Bauforschung

Einspannung von Holzstützen durchVerguss im Betonfundament

Untersuchungsstufe II

F 1797

Fraunhofer IRB Verlag

F 1797

Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopiedes Abschlußberichtes einer vom Bundesmini sterium fürVerkehr, Bau- und Wohnungswesen -BMVBW- geför-derten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeitenthaltenen Darstellungen und Empfehlungen gebendie fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diesewerden hier unverändert wiedergegeben, sie gebennicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebersoder des Herausgebers wieder.

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EINSPANNUNG VON HOLZSTUTZEN DURCH VERGUSS

IM BETONFUNDAMENT

Untersuchungen

durchgeführt im Auftrag der Entwicklungsmeinschaft

Holzbau (EGH) in der Deutschen Gesellschaft für Holz-

forschung e.V.

mit Förderung durch das Bundesministerium für Raum-

ordnung, Bauwesen und Städtebau, Bonn

am Lehrstuhl für Baukonstruktion und Holzbau

Technische Universität München

1981

Sachbearbeiter:Leiter:

Prof.Dr.-Ing.B.Heimeshoff Dipl.-Ing. W. Eglinger

1

Ermittlung des Verhaltens von in Betonfundamenten

eingegossenen und eingespannten Holzstützen.

Untersuchungsstufe II

Inhaltsangabe

1 Einleitung

2. Aufgabenstellung und angestrebtes Ergebnis

3. Messung der Holzfeuchtigkeit im eingegossenen Bereichder Stützen

3.1 Ausführung der Modellstützen

3.2 Meßvorrichtung zur Bestimmung der Holzfeuchtigkeit

3.3 Ummantelung des Stützenfußes

3.4 Ausgangsholzfeuchtigkeit und Lagerungsbedingungen

3.5 Ergebnisse der Holzfeuchtigkeitsmessung

3.6 Folgerungen aus den Versuchsergebnissen

4. Verformungen und aufnehmbare Lasten eingespannterStützen mit wirklichkeitsnahen Abmessungen

4.1 Ausführung der Stützen

4.2 Versuchseinrichtung

4.3 Versuchsdurchführung

4.4 Ergebnisse und Folgerungen

4.5 Vorschlag für ein Berechnungsverfahren

5. Zusammenfassüng

6. Literaturangabe

2

1. EINLEITUNG

Aufbauend auf den Ergenissen der Untersuchungsstufe I [1]

des oben genannten Forschungsvorhabens, in der Witterungs-

und Belastungsversuche an kleinen Modellkörpern durchgeführt

wurden, sah die Stufe II Versuche an Stützen mit wirklich-

keitsnahen Abmessungen vor. Dabei wurde die Tauglichkeit der

Stützenfußummantelung untersucht, und es wurde versucht, ein

möglichst zutreffendes Bemessungsverfahren für die Stützen-

einspannung zu entwickeln.

2. PROBLEMSTELLUNG UND ANGESTREBTES ERGEBNIS

Bei den Untersuchungen waren insgesamt zwei Forderungen zu

erfüllen:

- Schutz der eingegossenen Stützen vor Durchfeuchtung von

außen. Dies sollte durch Messung der Holzfeuchtigkeit

über einen längeren Zeitraum im eingegossenen Bereich an

Modellstützen sichergestellt werden;

- eine wirklichkeitsnahe Ermittlung des Trag- und Verfor-

mungsverhaltens der Stützen im Einspannungsbereich. Dazu

wurden Belastungsversuche bis zum Bruch an Stützen mit

realen Abmessungen durchgeführt. Damit war ein Bemessungs-

verfahren für die erforderliche Einspanntiefe zu entwik-

keln.

2.1 SCHUTZ DES STÜTZENFUSSES VOR DURCHFEUCHTUNG VON AUSSEN

Ausgehend von den Ergebnissen der Untersuchungsstufe I wur-

den aus dem handelsüblichen Angebot drei Beschichtungsmate-

rialien ausgesucht, die an jeweils 4 Modellstützen erprobt

wurden.

2.2 BEANSPRUCHUNG UNTER BELASTUNG

Um das Verhalten der Fußeinspannung unter Belastung zu er-

mitteln, wurden Stützen aus Brettschichtholz mit Querschnitts

abmessungen b/d = 16/16, 16/36 und 16/50 hergestellt, wobei

je Querschnitt 4 bis 5 Prüfkörper untersucht wurden.

