Die zehnten "Karlsruher Tage Ingenieurholzbau, aus der Forschung für die Praxis 2009" boten dieses Jahr durchweg Erweiterungen des Wissens für unmittelbar umsetzbare, neuartige Konstruktionslösungen.
Dipl.-Ing. Antje Richter stellte den von Prof. Dr.-Ing. Patricia Hamm und ihr, beide TU München, aktuell erarbeiteten Forschungsstand zum Thema "Bewertung des Schwingungsverhaltens von Decken in Holzbauweise" vor. Ausgehend von den bekannten Forschungen, die sich mehr mit den physikalischen Phänomen und weniger mit deren Wahrnehmungen durch den Nutzer der Decke beschäftigten, wurden nun Zusammenhänge gefunden, die eine etwas veränderte Betrachtung nahe legen. Den Bewertungen durch die Deckennutzer konnten verschiedene technische Kriterien zugeordnet werden. Ziel ist es, zu Klasseneinteilungen zu kommen, die eindeutige Bezüge zwischen technischen Kenngrößen der Decke und den Bewertungen des Empfindens ermöglichen. Schon die jetzt vorliegenden Ergebnisse lassen eine Nutzung durch die Planer, besonders bezüglich der Beratung des Auftraggebers, zu. Die empfehlenden Regelungen in DIN 1052 und Eurocode 5 werden damit relativiert.
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Brandschutzbeschichtung für gute Zukunft im Holzbau
"Brandschutz ganz einfach" verheißen die Ergebnisse eines Forschungsvorhabens des Wilhelm Klauditz Institutes (WKI), Braunschweig. Dipl.-Ing. Dirk Kruse stellte die marktreif entwickelte Brandschutzbeschichtung vor, die dem Holzbau einen guten Vorsprung gegenüber den konkurrierenden Bauarten verschaffen kann. "Es geht daumr, Risiken clever zu beherrschen", so Kruse. Wegen noch nicht abgeschlossener Verhandlungen über die Urhebernutzungsrechte ist leider die Verfügbarkeit am Markt noch nicht gegeben. Die Unterschiede zu den bekannten Brandschutzbeschichtungen bestehen in hohen Gebrauchstauglichkeitsmerkmalen:
- gut Feuchte resistent,
- gut abriebfest,
- gute Druckfestigkeit,
- klarsichtig oder farbig möglich,
- mindestens bis F-90 möglich.
Kruse zeigte in seinem Vortrag neben der Funktionsweise der neuartigen Oberflächenbeschichtung auch die Komplexität des Forschungsvorganges, der zu der Formulierung des neuen Stoffes führte. Die Bedeutung fachübergreifenden Forschens mit gleichzeitiger Reflexion an den industriellen Fertigungsmöglichkeiten und den marktfähigen Verwendbarkeiten wurde sehr deutlich. Zugleich wurde auch deutlich, dass die Forschung für die Praxis in Verbindung mit Industriepartnern behaftet ist mit urheberrechtlichen Hindernissen. Es bleibt zu hoffen, dass diese Innovation alsbald zu einer geschäftlichen Lösung findet, die sie am Markt verfügbar werden lässt.
Straßenbrücken in Holz-Beton-Verbund-Bauweise: Konform zu den Regelwerken
Brücken für Schwerlastverkehr in Holz-Beton-Verbund-Bauweise wurden von Prof. Dr.-Ing. Karl Rautenstrauch, Bauhaus Universität Weimar, umfassend beleuchtet. Die zunächst Orientierung schaffenden Forschungsarbeiten wurden zu einem konkreten Konstruktionsprinzip verdichtet, das auch unter Berücksichtigung der dynamischen Beanspruchungen weitestgehend auf den Eingeführten Technischen Baubestimmungen (ETB) sowie eingeführten Bauverfahren basiert.
Mit Kopfbolzen versehene Schubleisten aus Stahl stellen die bekannte Verbindung zum Beton dar und die Einblattung der Schubleiste in blockverklebte BS-Holz-Stege stellt über Druckkontakt die Verbindung zum Holz her. Daraus ergeben sich: Hohe Schubsteifigkeit der Verbindung, hohe Dauerschwingfestigkeit, einfache Herstellung und nur noch geringer, wissenschaftlich zu klärender, verbleibender Verbesserungsbedarf. Das neuartige Konzept wurde in einem Pilotprojekt einer Waldstraßenbrücke für Rohholztransporte - umgesetzt. Es ist marktreif und marktfähig, aber noch nicht an den Grenzen der Optimierungsmöglichkeiten. Besonders vorteilhaft sind die komplette Regelungskonformität sowie die Nutzung der tradierten Details des Betonbaus bei Kappen, Entwässerung, Geländern, Belag, Übergangskonstruktionen usw.. Damit sind wesentliche Akzeptanz-Hemmnisse umgangen und dennoch ist gute Wirtschaftlichkeit erreicht.
