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Einführung in die Grundlagen der Bemessung im Holzbau

Abstract und Vortrag: Kurt Pock

Modul III, Do., 27. September 2018, Planungsprozesse/Bemessung

Tragwerksplaner Kurt Pock erklärt, worauf es bei der Tragwerksplanung im Holzbau ankommt, wie sicher der Holzbau ist, und stellt unterschiedliche statische Konzepte anhand gebauter Objekte vor.

Ich spreche heute nicht über die Bemessung von Holzbauteilen, sondern über Tragwerksplanung. Die Bemessung selbst ist im Allgemeinen kein Problem. Uns beschäftigen vielmehr der Brandschutz, die Bauphysik und die Gebäudeaussteifung in Kombination. Die Gebäudeaussteifung ist ein wesentlicher Teil des Tragwerksentwurfs und muss von Beginn an mitbedacht werden.
Zu diesem Thema gibt es zwei gute Bücher von proHolz, die ich Ihnen empfehlen kann: Brettsperrholz Bemessung – Band I und II.

Einwirkungen und Bemessungssituationen
Welche Einwirkungen auf Tragwerke gibt es? Dabei muss man zwischen ständigen Lasten (Eigenlast) und veränderbaren Lasten (Wind, Erdbeben, …) unterscheiden.
Zu den veränderbaren Lasten zählen:

  • Wind: Die Horizontalaussteifung ist hier extrem wichtig. Aus einem Winddruck resultierende Horizontalkräfte werden je Geschoss mit Belastung der Wandscheiben in den einzelnen Geschossen berechnet.
  • Erdbeben: Erdbeben wird in Wien adäquat behandelt, im Rest von Österreich findet das oft nicht genug Beachtung. Wir errechnen uns die Horizontallast aus der Masse der einzelnen Geschosse und der Steifigkeit der Konstruktion. Die Horizontallast leistet in den oberen Geschossen einen größeren Beitrag als in den unteren.
  • Schiefstellung
  • Anprall – sei hier erwähnt, spielt aber im Normalfall eine untergeordnete Rolle

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

  • ständige Bemessungssituation (übliche Nutzung)
  • außergewöhnliche Bemessungssituation
  • Bemessungssituationen mit Erdbeben

Sicherheitskonzept

Wir werden immer wieder gefragt: Ist das sicher genug? Das Sicherheitsniveau ist immer eine gesellschaftliche Frage. Auch wenn die vielen alten Stadel halten, akzeptieren wir heute dieses Sicherheitsniveau nicht mehr. Es ist die undankbare Aufgabe des Tragwerkplaners, dass wir das Schutzniveau einhalten müssen. 
Es gibt zwei Grenzzustände:

  • Tragfähigkeit: Diese ist nicht zu verhandeln, sie ist eine Mussvorschrift.
  • Gebrauchstauglichkeit (Schwingung, Durchbiegung, …): Die Grenzwerte sind als empfohlene Werte gegeben. Die Gebrauchstauglichkeit ist im Gegensatz zur Tragfähigkeit in gewissen Grenzen mit dem Bauherrn vereinbar.

Im Bauwesen wird eine Versagenswahrscheinlichkeit von eins zu einer Million akzeptiert. Von einer Million gleichartiger und gleichbelasteter Bauteile darf ein Bauteil versagen.

Wie konstruiere ich?

Es ist wesentlich, mit Abschätzungen und Erfahrungswerten zu planen und zu entscheiden. Konstruieren heißt entscheiden. Dimensionsgebend für Holzdecken ist der Schwingungsnachweis. Und der wird durch die Berechnung der Durchbiegung an einem Einfeldträger geschätzt. Wie viel biegt sich die Decke bei 100 kg Belastung durch? So komme ich zu einem Wert und damit zu einem Gebäudekonzept.
 
Abschätzung Deckenstärke (Schwingung berücksichtigt): h = l/23–25

Richtwerte Wandstärke: d = 12 bzw. 14–16 (je nach Brandschutzanforderung und Belastung)

Mindestaussteifung:
Für die Gebäudeaussteifung braucht man mindestens:

  • drei Scheiben, die sich nicht in einem Punkt treffen
  • zwei Richtungen
  • zwei Schnittpunkte

Lastableitungs- und Aussteifungskonzept
Zum Kräfteverlauf: Wie kommen die Kräfte von oben nach unten?