Die Einbindetiefe wurde einheitlich mit 2 d angesetzt. Die-

ser Wert resultiert aus den Versuchen der Untersuchungsstufe I,

wo sich gezeigt hatte, daß bei geringeren Einspanntiefen die

Prüfkörper aus dem Köcher herausgezogen wurden.

Die Stützen wurden mit einer Einzellast belastet, die am

Stützenfuß ein Biegemoment und eine Querkraft bewirkte. Da-

bei wurden für verschiedene Laststufen Verformungen an mehre-

ren Stellen gemessen. (s. Versuchsaufbau)

2.3 ANGESTREBTES ERGEBNIS

Ziel der Untersuchungsstufe II des Forschungsvorhabens war

es, geeignete Materialien und Beschichtungsmethoden für die

Stützenfußummantelung zu finden, um ein Eindringen von Feuch-

tigkeit in die Holzstütze zu verhindern und eine dauerhafte,

kraftschlüssige Verbindung zwischen Betonfundament und Holz-

stütze zu gewährleisten.

Weiterhin sollte unter Beachtung der Versuchsergebnisse ein

Rechenverfahren ausgearbeitet werden, das der Bemessung der

Stützeneinspannung zugrundegelegt werden kann.

4

3. MESSUNG DER HOLZFEUCHTIGKEIT IM EINGEGOSSENEN BEREICH

DER STUTZEN

3.1 AUSFUHRUNG DER MODELLSTUTZEN

Die Ausführung der Stützen entsprach denjenigen, von Unter-

suchungsstufe I. Die insgesamt 12 Modellstützen aus Brett-

schichtholz mit einem Querschnitt von 6/6 cm und einer Länge

von1,0 m wurden nach der Ummantelung des Stützenfußes mit

glasfaserverstärktem Kunstharz mittels Zementmörtel in die

Köcher der Betonwürfel eingegossen.

An die Qualität des Betons der Fundamentwürfel wurden keine

besonderen Anforderungen gestellt. Es sollte ein üblicher

Fundamentbeton der Festigkeitsklasse B 15 verwendet werden.

Um bei der relativ geringen Stützlänge einen Feuchtigkeits-

austritt über die Hirnholzflächen möglichst gering zu halten,

wurden diese mit Epoxidharz abgedichtet.

Die Abmessungen sind aus Bild 1 zu entnehmen!

3.2 MESSVORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG DER HOLZFEUCHTIGKEIT

Auch bei der Wahl der Meßvorrichtung konnte weitgehend auf

die Erfahrungen der Untersuchungsstufe I zurückgegriffen

werden.

Zur Bestimmung der Holzfeuchtigkeit wurde ein elektrisches

Meßgerät verwendet, das auf dem Prinzip der Widerstandsmes°

sung beruht. Als Elektroden dienten Messingschrauben 1,7/10

mit Rundkopf nach DIN 96. Die Schrauben wurden von außen in

das Holz eingeschraubt und die Meßkabel in den Schlitz des

Schraubenkopfes eingelötet.

Bild 1: Modellstützen zur Messung der Holzfeuchtigkeit

Anschluß am Holz ->feuchtemeßgerät

Stützenummantelungaus glasfaserver -stärktem Kunstharz

Elektroden zurMessung derHolzfeuchtigkeit

8N

6

Der Abstand der Messingschrauben mit e = 20 mm entspricht

dem Elektrodenabstand des verwendeten Meßgerätes (Lignometer

H 30). Die Messung der Holzfeuchtigkeit erfolgte rechtwink-

lig zur Faserrichtung des Holzes.

Die Schraubenköpfe mit dem eingelöteten Meßkabel wurde mit

Epoxidharz vergossen.

Um weitgehend den gesamten eingegossenen Bereich des Stützen-

fußes zu erfassen, wurdenpro Stütze zwei Meßstellen angeord-

net. Bei einer Stützeneinbindetiefe von h = 12 cm liegt die

Meßstelle 1 h/6 = 2,0 cm vom Stützenende entfernt, die Meß-

stelle 2 befindet sich im Abstand h/3 = 4 cm unter der Funda-

mentoberkante.