Nicht überall normenkonform, aber richtiger: Korrosionsschutz von Metallen im Holzbau
Prof. Dr.-Ing. Nürnberger, Universität Stuttgart, qua Profession eher der Wettbewerbsfraktion des Metallbaus zuzuordnen, behandelte das Verhalten von Metallen im Holzbau. Den in diesem Metier gemeinhin nicht sonderlich "sattelfesten" Holzbauern machte er deutlich, dass im Holzbau nahezu regelmäßig vier Umgebungsbedingungen das Korrosionsverhalten einer Verbindung nur um die geht es im Holzbau bestimmen:
- Verbindungsmittel im Holz,
- Fugen,
- Verbindungsmittel in metallenem Verbindungselement,
- metallene Teile an frei zugänglicher Außenluft.
Die Ausführungen vermittelten in hoher Informationsdichte die für den Holzbau wichtigen Relationen zwischen Einbausituationen von Metallen und sinnvollen Schutzmaßnahmen. Nürnberger stellte dabei auch verschiedene normative Regelungen wegen deren naturwissenschaftlich begründeten Fragwürdigkeiten ins Abseits. Der Tagungsband bietet sich für die Holzbauer als profundes Nachschlagwerk bis hin zu Matrizen für die Entscheidungsfindung an.
Brettsperrholz: Vereinfacht berechnet und holz-intelligent eingesetzt
Das Bauen mit Brettsperrholz (BSP) ist ein Spezialgebiet von Dipl.-Ing. Johann Riebenbauer, jr consult, Graz (A). Zunächst problematisierte er das komplexe Tragverhalten des Werkstoffes und leitete daraus stark vereinfachte Bemessungsansätze ab, die ingenieurtechnisch ausreichend sicher und zutreffend sind. Anschließend problematisierte er Modellbildungen mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) und schlug ingenieurtechnisch sinnvolle Ansätze und Betrachtungsweisen vor. Anhand gebauter, räumlich komplexer Tragwerke zeigte er gut handhabbare Reduktionen zu einfachen, ebenen Tragelementen sowie die Nutzung der Brettsperrholzeigenschaften für einfachste Holz-Holz-Kontakt-Verbindungen. Er riet bei FEM-Berechnungen stets zu ingenieurtechnischer Interpretation der Ergebnisse. Die Beispiele zeigten architektonisch und technisch anspruchsvolle Geometrien, die mit BSP-Tragwerken sehr einfach verwirklicht wurden.
Kommentar zur Veranstaltung: Am Rande bemerkt
"Ingenieurholzbau Karlsruher Tage" stellt einen jährlichen Kondensationspunkt der im Ingenieurholzbau Tätigen dar. Daher lassen sich einige Stimmungen aus dieser Szene herausfiltern, die als gut zutreffend vermutet werden dürfen:
- Die Ingenieurbüros haben gut bis sehr gut "zu tun".
- Die Ingenieurholzbau-Betriebe haben trotz vorüber gehender Rückgänge im Gewerbebau gut "zu tun".
- Es mangelt sowohl in den Planungsbüros als auch in den Betrieben an Bau-Ingenieuren, die sehr schwachen Studentenzahlen der vergangenen Jahre zeigen nun Folgen.
- Gutachten sprich Streit- und Mangelfälle haben Hochkonjunktur. Die zugehörigen Ursachen scheinen zu sein:
- Planungsmängel durch fehlende Planungen (Stichwort: "Bauen nach Genehmigungsplanung")
- > Abweichungen der Ausführungen von den Planungen,
- > Baufehler während der beiden vergangenen Jahrzehnte,
- > Die Holzpreise bleiben schwer einschätzbar, die Stahlpreise ebenso.
