmittel hintereinander

� Spaltgefahr!

Reduktion der wirksamen Verbindungsmittelanzahl nef



Wirksame Anzahl stiftförmiger Verbindungsmittel

ef 0,9 14

n90

n min nvorh. a90 90n

13 d

α α

−= × + ×

⋅⋅

0

1

2

3

4

5

6

5 10 15 20

Verbindungsmittelabstand a

n n = 3

n = 4

n = 2

n = 5

n = 6

1

ef


Stabdübel, Passbolzen, Bolzen, Schrauben d > 6 mm

Verbindungsmittelabstand a1 (Kraft in Faserrichtung)

Anzahl 5d 6d 7d 8d 9d 10d 11d 12d 13d 14d 15d 16d 17d 18d 19d 20d

2 1,47 1,54 1,60 1,65 1,70 1,75 1,79 1,83 1,87 1,90 1,93 1,97 2,00

3 2,12 2,22 2,30 2,38 2,45 2,52 2,58 2,63 2,69 2,74 2,79 2,83 2,87 2,92 2,96 2,99

4 2,74 2,87 2,98 3,08 3,18 3,26 3,34 3,41 3,48 3,55 3,61 3,67 3,72 3,78 3,83 3,88

5 3,35 3,51 3,65 3,77 3,88 3,99 4,08 4,17 4,26 4,34 4,41 4,48 4,55 4,62 4,68 4,74

6 3,95 4,13 4,30 4,44 4,58 4,70 4,81 4,92 5,02 5,11 5,20 5,28 5,36 5,44 5,51 5,59

7 4,54 4,75 4,94 5,10 5,26 5,40 5,53 5,65 5,76 5,87 5,97 6,07 6,16 6,25 6,34 6,42

8 5,12 5,36 5,57 5,76 5,93 6,09 6,23 6,37 6,50 6,62 6,73 6,84 6,95 7,05 7,14 7,24


Wirksame Anzahl von hintereinander liegenden Verbindungsmitteln



Stiftförmige Verbindungsmittel

• Eindrückungen im Holz

Lochleibungsfestigkeit

- Rohdichte

- vorgebohrt / nicht vg.

- VB.-Durchmesser

- Kraft-/ Faserrichtung

• Biegeverformung des Stiftes

Fließmoment

- Zugfestigkeit Stahl

- VB.-Durchmesser



Versagensfälle bei Nägeln



a

b

Lochleibungsversagen Teil 1 bzw. Teil 2

Versagensfälle einschnittiger Verbindungen (Johansen)



a

b

cLochleibungsversagen Teil 1 und Teil 2




d

e

Lochleibungsversagen Teil 1 bzw. Teil 2, Fließgelenk Stift




d

e

fZwei Fließgelenke im Stift




Versagensfälle einschnittiger Verbindungen

a c

b d

f e

Stiftförmige Verbindungen Holz-Holz



Tragfähigkeit einschnittiger Verbindungen

a c

b d

f e


= ⋅ ⋅v,Rk h,1,k 1F f t d

= ⋅ ⋅v,Rk h,2,k 2F f t d

2 2h,1,k 1 ax,Rk2 2 2 2

v,Rk1 1 1 1

f t d Ft t t tF 1

1 t t t t 4

2 3 ⋅ ⋅ = β + 2β + + + β − β 1+ + + β

y,Rkh,1,k 1 ax,Rkv,Rk 2

h,1,k 1

4 (2 ) Mf t d FF 1,05 2 (1 )

2 4f d t

⋅ β ⋅ + β ⋅⋅ ⋅ = ⋅ ⋅β ⋅ + β + − β +

+ β ⋅ ⋅

y,Rkh,1,k 2 ax,Rk2v,Rk 2

h,1,k 2

4 (1 2 ) Mf t d FF 1,05 2 (1 )