Die Lage der Meßstrecken im eingegossenen Stützenteil zeigt

Bild 2

Stütze ausBrett schi cht-holz

Meßkabel

Vergußmörtel

:

ItMc)

10 10

20

60

200

Betont undament

101

200

10

60

2010

0

Bild 2: Lage der Meßstellen zur Bestimmung der Holzfeuchtigkeit

7

3.3 UMMANTELUNG DES STUTZENFUSSES

Der Schutz des Stützenfußes vor einer Durchfeuchtung von

außen soll durch eine Beschichtung des Holzes erreicht

werden. Um Zugkräfte in der Kunstharzbeschichtung infolge

Quellen des Holzes ohne Rißbildung in der Ummantelung auf-

nehmen zu können, wurde eine Verstärkung mit Glasfaser-

schnipseln vorgesehen.

Die Kanten wurden im Einspannbereich nicht abgerundet

(Arbeitsersparnis).

Für die Beschichtung wurden folgende Materialien verwendet:

Material A : Zwei-Komponenten

Teerepoxidharz Krautoxin 1483 (Krautolwerke)

B : Zwei-Komponenten

Epoxidharz Wevo EP 20 + Härter B 20

(Klemmtechnik)

C : Polyesterharz + Härter (Follmann u. Co)

Auf das Hirnholz und den Schaft der Stütze wurde jeweils

ein zweimaliger Anstrich mit dem Pinsel aufgebracht, wobei

dem Harz ca. 2,5 - 5% Gewichtsanteile Glasfaserschnipsel

(2 - 3 cm lang) beigemengt wurden. Bei diesem Mischverhält-

nis war eine gute Streichfähigkeit gewährleistet.

Der zeitliche Abstand der Anstriche wurde jeweils der Empfeh-

lung der Hersteller entnommen.

Eine Unverträglichkeit von den genannten Materialien mit den

üblicherweise verwendeten Holzschutzmitteln ist nach den An-

gaben der Hersteller aufgrund ihrer Erfahrungen nicht zu be-

fürchten. Versuche dazu werden jedoch noch durchgeführt.

8

3.4 AUSGANGSHOLZFEUCHTIGKEIT UND LAGERUNGSBEDINGUNGEN

Die Ausgangsholzfeuchte der Modellstützen betrug 7 - 8%.

Sie wurden im Gegensatz zur Untersuchungsstufe I alle im

Normklima mit Lufttemperatur T = 20°C

und Luftfeuchtigkeit w = 65 %

aufbewahrt.

Bei jeweils der Hälfte der Probekörper standen die Fundament-

würfel bis zu einer maximalen Höhe von 14 cm im Wasser.Dadurch

lag die Luftfeuchtigkeit im Bereich der Fundamentoberkante

höher als im übrigen Raum.

3.5 ERGEBNISSE DER HOLZFEUCHTIGKEITSMESSUNG

(Anlage 1 - 3)

Die Messung der Holzfeuchtigkeit vor dem Verguß der Stützen

in die Betonwürfel zeigte, daß durch den Beschichtungsvorgang

mit Material A und C bereits eine Zunahme des Feuchtigkeits-

gehaltes im Bereich der Meßstelle 1 meßbar war,während bei Mate-

rial B keine Feuchtigkeitsaufnahme festgestellt wurde.

Aus dem Verguß mit Zementmörtel resultierte ein weiterer An-

stieg der Holzfeuchtigkeitswerte. Etwa eine Woche nach dem

Verguß betrug die Zunahme der Holzfeuchtigkeit

bei Material A:o u = 1 - 2%

bei Material B:o u = 0 - 2,5%

bei Material C:o u = 0 - 2,5%

Nach siebenmonatiger Lagerung wurden als "Endwerte" folgende

Holzfeuchtigkeiten gemessen:

Material A:

im Trockenen: u = 12,5 - 14,5 %

im Wasser . u = 13,0 - 14,5 %

9

Material B:

im Trockenen: u = 11,0 - 11,5 %

im Wasser u = 12,0 - 13,0 %

Material C:

im Trockenen: u = 12,0 - 12,5 %

im Wasser u = nicht mehr meßbar.