Forschung und Entwicklung scheinen sich mehr um Effizienzverbesserungen mit dem bereits vorhandenen Wissensstatus zu ranken und weniger um die Erkundung von noch vollkommen unerforschten Phänomenen. Im Ergebnis trägt dies für die Holzbaupraxis gute Früchte, weil die Umsetzbarkeit der Neuentwicklungen nur wenige oder gar keine baurechtlichen Probleme aufwirft und die Planer mit solchen Innovationen sehr gut umgehen können. Vielleicht ist diese "Pause" bei den Grundlagenfortschritten und die Verbesserung der Anwendungsspektren des grundsätzlich Bekannten währenddessen eine positive Zeiterscheinung bezüglich des Bauarten-Wettbewerbs. Anwendungstechnik weisen die Zimmerleute gerne irgendwelchen Industrien zu. Aber welche Industrie soll ein Interesse an der "Aufhängung" von Holzbalken mit ein paar Tropfen Kleber an Betonstählen haben oder an dem Bau von Holz-Beton-Verbund-Straßenbrücken mittels Flachstahl und aufgeschweißten Kopfbolzen? Die Kleber- oder die Stahlindustrie? Wohl kaum! Welche Industrie hat ein Interesse an der Weiterentwicklung der baukonstruktiven Holzbaumöglichkeiten? Die Sägeindustrie offenkundig nicht.
Die HAF-Abwicklung beziehungsweise die offene Frage der Neuaufstellung einer Nachfolgeorganisation beschäftigte bei den Karlsruher Tagen 2009 die Gemüter nur noch mäßig bis wenig. Es scheint, dass zumindest in diesem, Holzbau-fachlich gut informierten Kreise, aktuell in der Breite keine große Aufregung wegen des HAF-Verlustes herrscht. Das sollte die Holzbaubranche bedenklich stimmen. Das Ingenieur-Klientel des Holzbaus, schon klein genug, sei es aus Büros oder Stabstellen der größeren Betriebe, steht überwiegend in der Handlungskette nach der Bauart-Entscheidung und vor der Ausführung. Wenn dort aktuell Prosperität herrscht, dann sollte daran gedacht werden, dass dies das Ergebnis von vergangenem Marketing ist und zukünftige Aufträge das Ergebnis von aktuellem Marketing sein werden, oder eben nicht. Den Wegfall aktuellen Marketings merkt man im Bauwesen erst mit starker Verzögerung. Die meisten konstruktiven Ingenieure sind keine "Baustoff-Ingenieure", sondern Material übergreifend tätig, so dass es dort relativ gleichgültig ist, ob der Hallenbinder in Stahl, Spannbeton oder in Holz zu rechnen ist. Sie kommen nach Karlsruhe, um Vorteile bei und für Planungen mit Holz wahr zu nehmen.
Wegen eines Struktur bedingt äußerst schwachen, industriellen Hintergrundes der Holzbaubranche wird er sich umsehen müssen, wie er das aktuelle Wohlbefinden in mitten der Finanzkrise fortzusetzen gedenkt. Den Forst und die Säger interessiert es offenkundig nicht oder sehr wenig, was konstruktiv aus ihrem Holz gemacht wird. Sie sind bei solchen Veranstaltungen nicht vorhanden, sie fahren mit ihren Preisen zur Unzeit Achterbahn usw. usw.. Man stelle sich eine hochrangige Tagung über Mauerwerksbau ohne Teilnehmer der Ziegelindustrie vor. Beim konstruktiven Holzbau ist es normal, dass kein Förster und kein Säger "da ist".
Bei wem kann aktuell ein Ingenieurbüro eine Auskunft bekommen? Bei der Deutschen Gesellschaft für Mauerwerksbau, bestimmt, beim Bundesverband der Deutschen Zementindustrie, bestimmt, bei den neuerlich zwei Sägwerksverbänden, bestimmt nicht, bei Holzbau Deutschland Bund Deutscher Zimmermeister, bestimmt nicht.
Holzbau Deutschland wird sich überlegen müssen, wie er "Holz als Baustoff des 21. Jahrhunderts" gestalten will. Was passiert, wenn man sich ingenieurtechnisch nicht entwickelt, hat das 19. Jahrhundert eindrucksvoll gezeigt: Holz war nach Jahrtausenden als wesentlicher Baustoff ratz-fatz vom Markt gefegt. Marketing ohne Produkte geht im Bauwesen nicht. Holzbauprodukte sind heute immer Ergebnisse des Ingenieurwesens. Trend-Vermutungen sind im konstruktiven Holzbau zur Zeit nicht möglich.
