In Holz eingeklebte Verbindungsmittel aus Metall - Quadriga
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<strong>In</strong> <strong>Holz</strong> <strong>eingeklebte</strong> <strong>Verbindungsmittel</strong> <strong>aus</strong> <strong>Metall</strong><br />
Vielfältiges neues Wissen steckt in der <strong>Holz</strong>baunorm<br />
DIN 1052:2004. Neben der grundsätzlichen<br />
Umstellung auf das Nachweiskonzept über Teilsicherheitsbeiwerte<br />
sind in diversen Bereichen neue<br />
Erkenntnisse in die Norm eingeflossen. So werden<br />
z.B. neuere Entwicklungen wie die <strong>Holz</strong>-Beton-Verbundbauweise<br />
oder das Einkleben von Stahlstäben<br />
behandelt. Mit der Berücksichtigung des Einklebens<br />
von Stahlstäben trägt der Normen<strong>aus</strong>schuss<br />
damit der Tatsache Rechnung, dass die<br />
<strong>Holz</strong>-Stahl-Klebetechnologie im <strong>Holz</strong>bau schon<br />
längere Zeit tägliche Praxis ist, z.B. im Bereich <strong>eingeklebte</strong>r<br />
Gewindestangen für die Querzugsicherung<br />
von Brettschichtholzträgern. Dieser Bericht<br />
stellt für <strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe die Regelungen<br />
nach DIN 1052:2004 vor. Weiterhin werden<br />
Erkenntnisse <strong>aus</strong> Forschungsvorhaben am MPA<br />
Wiesbaden behandelt, die sich mit dem Einkleben<br />
von nicht stabförmigen Bauteilen <strong>aus</strong> <strong>Metall</strong> in<br />
<strong>Holz</strong> beschäftigen.<br />
Autoren:<br />
Prof. Dr.-<strong>In</strong>g. Leander Bathon<br />
FH Wiesbaden<br />
<strong>In</strong>genieur-<strong>Holz</strong>bau und Baukonstruktion<br />
Dipl.-<strong>In</strong>g. (TU) Dipl.-<strong>In</strong>g. (FH)<br />
Oliver Bletz<br />
Wissenschaftlicher Mitarbeiter<br />
im <strong>Holz</strong>baulabor<br />
Vorteile von <strong>Holz</strong>-Stahl-<br />
Klebeverbindungen<br />
<strong>Holz</strong>-Stahl-Klebeverbindungen<br />
weisen eine Reihe positiver<br />
Eigenschaften auf.<br />
Grundsätzlich wird durch<br />
die Verwendung der innovativen<br />
<strong>Holz</strong>-Stahl-Klebeverbundtechnologie<br />
die Möglichkeit<br />
geschaffen, starre<br />
und gleichzeitig duktile Verbindungen<br />
auf einfache und<br />
kostengünstige Art <strong>aus</strong>zuführen.<br />
Ein zusätzlicher<br />
positiver Aspekt ergibt sich<br />
zudem <strong>aus</strong> der Eigenschaft,<br />
dass <strong>Holz</strong>-Stahl-Klebeverbindungen<br />
beinahe den<br />
vollen <strong>Holz</strong>querschnitt mit<br />
nur minimalen Querschnittsschwächungen<br />
aktivieren<br />
können. Dies ist bei<br />
herkömmlichen nachgiebigen<br />
mechanischen <strong>Verbindungsmittel</strong>n<br />
nicht der Fall.<br />
Weiterhin sind <strong>Holz</strong>-Stahl-<br />
Klebeverbindungen sehr<br />
ästhetisch, da sie von außen<br />
in der Regel nicht sichtbar<br />
sind. Das Stahlbauteil ist<br />
letztlich durch die innen liegende<br />
Positionierung im<br />
<strong>Holz</strong>bauteil sowie die umgebende<br />
Klebstoffschicht vor<br />
Korrosion geschützt.<br />
Regelungen zu <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben<br />
nach DIN 1052:2004<br />
<strong>In</strong> der neu eingeführten<br />
DIN 1052:2004 werden<br />
<strong>eingeklebte</strong> <strong>Verbindungsmittel</strong><br />
erstmals im Rahmen<br />
einer DIN-Norm thematisiert.<br />
Eingeklebte Stahlstäbe<br />
werden in DIN<br />
1052:2004, Abschnitt 14.3<br />
<strong>aus</strong>führlich behandelt. Folgende<br />
konstruktive Hinweise<br />
werden hierbei gegeben:<br />
●<br />
●<br />
●<br />
Die Festlegungen gelten<br />