Eine Kontrolle nach 11 Monaten ergab keine wesentliche Ände-

rung!

Bei allen Modellstützen, die mit Material A und B beschich-

tet waren, konnte weder an den unbewehrten Betonwürfeln,

noch am Vergußmörtel eine Rißbildung beobachtet werden. Die

kraftschlüssige Verbindung zwischen Stütze und Fundament

war während des gesamten Beobachtungszeitraumes voll gewähr-

leistet.

Hingegen zeigten die Betonwürfel der Stützen, die mit Mate-

rial C beschichtet waren nach etwa dreimonatiger Einstel-

lung im Wasser Rißbildungen; sodann wurden die Würfel nach

allen vier Ecken hin gesprengt, so daß die Holzstütze un-

mittelbar im Wasser stand. Das Beschichtungsmaterial wurde

so spröde, daß es abzublättern begann.

3.6 FOLGERUNGEN AUS DEN VERSUCHSERGEBNISSEN

Die Versuche haben gezeigt, daß eine Beschichtung mit Mate-

rial A und B (Epoxidharz) geeignet ist, die Stütze vor

Feuchtigkeit zu schützen. Eine Beimengung von Glasfaser-

schnipseln, wie oben beschrieben, ist notwendig und vom Ar-

beitsaufwand vertretbar.

Eine Beschichtung mit Polyesterharz (Material C) ist auf-

grund der großen Sprödigkeit nicht geeignet, eine Feuchtig-

keitsaufnahme wirksam zu verhindern.

Um eine einwandfreie, lückenlose Beschichtung zu garantieren

und sämtliche Risiken auszuschalten, wird die Einhaltung fol-

gender Maßnahmen empfohlen:

- Die Beschichtung darf nur von erfahrenen Firmen aufge-

bracht werden. Es erscheint zweckmäßig, die Ausführung

auf die Firmen mit Leimgenehmigung zu beschränken.

- Diese Art der Einspannung darf nur angewendet werden für

Stützen, die nicht unmittelbar der Witterung ausgesetzt

sind,

- die im Einspannbereich nicht durch Biegemomente aus

ständigen Lasten beansprucht werden

- und deren Fundamentsohle mindestens ca. 0,5 m über dem

höchsten Grundwasserstand liegt.

- Die Höhe der Beschichtung muß bis Oberkante Fertigfußbo-

den, mindestens aber 5 cm über Köcheroberkante geführt

werden.

- Als alternative Schutzmaßnahme soll eine verschweißte, in

das Köcherfundament einbetonierte Blechummantelung mit

Blechstärken von 1 bis 2 mm gelten, die dann mit dem Be-

schichtungsmaterial ausgegossen wird. Um einen ausreichen-

den allseitigen Schutz zu gewährleisten, ist als Unter-

schicht Quarzsand (etwa 0,5 cm dick) vorzusehen.

. VERFORMUNGEN UND AUFNEHMBARE LASTEN VON EINGESPANNTEN

STÜTZEN MIT WIRKLICHKEITSNAHEN ABMESSUNGEN

4.1 AUSFÜHRUNG DER STÜTZEN

Für die Belastungsversuche wurden brettschichtverleimte Stüt-

zen der Güteklasse I mit den Querschnittsabmessungen b/d

= 16/16, 16/36 und 16/50 und einer Länge von 2,0 bzw. 3,0 m

verwendet.

Die Beschichtung des Stützenfußes erfolgte entsprechend Ab-

schnitt 3.3 mit Epoxidharz.

Je Querschnitt wurden 4 bzw. 5 Versuche durchgeführt.

Aufgrund der Ergebnisse der Untersuchungsstufe I bezüglich

der Einspanntiefe wurden alle Versuche mit der Einspanntiefe

von t = 2d ausgeführt. (Geringere Tiefen führten häufig zum

Herausziehen aus dem Köcher).

4.2 VERSUCHSEINRICHTUNG

Am Stützenfuß einer eingespannten Stütze treten Biegemomente

auf, welche über das Fundament in dem Baugrund einzuleiten

sind. Bei den vorliegenden Untersuchungen war die Übertra-

gung der Momentenbeanspruchung von der Stütze auf das Funda-

ment von Interesse.