1 2 4f d t

β ⋅ + β ⋅⋅ ⋅ = ⋅ β ⋅ + β + − β +

+ β ⋅ ⋅

v,Rk y,Rk h,1,k2

F 1,15 2 M f d1

⋅β= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

+ β

+ax,RkF

4



Vereinfachung:Holzteile so dick, dass Versagensfall f eintritt:

v ,Rk y,Rk h,k2

F 2 M f d1

β

β

⋅= ⋅ ⋅ ⋅

+



My,Rk = Char. Wert des Fließmomentes Stahl

z.B. 0,3 · fu,k · d2,6 (Stabdübel, Nägel etc.)fu,k = Zugfestigkeit Stahl

fh,k = Char. Wert der Lochleibungsfestigkeit Holz

z.B. 0,082 · (1-0,01d) · ρk · d-0,3 (vorgeb. VBM)

d = Verbindungsmitteldurchmesser


Mindestholzdicken Seitenhölzer:

y ,Rk1 1,req

h,1,k

Mt t 1,15 2 2

f d

β

β

≥ = ⋅ ⋅ + ⋅ 1+ ⋅

y ,Rk2 2,req

h,2,k

M1t t 1,15 2 2

f dβ

≥ = ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅1+

Mindestholzdicke Mittelholz:

y ,Rk2 2,req

h,2,k

M4t t 1,15

f dβ

≥ = ⋅ ⋅ ⋅1+

Charakteristische Tragfähigkeit



Werden die geforderten Mindestholzdicken nicht

eingehalten, muss Fv,Rk mit dem Verhältniswert t1/t1,req

bzw. t2/t2,req abgemindert werden!

1 1,reqv ,Rk v ,Rk

2 2,req

t / tF F min

t / t

= ⋅

Charakteristische Tragfähigkeit



Auswirkungen der Vereinfachung



modv ,Rd v ,Rk

M

kF F

γ= ⋅

mit γM = 1,1 (vereinfachter Nachweis)

Gehri, 1981

Bemessungswert der Tragfähigkeit



BeispielaufgabeTragfähigkeit eines Stabdübels

Zugstab 100/200 mm, NH C24

Laschen 2 × 60/200 mm, NH C24

NKL 1, KLED = mittel

Stabdübel, ∅ 10 mm, Stahlgüte S 235

Tragfähigkeit Fv,Rk (α = 0): 4.713 N

Voraussetzungen:

Seitenholzdicke > 51 mm �

Mittelholzdicke > 42 mm �

Stabdübeltragfähigkeit Fv,Rd:

4.713 N × 2 × 0,8/1,1 = 6.855 N


Animation: F. Colling / K. Riedel

Einhängeeffekt (Seileffekt)



Erhöhung der charakteristischen Tragfähigkeit Fv,Rk

Einhängeeffekt (Seileffekt)



Mindestholzdicke wegen Spaltgefahr

Nicht vorgebohrte Nagelverbindungen

Wegen der Spaltgefahr bei Nagelverbindungen ohne

vorbohren sind folgende Mindestholzdicken stetseinzuhalten:

=

− × ρreq

k

14dt max

(13d 30) / 200



Mindestholzdicke


Für Bauteile aus Kiefernholz:

=

− × ρreq

k

7dt max

(13d 30) / 400



Mindestholzdicke


Diese Mindestdicke gilt auch für Bauteile aus

anderen Nadelholzarten, falls die Mindest-

nagelabstände zum Rand rechtwinklig zur

Faser mindestens 10 d (für ρk ≤ 420 kg/m3)

bzw. 14 d für 420 kg/m3 < ρk < 500 kg/m3

betragen.



Mindestholzdicke Dachlatte 30 x 50 mm

(Na 3,4 x 80 mm, ohne vorbohren): 14 x 3,4 = 48 mm!

Ausnahme bei Dachlatten

EC5-1-1/NA: NDP Zu 8.3.1.2(7)

Die Anwendungsregel 8.3.1.2(6) darf für

Schalungen, Trag- oder Konterlattung und die

Zwischenanschlüsse von Windrispen, sowie von

Querriegeln auf Rahmenhölzern für alle Holzarten

angewendet werden, wenn diese Bauteile

insgesamt mit mindestens zwei Nägeln

angeschlossen sind.



5 Bemessungsbeispiel Nagelverbindung


5 Bemessungsbeispiel Nagelverbindung

N

Lasche

einteiliger Zugstab

Lasche

N/2

N/2

N/2

N/2

N/2

N/2

e


5 Bemessungsbeispiel Stabdübelverbindung


5 Bemessungsbeispiel Ringdübel Typ A1


5 Bemessungsbeispiel Scheibendübel Typ C10

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