für Verbindungen von in<br />
<strong>Holz</strong> <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Gewindebolzen mit<br />
metrischem Gewinde<br />
nach DIN 976-1 und<br />
Betonrippenstählen nach<br />
DIN 488-1 mit Nenndurchmessern<br />
d, die mindestens<br />
6 mm bzw. maximal<br />
30 mm betragen<br />
(Abbildung 2 und Abbildung<br />
3).<br />
Das <strong>Holz</strong> darf beim Einkleben<br />
eine Feuchtigkeit<br />
von höchstens 15% aufweisen,<br />
wobei die <strong>Holz</strong>feuchte<br />
während des Einklebevorgangs<br />
am besten<br />
der <strong>Holz</strong>feuchte des Bauteils<br />
im Gebrauchszustand<br />
entsprechen sollte.<br />
Bei Verwendung mehrerer<br />
in Gruppen angeordneten<br />
Gewindebolzen ist<br />
darauf zu achten, dass die<br />
Muttern der Gewindebolzen<br />
gleichmäßig angezogen<br />
werden, um eine<br />
gleichmäßige Lastverteilung<br />
zu erzielen. Eine solche<br />
gleichmäßige Lastverteilung<br />
kann durch<br />
die Verwendung von<br />
Drehmomentenschlüsseln<br />
erreicht werden.<br />
Eingeklebte Stahlstäbe<br />
können rechtwinkelig oder<br />
parallel zur Stabachse beansprucht<br />
werden. Für die<br />
Nachweise der Tragfähigkeit<br />
auf Abscheren bei<br />
einer Beanspruchung recht-<br />
Abb. 1:<br />
Parallel zur Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong>r<br />
Gewindestab<br />
winkelig zur Stabachse gelten<br />
im Allgemeinen die<br />
Bestimmungen, die auch<br />
bei stiftförmigen mechanischen<br />
<strong>Verbindungsmittel</strong>n<br />
bei Beanspruchung rechtwinkelig<br />
zur Stiftachse<br />
angewendet werden können.<br />
Es ist zu beachten,<br />
dass bei rechtwinkelig zur<br />
Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlteilen die charakteristischen<br />
Werte der Lochleibungsfestigkeit<br />
um 25%<br />
erhöht werden dürfen. Weitere<br />
Regelungen zu rechtwinkelig<br />
beanspruchten <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben sind<br />
in DIN 1052:2004, Abschnitt<br />
14.3.2 zu finden.<br />
Gemäß DIN 1052 sind<br />
die in Tabelle 1 sowie den<br />
Abbildungen 4 und 5 dargestellten<br />
Mindestabstände<br />
einzuhalten.<br />
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
2/2008 13
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
Abb. 2:<br />
Oberflächenstruktur von<br />
a) Gewindestangen und<br />
b) Betonrippenstählen (<strong>aus</strong> [3])<br />
Abb. 4:<br />
Mindestabstände von parallel<br />
zur Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben bei rechtwinkeliger<br />
Beanspruchung zur Stabachse<br />
(Bild 51 <strong>aus</strong> DIN<br />
1052:2004)<br />
Abb. 3:<br />
Beispiele für Gewindestangen<br />
mit verschiedenen Durchmessern<br />
Abb. 5:<br />
Mindestabstände von rechtwinkelig<br />
zur Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben bei<br />
rechtwinkeliger Beanspruchung<br />
zur Stabachse<br />
(Bild 41 <strong>aus</strong> DIN 1052:2004)<br />
Tabelle 1: Mindestabstände für <strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe bei rechtwinkeliger Beanspruchung zur<br />
Stabsachse (Tabelle 8 und Tabelle 23 <strong>aus</strong> DIN 1052:2004)<br />
parallel zur Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong><br />
Stahlstäbe (BILD 51)<br />
a 2<br />
a 2,c<br />
a 2,t<br />
a 1<br />
5 · d<br />
2,5 · d<br />
4 · d<br />
(3 + 2 · cos) · d<br />
a 1,c 7 · d · sin (mindestens 3 · d)<br />
rechtwinkelig zur Faserrichtung a 1,t 7 · d (mindestens 80 mm)<br />
<strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe (BILD 41) a 2 3 · d<br />
a 2,c<br />
3 · d<br />
a 2,t<br />