Um die bei den vorhandenen Querschnitten auftretenden großen

Schnittgrößen aufbringen zu können und einen wirtschaftlichen

Versuchsablauf zu ermöglichen, wurde eine horizontale Anord-

nung der Stütze gewählt, wobei die Kräfte vertikal aufge-

bracht werden konnten.

Ansicht und Schnitt der Versuchseinrichtung für die Stütze

16/50 sind in Bild 3 und 4 dargestellt.

Für die weiteren Serien mit geringeren Stützenabmessungen

(16/36 bzw. 16/16), wurde das obere U-Profil entsprechend

tiefer gesetzt, so daß es wieder mit den außen angeschweiß-

ten Winkelprofilen verschraubt werden konnte.

Das Stahlbetonfundament wurde durch den Stahlköcher simu-

liert, wobei die Versuchsstützen mit einer 5 cm starken Be-

tonschicht in den Köcher eingegossen wurden. Der Beton mit

Zuschlagstoffen der Korngruppe 0/4 ( 70%) und 4/8 (30%) ent-

sprach einem B 25. Die Erhärtungszeit betrug acht Tage, die

fr'e e ±---e e e

V 25

IL_

41

0

ANSICHTA-306-4 1/ 11

2/ /4,V/rohe Schraube M 24 A is

1000 500 500

Bild 3: Versuchsanordnung für die Belastungsversuche

Verformungsmessung:

Kraftmessung

Cco^

Schnitt A-A

zso —711--

386 —^

Bild 4: Querschnitt der Versuchsanordnung

7 -Tage Würfelfestigkeit lag zwischen 21 - 26 N/mm2.

Durch die vertikale Belastung und die gelenkigen Auflage-

rungen an den Enden war es ohne weitere Maßnahmen möglich,

die erforderlichen Lasten bis zum Bruch aufzubringen.

Gemessen wurden die Durchbiegung des Stahlköchers an den Ein

-spannstelle , die Eindrückung am Köcher , die Ein

-drückung am Auflager 3 und die Durchbiegung in Stützen

-mitte. (4

Aufgrund der sehr viel größeren Steifigkeit des Stahlkastens

gegenüber der Holzstütze wurde die Verbiegung des Kastens

rechnerisch vernachlässigt. Die tatsächliche Verformung am

Stützenkopf läßt sich aus den gemessenen Verformungen

v 1 , v2 und v3 ermitteln. Die Größe der für die Stütze wirk-

samen Einzellast wurde mittels einer Kraftmeßdose festge-

stellt, die unter einer Stahlplatte 18/28 cm am Auflager,

Pkt. II, eingebaut war.

4.3 VERSUCHSDURCHFÜHRUNG

Die im Köcher eingebauten Stützen wurden durch den Zylinder

im Pkt. I stufenweise belastet, und zwar in Schritten von

50 KN für die Querschnitte 16/50 und 16/36 und in Schritten

von 10 KN für den Querschnitt 16/16. Alle Verformungen sowie

die Auflagerkraft im Pkt. II wurd€nin Abhängigkeit von der Last

in Pkt. I aufgezeichnet. Daraus ergaben sich die in Anlage

4 - 6 dargestellten Last- Verformungsdiagramme. Alle Ver-

suchskörper wurden bis zum Bruch belastet,wobei sowohl Schub-

und Zugbrüche als auch eine Kombination beider Brucharten

auftraten (s. Anlage 7).

Die-Eindrückung (Stelle 2) am Kasten betrug beim Bruch

maximal

5,3 mm bei Serie 1

6,0 mm bei Serie 2

4,0 mm bei Serie 3.

In der Zugzone wurden die Stützen maximal 12 mm aus der Be-

tonumhüllung herausgezogen.

4.4 ERGEBNISSE UND FOLGERUNGEN

Bei der Wertung der Versuchsergebnisse ist zu beachten, daß

im Versuch eine Momentenbeanspruchung ohne Normalkraft vor-

liegt, während bei den praktischen Fällen wohl stets eine

Beanspruchung aus M und N (Druck) auftritt. Die reine Mo-

mentenbelastung ist also als ungünstig anzusehen, da für

die Stützenbemessung i.a. eine Kombination aus M u. N maß-

gebend sein wird. Dadurch ergeben sich im Einspannbereich

geringere Schubspannungen und Druckspannungen rechtwink-

lig zur Faserrichtung als für Stützen, die nur durch Biegung

beansprucht werden.

