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Grundlagen der Bemessung im Holzbau. Beispiele aus der Praxis.

KURT POCKIngenieurkonsulent für Bauingenieurwesen

kurtpock.at

KPZT |proHolz_180927 | kurtpock.at | 1

kurtpock.at

nebenberufliche Lehrtätigkeit

Ingenieurbüro für Bauingenieurwesen…ein Spezialgebiet Holzbau…

Universitätslehrgang fürHolzbaukultur

.SRB Strausberg | Berlin

B | VI-Engineers A | Pesendorfer und Machalek pumar-architekten

STA Stammersdorf | Wien

Grundlagen der Bemessung im Holzbau. Beispiele aus der Praxis.

kurtpock.at

Brandschutz

Bauphysik (Schallschutz, Feuchteschutz, etc.)

Gebäudeaussteifung Aussteifungskonzept als wesentlicher Teil des Tragwerksentwurfs

…beschäftigen uns derzeit im Büro am meisten…

behandelte Themen.

– Einwirkungen und BemessungssituationenHorizontallasten

Nachweise [Schwingung]

– Sicherheitskonzept

– Kräfteverlauf

– Mindestaussteifung

– Lastableitungs- und Aussteifungskonzept

– Gebaute Beispiele

Literatur .

Einwirkungen und Bemessungssituationen

Einwirkungen auf Tragwerke

Kombinationsbeiwerte

Einwirkungen und Bemessungssituationenhorizontal

Erdbeben

Horizontallast aus Nutzlast (Bremslast)

Imperfektionen (außerplanmäßige Schiefstellung)

Anprall

WindStatische Horizontale Ersatzlast

Windlast mit Exzentrizität [1]

[1] Wallner-Novak M., Koppelhuber J., Pock K. Brettsperrholz Bemessung, Pro Holz 2013

Erdbeben- vereinfachtes AntwortspektrenverfahrenStatische Horizontale Ersatzlast

Ersatzstab mit der Verteilung der Ersatzkraft über die Gebäudehöhe [1]

Seismische Aktivitäten in Europax

Erdbebengefährdung Österreichsx

Erdbebengefährdung ÖsterreichsON B 1998-1:2011 Anhang A, (normativ)

Imperfektionen (außerplanmäßige Schiefstellung)bewirkt ständige und veränderliche Horizontalkräfte im Tragwerk

Größenordnung Schiefstellung (Theta) / Ersatzkraft H

ÖNORM EN 1992-1-1

Sicherheitskonzept

Das Sicherheitsniveau ist immer eine gesellschaftspolitische Frage

Die grundlegende Frage ist: „Ist das sicher genug“

Grenzzustand der Tragfähigkeit

ÖN EN/B 1990

Grenzzustand der GebrauchstauglichkeitÖN EN/B 1990

SicherheitskonzeptSemi-probabilistisches Sicherheitskonzept

E EinwirkungR Resistance = Widerstand

INDIZESk charakteristischer Wert (in der Regel 5%-Fraktilwert ohne Teilsicherheiten) M das Material betreffend

Im Bauwesen wird im Regelfall eine Versagenswahrscheinlichkeit von 1*10-6 (1/1.000.000) akzeptiert. von 1 Million gleichartigen und gleichbelasteten Bauteilen darf ein Bauteil versagen.

Quelle: Steinbrecher, TU Cottbus

Charakteristische MaterialeigenschaftenFraktil (Quantil)-werte

X05 … 5% Faktilwert Tragfähigkeit ULS Kaltbemessung z.B. fm,k

X20 … 20% Faktilwert Tragfähigkeit ULS Brandbemessung X20 = X05 * kfi

Xmean … 50% Faktilwert Gebrauchstauglichkeit SLS

Quelle: Neuhaus 2009

SicherheitskonzepteGegenüberstellung

Quelle [134] Wallner, 2013

Wie groß ist die Sicherheitszahl im Holzbau?

ÖN EN 1995-1-1

Quelle: Informationsdienst Holz, Bemessungen nach EN 1995-1-1,Mai 1995

ÖN EN 1995-1-1

Quelle: Informationsdienst Holz, Bemessungen nach EN 1995-1-1,Mai 1995

Grenzzustände der GebrauchstauglichkeitSchwingung | Steifigkeitskriterium

Durchbiegung unter Einzellast 1kN auf einen definierten, mitwirkenden DeckenstreifenSchwingungsklasse I w < 0,25mmSchwingungsklasse II w < 0,50mm

Grenzzustände der GebrauchstauglichkeitSchwingung

Für die Nachweisführung sind zwei Kriterien bezüglich der ersten Eigenfrequenz undder Steifigkeit der Decke (Durchbiegung infolge einer Einheitslast) zu erfüllen.

Liegt die erste Eigenfrequenz unter dem Grenzwert, kann nach Hamm und Richter bei schwerenDecken durch Einhaltung einer Grenzbeschleunigung der Nutzungskomfort gewahrt bleiben

Grenzzustände der GebrauchstauglichkeitSchwingung | Prüfung mit dem Bauherren

.Die Gebrauchstauglichkeit ist im Gegensatz zur Tragfähigkeit in gewissen Grenzen mit dem Bauherren vereinbar.

Foto: Test der Deckenelemente für die ENS MotoGPTM (mobiler Bau)

Kräfteverlauf

Kräfteverlauf.

Aus einem Winddruck resultierende Horizontalkräfte je Geschoss mit Belastung der Wandscheiben in den einzelnen Geschossen [1]

Kräfteverlauf.