3 · d<br />
14<br />
2/2008
Bei <strong>eingeklebte</strong>n Stahlstäben,<br />
die parallel zur Stabachse<br />
beansprucht werden,<br />
sind mit dem Versagen des<br />
Stahlstabes, dem Versagen<br />
der Klebefuge bzw. des <strong>Holz</strong>es<br />
entlang der Bohrlochwandung<br />
sowie dem<br />
Versagen des <strong>Holz</strong>bauteils<br />
grundsätzlich drei Versagensmechanismen<br />
zu<br />
berücksichtigen. Falls eine<br />
ungleichmäßige Beanspruchung<br />
der Verbindung laut<br />
DIN 1052:2004, Abschnitt<br />
14.3.3, Satz 2 nicht <strong>aus</strong>geschlossen<br />
werden kann,<br />
muss für die Tragfähigkeit<br />
der Verbindung die Tragfähigkeit<br />
des Stahlstabes<br />
und nicht die Festigkeit des<br />
<strong>Holz</strong>es oder der Klebefuge<br />
maßgebend sein.<br />
Der Bemessungswert des<br />
Ausziehwiderstandes von<br />
<strong>eingeklebte</strong>n Stahlstäben<br />
berechnet sich nach Gleichung<br />
1 und Tabelle 2 zu<br />
Gleichung 1: Bemessungswert<br />
des Ausziehwiderstandes<br />
mit<br />
f y,d<br />
A ef<br />
l ad<br />
d<br />
Bemessungswert<br />
der Streckgrenze des<br />
Stahlstabes<br />
Spannungsquerschnitt<br />
des Stahlstabes<br />
Einklebelänge des<br />
Stahlstabes<br />
Nenndurchmesser des<br />
Stahlstabes<br />
f k1,d Bemessungswert der<br />
Klebefugenfestigkeit<br />
unter Berücksichtigung<br />
der Einklebelänge des<br />
Stahlstabes gemäß<br />
Tabelle 3<br />
Tabelle 2: Ermittlung des Bemessungswertes der Klebefugenfestigkeit (Tabelle F.23 <strong>aus</strong><br />
DIN 1052:2004)<br />
Klebefuge zwischen<br />
wirksame Einklebelänge l ad des Stahlstabes<br />
Stahlstab und<br />
Bohrlochwandung<br />
250 mm 250 mm < l ad 500 mm 500 mm < l ad 1000 mm<br />
f k1,k 4,0 5,25 - 0,005 · l ad 3,5 - 0,0015 · l ad<br />
Bei parallel zur Faserrichtung<br />
<strong>eingeklebte</strong>n auf Zug<br />
beanspruchten Stahlstäben<br />
im am Ende des Stahlstabes<br />
ein Nachweis der Zugspannung<br />
im <strong>Holz</strong> zu führen.<br />
Als wirksame Querschnittsfläche<br />
des <strong>Holz</strong>es darf pro<br />
<strong>eingeklebte</strong>m Stahlstab eine<br />
maximale Fläche von 36·d 2<br />
angesetzt werden. Weitere<br />
Regelungen sind in Abschnitt<br />
14.3.3 der DIN<br />
1052:2004 zu finden.<br />
Die Mindestabstände für<br />
parallel zur Stabachse beanspruchte<br />
Stahlstäbe gemäß<br />
DIN 1052:2004 sind in<br />
Tabelle 3 und Abbildung 6<br />
angegeben.<br />
Bei gleichzeitiger Beanspruchung<br />
von <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben auf Abscheren<br />
und Her<strong>aus</strong>ziehen<br />
ist der in Gleichung 3 dargestellte<br />
Nachweis einer<br />
kombinierten Beanspruchung<br />
zu führen.<br />
Gleichung 3: Nachweis bei<br />
kombinierter Beanspruchung<br />
Anwendungen<br />
Für <strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe<br />
lassen sich in der Baupraxis<br />
vielfältige Anwendungsmöglichkeiten<br />
finden. So<br />
existieren Ausführungsbeispiele<br />
für <strong>eingeklebte</strong> Stahl-<br />
stäbe z.B. bei Ausklinkungen<br />
im Auflagerbereich, bei<br />
Trägerdurchbrüchen, bei<br />
Fußpunkt<strong>aus</strong>bildungen von<br />
Stützen, bei gekrümmten<br />
Satteldachträgern zur Vermeidung<br />
von Querzugrissen<br />
im Firstbereich oder bei<br />
Biegestößen (Abbildung 7).<br />
Es wurden zudem auch Anwendungen<br />
bei Rahmenecken<br />
untersucht [7].<br />
<strong>In</strong> DIN 1052:2004 werden<br />
konkrete Anwendungen<br />
für <strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe<br />
in Abschnitt 11.4<br />