Die einzelnen Versuchsreihen lieferten folgende Bruchlasten:

Serie 1: 16/50

Bruchlast F = 114,0 - 135,0 kN

rechn. Biegespannung 0B

= bh/6 - 32,5 - 38,5 N/mm 2 (an der2

Einspann-stelle)

rechn. Schubspannung T 1,5 Q - 2,17 - 2,57 N/mm2bh

Serie 2: 16/36

Bruchlast F = 94,5 - 120,0 KN

rechn. Biegespannung a = 32,0 - 40,6 N/mm 2 (an der Ein-spannstelle)

rechn. Schubspannung T = 2,5 - 3,2 N/mm2

Serie 3: 16/16

Bruchlast F = 17,0 - 22,0 KN

rechn. Biegespannung u = 39,9 - 51,6 N/mm 2 (an der Ein-B

spannstelle)rechn. Schubspannung T = 1,0 - 1,3 N/mm2

Die Spannungsverteilung im Köcher läßt sich aufgrund der

vorliegenden Versuche nicht klären. Es ist anzunehmen, daß

an der Grenze zwischen dem Beton des Köchers und der Ober-

fläche der Holzstütze vorwiegend Druckspannungen übertragen

werden. Die Druckspannungsverteilung wird nicht geradlinig

sein, es werden keine wesentlichen Spannungsspitzen in der

Nähe von Köcherober- und -unterkante auftreten, vor allem

wegen der Behinderung der Querdehnung durch den Köcher und

wegen der Anisotropie des Holies; vielmehr wird im Bereich

der Köcher- Oberkante ein etwa gleichmäßiges Spannungsniveau

vorhanden sein. Es erscheint daher vertretbar, von einem

Parabel - Rechteck - Diagramm für die maßgebende Druckspan-

nungsverteilung auszugehen.

Die Eindrückungen unter Gebrauchslast ( etwa 1/3 der Bruch-

last) blieben im Versuch sehr gering.

Für Serie 1 v2 = 0,1 - 0,2 mm,

Für Serie 2 u. 3 v2 < 0,1

Auf dieser Grundlage wird das folgende Berechnungsverfahren

vorgeschlagen.

4.5 BERECHNUNGSVERFAHREN

Vereinfachend wird im vorliegenden Fall wie bei der ' Bemes-

sung im Stahlbetonbau vgl. Betonkalender 1972 [3] Teil I

S. 650 ff - das Parabel - Rechteck - Diagramm durch ein

Rechteck - Diagramm mit 0,8-facher Höhe und einer gleichmä-

ßigen Pressung von 0,95 max °IL ersetzt. (s. Bild 5)

MM.

- 17 -

ax 61

Bild 5 angenommene Spannungsverteilung im Köcher [2]

Am oberen Betonrand wirken an der Holzstütze die Schnitt-

größen V, H und M (in kN bzw. kN cm) .

Man unterstellt, daß die V-Kraft durch die untere Stirn-

fläche über Druckkontakt unmittelbar in das Stahlbetonfun-

dament eingeleitet wird.

Nach [31

Es ergibt sich mit max 61 = 6L

Ho = 0,8 x . 0,95 6 b = 0,76 x b 61 (1)

H = 0,76 (t - x) b ß (2)

Mit E H = O = H u - H o + H (3)

folgt nach x aufgelöst:

x = 0,5 t +H

1 , 52 b c^1 (4)

- 18

Am unteren Ende der eingespannten Stütze gilt:

E M = 0 = M+Ht+H-0,4 (t - x) -H (t - 0,4 x)0

Durch Einsetzen der oberen Gleichungen und durch Auflösen

nach t erhält man:

erf t = 1,096 H + V/ 4,386 + 2,356 H2 b b ai (b ) 2

Im Hinblick auf die in den Versuchen erzielten Bruchlasten er-

gibt sich eine ausreichende Tragsicherheit, wenn für al der

Wert 2,5 N/mm 2 eingesetzt wird. Dieser Wert ist zwar größer

als zul al nach DIN 1052, die Erhöhung ist aber plausibel be-

sohders wegen der bereits oben erwähnten Querdehnungsbehinde-

rung im Köcherbereich.