Kräfteverlauf je Geschoss mit Vertikallasten [1]

Für die Dimensionierung der Verbindungsmittel ist entscheidend aus welcher Bemessungssituation die Lasten kommen:

_ Ständige Bemessungssituation (übliche Nutzung)_Außergewöhnliche Bemessungssituation_Bemessungssituationen mit Erdbeben

EN 1990 3.2 [6]

Kräfteverlauf.

Aussteifungskonzept für Wind auf Giebel- bzw. Traufseite. [3]

[3] Hrsg: Bund deutscher Zimmermeister: Holzrahmenbau, 2.Auflage 1992, Bruderverlage Karlsruhe

Mindestaussteifung

MindestaussteifungRegel zur Erhaltung der Translations- und Rotationsstabilität

3 Scheiben

2 Richtungen

2 Schnittpunkte

Verschiebliche SystemeRegel nicht erfüllt

3 Scheiben

2 Richtungen

2 Schnittpunkte

Kunstprojekt

Ai Wei-Wei: Template; Documenta, Kassel 2007

KunstprojektLabiles System – Rotationsstabilität nicht gegeben

Ai Wei-Wei: Template; Documenta, Kassel 2007

3 Scheiben2 Richtungen2 Schnittpunkte

geometrische Aufteilung der Wandscheiben

Wandscheiben - Grundrisseungünstige Anordnungen

Wandscheiben - Grundrissegeeignete Anordnungen

Lastableitungs- und Aussteifungskonzept

zwei Aussteifungskonzepte

aussteifende Wandscheiben,verteilende Deckenscheiben,

Außenwände als Pendelstützen

aussteifende (Versorgungs-) Kerne,aussteifende Deckenscheiben

Aussteifungskonzept

Riebenbauer HHT 2008

Holzmassivbauweise (BSP)

Wandscheiben

Wandscheibe Holzmassivbauwandnach [1]

AussteifungskonzeptHolzrahmenbauweise | Nachweise Übersicht

Schubfeldmodell Holzrahmenbaunach EC 5

Verteilung der Einwirkungen auf die WandscheibenFormeln

Verteilung der Einwirkungen auf die WandscheibenScheibensteifigkeit

BrettsperrholzScheibensteifigkeit B ~ l1,5

Vorschlag in Brettsperrholz Bemessung [1] unter 10.5.2

Holzrahmenbau Scheibensteifigkeit B = l1

VergleichBetonbauScheibensteifigkeit B = l3

Deckenscheiben

DeckenscheibeVersagensmechanismen von Deckenscheiben durch Schub und Biegebelastung

Darstellung der Verformung nicht gekoppelter Elemente

DeckenscheibeFugenausbildung- Schubverbund

Vorabschätzung Richtwerte Schwingung als Kriterium

Flipchart

Decken Brettsperrholz h

h Unterzüge Holz

h Unterzüge Stahl (HEB)

Vorabschätzung Richtwerte aus umgesetzten Objekten

[2] Wallner-Novak M., Augustin J.,Koppelhuber J., Pock K. Brettsperrholz Bemessung Band II, Pro Holz 2018

Beispiele

Aussteifungskonzepte

aussteifende (Versorgungs-) Kerne,aussteifende Deckenscheiben,

Beispiele

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mineroom Leoben StudierendenheimMontage Deckenelemente

mineroom Leoben Studierendenheimtragende Struktur Erdgeschoß Montage Unterzüge

mineroom Leoben StudierendenheimMontage Wandelemente

mineroom Leoben StudierendenheimHRB Außenwände Werksfertigung WHSB | Weissenseer

AussteifungskonzepteCampus Kuchl

AussteifungskonzepteCampus Kuchl A | Dietrich Untertrifaller T | KPZT

Versorgungskern (STB)

Campus KuchlA| Dietrich | Untertrifaller T| KPZT

Campus KuchlAussteifungskonzept

>KPZT |proHolz_180927 | kurtpock.at | 79

Campus KuchlZugverankerung BSP Scheibe KLH 162 5s – SFS WS-T 7/153

Campus KuchlSchubverankerung

TITAN - Scherwinkel Holz–BetonTITAN - Scherwinkel Holz–Beton

Schubverankerungbeispielhafte Möglichkeiten

TITAN - Scherwinkel Holz–HolzTITAN - Scherwinkel Holz–Holz

Zugverankerunghochbelasteter Anschluss auf Stahlbeton Nagelplatte + Schweißgrund

mineroom Leoben StudierendenheimSchweißgründe

Aussteifungskonzepte

aussteifende (Versorgungs-) Kerne,aussteifende Deckenscheiben

Beispiele

AussteifungskonzepteGleis 21, Wien Bahnhofsviertel

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Aussteifende STB Kerne, Holz Beton Verbunddecken (HBV) Holz Sicht

Holzrahmenbauwände als Skelettstruktur

A | einszueins architektenT | GG Ingenieure + KPZT

Foto: Jansen | WHSB | weissenseer.com

Sporthalle und Mehrzweckgebäude der Mittelschule Klaus -Weiler-FraxernA | Dietrich Untertrifaller T | KPZT

DeckenscheibeSporthalle und Mehrzweckgebäude Klaus

DeckenscheibeBSP auf Träger | eingelassene Decklage (Holzwerkstoffplatte) „Falzbrett“

Deckenscheibeeingelassene Decklage (Holzwerkstoffplatte) „Falzbrett“

Wandscheibe Holzmassivbauwandnach [1]

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