Klaus Fritzen
Mit Stabdübeln aus hochfesten Stählen zu höherer Wirtschaftlichkeit
Prof. Dr.-Ing. Jan-Willem van de Kuilen, Holzforschung TU München, zeigte an Hand von Forschungsergebnissen über das Tragverhalten von Stabdübeln aus hochfesten Stählen, dass auch für diese die Formulierungen von DIN 1052 und dem Eurocode 5 gelten. Insbesondere wurde nachgewiesen, dass sich solche Scherlochleibungsverbindungen duktil verhalten und eine höhere Spaltgefahr des Holzes nicht festzustellen war, wenn die rechnerischen Voraussetzungen für die Ausbildung von Fließgelenken in den Stiften eingehalten sind. Die Untersuchungen erfolgten sowohl an Nadelholz also auch an verschiedenen Tropenhölzern. Da hochfeste Stähle heute handelsgängig sind, können nun damit ohne weiteres Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit von Stabdübelanschlüssen erreicht werden. Nebenergebnis der Untersuchungen ist, dass die Spaltgefahr des Holzes normativ teilweise überbewertet erscheint.
Verbünde von Stahl mit Holz und Beton
Ein Konglomerat von Vorteilen der Stahl-Holz-Verklebung in Kombination des Stahl-Beton-Verbundes stellte Dipl.-Ing. (FH) Peter Gröber, Holzbau Gröber GmbH, Eberhardszell-Füramoos, vor. Zur Holz-Beton-Verbund-Bauweise zeigte er Beispiele aus der Praxis, die die Verknüpfungen zwischen den Holzbau- und Betonbau-Technologien durch die effiziente Strukturierungen der Schnittstellen nachwiesen. Die weitere Effizienz-Verbesserung durch Optimierung der Konstruktionen nach Werkstoff und Werkstoff-eigenen Verbindungseigenschaften machte Gröber an den Auflagern von Holz-Beton-Verbund-Decken aus: Die "Hochhängung" des Querkraftanteiles in den Holzstegen an den Auflagern in die darüber liegende Betonplatte durch im Holz eingeklebte Bewehrungseisen verschafft Vorteile bezüglich der Querpressung des Holzes und erhebliche Reduzierungen des konstruktiven Aufwandes an den Auflagern. An einem Extrembeispiel wurde die Aufhängung der gesamten Decke an einem Stahlbetonüberzug mittels im Holz eingeklebter Bewehrungseisen gezeigt. Die technische Entwicklungsarbeit wird parallel begleitet von der Entwicklung einer Software, die von der Vorbemessung über die Herstellung bis zur Abrechnung ein komplettes CAM ergibt, so dass auch diesbezüglich Marktreife hergestellt ist. Als Mittelständler riet Gröber dazu, bei Material- und Kompetenz-übergreifenden Produktentwicklungen jedem der Beteiligten einen fairen Anteil an der gemeinschaftlichen Wertschöpfung zu belassen.
Bei diesem Spektrum an Themen ist sicher für jeden Teilnehmer etwas dabei gewesen. Wie in der Vergangenheit auch, lässt sich alles nochmals im Tagungsband nachlesen.
Klaus Fritzen und Markus Langenbach
Einschätzungen der Teilnehmer
Reinhold Höhmann, Olsberg
"Die angesprochenen Themen sind hilfreich für die Praxis. Besonders interessant fand ich die zukünftigen Möglichkeiten der Brandschutzbeschichtung. Der Ausflug in die Geschichte der geodätischen Kuppeln sowie die Informationen über Holzverbunddecken schlossen eine gelungene Veranstaltung ab, die wir seit Jahren gerne besuchen."
Theodor van Kempen, Adelsried
"Bei den Karlsruher Tagen treffe ich Menschen, die ich sonst das ganze Jahr nicht zu sehen bekommen. Man erfährt dann sehr viel am Rande über laufende und neue Projekte. Die Vorträge selbst sind sehr detailreich, vielmehr als bei anderen Veranstaltungen."
Tobias Knüsel, Luzern
"Mein Kollege und ich sind wegen der Fachvorträge hier. Diese sind sehr fundiert und informativ. Networking betreiben wir als Schweizer eher beim Holzbauforum in Garmisch-Partenkirchen."