Damit ergibt sich:

H2erf t = 4,38 E + '/ 17,54 - + 37,7 -2-

Für den Vergleich mit den Versuchsergebnissen wurde in die

Gleichung (7) vorh. t, b und der Hebelarm 1 eingesetzt.

Damit erhält man

für Serie 1 zul H = 39,25 KN

für Serie 2 zul H = 31,6 KN

für Serie 3 zul H = 5,5 KN

Im Vergleich mit den Bruchlasten zeigt sich, daß die kleinste

erzielte Bruchlast ungefähr gleich oder größer dem 3-fachen

Wert von zul H ist:

Serie 1: 3 zul H = 117 KN min. vorh. HBR = 114 KN

Serie 2: 3 zul H = 94,8 KNmin. vorh. H BR = 94,5 KN

Serie 3: 3 zul H = 16,5 KN<min. vorh. H BR = 17,0 KN

(5)

(6)

(7)

Es wird also in allen Fällen ein Sicherheitskoeffizient von

rd. 3,0 eingehalten.

Die oben angegebene Gleichung (7) ergibt also für vorhandene

H, M und b eine Einspanntiefe t, die mit Rücksicht auf die

im Köcherbereich auftretenden Druckspannungen notwendig ist.

Außerdem soll für die größte Querkraft (H u ) der Schubspannungs-

nachweis geführt werden.

Man erhält:

1,5 H umax. T b d

Durch Umformen wird mit max. T = T

H = 0,667 T b d

Aus (3) und (5) ergibt sich

Hu'

= 1 67 LI + 0,67 Ht f

Aus (2) wird

x =H

(11)0,76 b

Mit (4) und (2) folgt

HHu = 0,38 t b c .2. (12)

H

+ H + Hu = 0,38 t b oiL + -2- ( 13)

H + 2 Hu

= 0,76 t b u_i_ (14)

(8)

(9)

(10)

- 20 -

in

H + 2 H ub (15)0,76 cs^^ t

(1 1) eingesetzt:

in

H(16)= t u +x (1 2 H Hu

(10) eingesetzt:

HHu e 1,67

t+ 0,67 H (1 (17)u+2 H H )

u

(9) in (17) eingesetzt und nach t aufgelöst ergibt:

t - 1 ,67 M Herf.+ 2,22 M T b d (18)

0,22 T b d H + 0,89 (r b d) 2 - 0,67 H2

Mit Rücksicht auf die in den Versuchen erzielten Bruchlasten

erhält man eine ausreichende Tragsicherheit, wenn für T der

Wert 2,5 N/mm2 eingesetzt wird. Dieser Wert erscheint ver-

tretbar wegen der bereits oben angegebenen Querdehnungsbehin-

derung im Köcherbereich und wegen der größeren Schubfestig-

keit des Holzes bei gleichzeitiger Querdruckbeanspruchung

[4] .

Damit wird

1,67 M H Mbd bd 0,56 bd erf. t =

0,055 bHd 0,67 ( bHd /2 0,056

Mit dieser Gleichung hat man eine weitere Bedingung für die

Einspanntiefe t, abhängig von den beiden Parametern:

bMd und bd ; hiermit wird die Schubbeanspruchung im Köcherbe-

reich berücksichtigt.

(19)

- 21

Für den Vergleich mit den Versuchsergebnissen wurde in die

Gl. (19) vorh t, b, d und der Hebelarm 1 eingesetzt, und

man erhält:

Für Serie 1 zul. H = 38,4 KN

Für Serie 2 zul. H = 31,8 KN

Für Serie 3 zul. H = 5,1 KN

Die Werte entsprechen weitgehend denen aus der Gl. (7).

Es wird also auch ein Sicherheitskoeffizient von etwa 3,0

eingehalten.

Neben den beiden vorgenannten Bedingungen soll aus konstruk-

tiven Gründen t 2d eingehalten werden.

Somit sind für die erforderliche Einspanntiefe drei Nachweise

zu führen.

Die weitere Berechnung des Stahlbetonköchers kann nach

Leonhardt [5] erfolgen.