Hier gibt es generell zwei Konzepte:

  • Horizontale Kräfte werden über Brettsperrholzscheiben abgeleitet.
  • Hybridbau: Hier leiten wir die Kräfte über die Decken ins Stahlbeton-Treppenhaus. Die Außenwand ist dann nicht aussteifend. Beim Wohnprojekt Gleis 21 in Wien (https://gleis21.wien) haben wir das so gemacht. Das HoHo ist auch nach diesem Prinzip gebaut.

Aussteifende Wandscheiben

  • Studentenwohnheim Mineroom: Hier gibt es aussteifende Wandscheiben, verteilende Deckenscheiben und die Außenwände, die im Prinzip wie Pendelstützen ausgebildet sind. Das Studentenwohnheim Mineroom in Leoben haben wir in einem Jahr errichtet. Hier haben wir den Baumeister überholt, der mineralische Bau kennt die Termintreue nicht so konsequent wie der Holzbau.
  • Campus Kuchl: Beim Bauvorhaben in Kuchl haben wir eine aussteifende Brettsperrholzwand und einen aussteifenden Versorgungskern. Für die aussteifende Brettsperrholzwand brauchen wir starke Anschlüsse, die gegen Schub, Druck und Zug bestehen können. Ein Standard-Scherwinkel kann mittelhohe Kräfte übernehmen. Bei hohen Kräften im BSP-Bau braucht man andere Lösungen. Hier ist ein Schweißgrund mit Nagelblechen von großem Vorteil.

Aussteifende (Versorgungs-)Kerne und aussteifende Deckenscheiben

  • Wohnbau Gleis 21: Hier gibt es aussteifende Stahlbetonkerne, aussteifende Holz-Beton-Verbunddecken (HBV) sowie Holzrahmenbauwände als Skelettstruktur. Dieser Wohnbau ist ein typischer Hybridbau.
  • Sporthalle und Mehrzweckgebäude der Mittelschule Klaus-Weiler: Die Lichtkegel in der Decke sind unregelmäßig verteilt

Wir arbeiten gerade an zwei mehrgeschossigen Wohnbauten, in Strausberg bei Berlin sowie Stammersdorf bei Wien, die beide in mineralischer Bauweise geplant waren und nun in Holz gebaut werden sollen. Der Bauherr war begeistert von der Zeitersparnis, der Sauberkeit und der Sorgfalt, die es im Holzbau gibt. Das sind die weichen Kriterien, die für den Holzbau sprechen, neben den hard facts wie Nachhaltigkeit etc. Infos zu den obengenannten Projekten finden sich alle auf unserer Homepage: www.kurtpock.at

Kurt Pock

ist Tragwerksplaner mit eigenem Büro in Kärnten, er ist zudem in der Lehre tätig an der FH Kärnten sowie bei überholz – Masterlehrgang für Holzbaukultur.
www.kurtpock.at

Links und Hinweise


Literatur
proHolz Information
Brettsperrholz Bemessung Band 2
Anwendungsfälle
Markus Wallner-Novak, Josef Koppelhuber, Kurt Pock, proHolz, Wien 2018

proHolz Information
Brettsperrholz Bemessung
Grundlagen für Statik und Konstruktion nach Eurocode
Markus Wallner-Novak, Josef Koppelhuber, Kurt Pock, proHolz, Wien 2013
Zum Download: shop.proholz.at

att.Zuschnitt
Neue Bemessung für den Holzbau
Eurocode 5 als Europäisches Normenwerk
Anforderungen nach OIB-Richtlinie 2
proHolz Austria (Hg.), 2009
Zum Download: shop.proholz.at

Richtlinien/Normen

Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten Teil 1-2: Allgemeine Regeln – Tragwerksbemessung für den Brandfall

Eurocode 1 – Einwirkungen auf Tragwerke – Teil 1-1: Allgemeine Einwirkungen – Wichten, Eigengewicht, Nutzlasten im Hochbau – Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1991-1-1 und nationale Ergänzungen

Eurocode – Grundlagen der Tragwerksplanung – Teil 1: Hochbau – Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1990 und nationale Ergänzungen

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