5. ZUSAMMENFASSUNG

Die Untersuchungen haben ergeben, daß die an unmittelbar in

Fundamente eingespannte Holzstützen gestellten Anforderungen

hinsichtlich eines dauerhaften Feuchtigkeitsschutzes mit ver-

tretbarem Aufwand erfüllt werden können.

Besondere Sorgfalt ist der Beschichtung des Stützenfußes zu

widmen. Material A und B können empfohlen werden. Die unter

Pkt. 3.6 aufgezählten Maßnahmen sollen eingehalten werden.

Das vorgeschlagene Berechnungsverfahren zur Ermittlung der

erforderlichen Einspanntiefe im Köcherfundament lehnt sich

an das bekannte Verfahren nach DIN 1045 für Stahlbetonstüt-

zen an.

- 22 -

Es ergeben sich für die erforderliche Einspanntiefe drei

Bedingungen, wobei diejenige maßgebend ist, (s. Pkt. 4.5)

welche die größte Einspanntiefe ergibt.

Eine Aufbereitung für die praktische Anwendung in Form von

Diagrammen ist in Bearbeitung und kann in Kürze veröffent-

licht werden.

Gegen eine Ausführung der oben beschriebenen Einspannungs-

konstruktion bestehen aufgrund der durchgeführten Untersu-

chungen keine Bedenken, wenn die im Bericht empfohlenen Holz-

schutzmaßnahmen beachtet werden (s. Punkt 3.6) und wenn die

erforderliche Einspanntiefe nach dem vorgeschlagenen Bemes-

sungsverfahren ermittelt werden. Dabei wird davon ausgegan-

gen, daß die Beschichtung im Einspannbereich mit dem verwen-

deten Holzschutzmittel verträglich ist.

- 23 -

6. LITERATURVERZEICHNIS

[1] Heimeshoff B./ F. Baderschneider: Einspannung von

Holzstützen durch Verguß im Betonfundament. Unter-

suchungsstufe I durchgeführt im Auftrag der Ent-

wicklungsgemeinschaft Holzbau in der DGfH am Lehr-

stuhl für Baukonstruktion und Holzbau, Technische

Universität München.

[2] Bär A.: Die Einspannung von I-Stahltragern in Stahl-

betonteilen in Die Bautechnik 3/1980 S. 82 ff.

[31 Betonkalender 1972 Teil I S. 650 ff.

[41 DIN 1052 Teil 1 Holzbauwerke Berechnung und

Ausführung Neufassung Vorlage Nov. 1981

[5] Leonhardt F.: Das Bewehren von Stahlbetontragwer-

ken in Betonkalender 1979, Teil II S. 760

Pkt. 17.4.

Klima Beschichtungsmaterial

Messung der HolzfeuchtigkeitAvi. Lai^ ^J

Blatt Nr.

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Messung der H olzfeuchtigkeit

Klima Beschichtungsmaterial

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LAST - VERFORMUNGS - DIAGRAMM Serie 1

1/150,10 20 30 40 50 60

[MM]

70

80

Anlage 4

HI.

HI

12

10

90

80

70

60

50

zul.F kn

30

20

10

7

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0 StütZe 2

A Stütie 3

+ Stütle 4

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45 60 75 90

V [MM]

R.F. i8/10/81

105 1201/150 15 30

CN

Anlage 5

LAST - VERFORMUNGS - DIAGRAMM Serie 2

14

13

12

10

90

80

70

60

50

40zul.F

30

20

10

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1/150 20 40

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100

V [MN']

60

80 120

140

Anlage 6

LAST - VERFORMUNGS - DIAGRAMM Serie 3

25

20

10

1 6/ 1 6

2

2

o Stütze 1

0 Stütlze 2

Stüzc3+ Stüti.ze 4

6

40/IV*

W.

15

R.S. i8/10/9;

Anlage 7

Serie 1: 16/50 Art des Bruches

Stütze 1 Schub - Zug

Stütze 2 Schub

Stütze 3 Schub - Zug

Stütze 4 Schub

Serie 2: 16/36

Stütze 1 Schub - Zug

Stütze 2 Schub - Zug

Stütze 3 Schub

Stütze 4 Zug

Stütze 5 Schub - Zug

Serie' 3: 16/16

Stütze 1 Zug

Stütze 2 Zug

Stütze 3 Schub

Stütze 4 Zug

Stütze 5 Zug