(Verstärkungen) behandelt.<br />
Eingeklebte Gewindebolzen<br />
nach DIN 976-1 sowie <strong>eingeklebte</strong><br />
Betonrippenstähle<br />
nach DIN 488-1 werden<br />
unter 11.4.1 (3) als Möglichkeit<br />
für innen liegende<br />
Abb. 6:<br />
Mindestabstände von parallel<br />
und rechtwinkelig zur Faserrichtung<br />
<strong>eingeklebte</strong>n Stahlstäben<br />
bei paralleler Beanspruchung<br />
zur Stabachse<br />
(Bild 52 <strong>aus</strong> DIN 1052:2004)<br />
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
Die Mindesteinklebelänge<br />
des Stahlstabes ist<br />
dabei nach Gleichung 2<br />
definiert.<br />
Gleichung 2: Mindesteinklebelänge<br />
eines Stahlstabes<br />
Tabelle 3: Mindestabstände für <strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe bei paralleler Beanspruchung zur Stabsachse<br />
(Tabelle 24 <strong>aus</strong> DIN 1052:2004)<br />
parallel zur Faserrichtung <strong>eingeklebte</strong> a 2 5 · d<br />
Stahlstäbe (BILD 52) a 2,c 2,5 · d<br />
a 1<br />
4 · d<br />
rechtwinkelig zur Faserrichtung a 1,c 2,5 · d<br />
<strong>eingeklebte</strong> Stahlstäbe (BILD 52) a 2 4 · d<br />
a 2,c<br />
2,5 · d<br />
2/2008 15
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
Abb. 7:<br />
Anwendungsbeispiele für <strong>eingeklebte</strong><br />
Stahlstäbe (<strong>aus</strong> [7])<br />
Abb. 8:<br />
Am MPA Wiesbaden durchgeführte<br />
Untersuchung zur Temperaturbeständigkeit<br />
von in<br />
BSH <strong>eingeklebte</strong>n Gewindestangen<br />
Verstärkungen genannt.<br />
Thematisiert werden im<br />
Einzelnen:<br />
●<br />
●<br />
●<br />
●<br />
11.4.2 Queranschlüsse,<br />
11.4.3 Rechtwinkelige<br />
Ausklinkungen an den<br />
Enden von Biegeträgern<br />
mit Rechteckquerschnitt,<br />
11.4.4 Durchbrüche bei<br />
Biegeträgern mit Rechteckquerschnitt,<br />
11.4.5 Gekrümmte Träger<br />
und Satteldachträger <strong>aus</strong><br />
Brettschichtholz<br />
Hierbei sei darauf hingewiesen,<br />
dass für Durchbrüche<br />
gemäß DIN<br />
1052:2004, Abschnitt 11.3<br />
und für die Anwendung<br />
von <strong>eingeklebte</strong>n Stahlstäben<br />
bei der Verstärkung<br />
von Trägerdurchbrüchen<br />
mit Rechteckquerschnitt<br />
gemäß DIN 1052:2004,<br />
Abschnitt 11.4.4 durch das<br />
DIBt bzw. das DIN ein<br />
Warnhinweis vorliegt.<br />
Danach hat der im DIN für<br />
diese Norm zuständige<br />
Normen<strong>aus</strong>schuss Änderungsbedarf<br />
für die Abschnitte<br />
11.3 und 11.4.4<br />
angemeldet. Diese Durchbrüche<br />
dürfen derzeit nur<br />
mit einer Zustimmung im<br />
Einzelfall <strong>aus</strong>geführt<br />
werden.<br />
Rechtliches<br />
Folgende rechtliche<br />
Anmerkungen sind für<br />
<strong>Holz</strong>-Stahl-Klebungen im<br />
Allgemeinen zu beachten:<br />
● <strong>In</strong> DIN 1052:2004,<br />
Abschnitt 1, Satz 8 heißt es<br />
im Wortlaut: „Diese Norm<br />
behandelt nicht den Entwurf,<br />
die Berechnung und die<br />
Bemessung von Bauwerken,<br />
die über längere Zeit – etwa<br />
der Lasteinwirkungsdauer<br />
‚lang entsprechend’ – Temperaturen<br />
von über 60°C <strong>aus</strong>gesetzt<br />
sind, abgesehen von<br />
veränderlichen Klimaeinwirkungen.“.<br />
Damit liegt im<br />
Vergleich zu DIN<br />
1052:1988 eine Veränderung<br />
vor, da bisher eine<br />
Temperatur von 50°C einzuhalten<br />
war. Die Anwendung<br />
von <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Stahlstäben nach DIN<br />
1052:2004 setzt somit eine<br />
Temperaturbeständigkeit<br />
von Klebstoffsystemen bis<br />
60°C vor<strong>aus</strong>. Diese Temperaturbeständigkeit<br />
muss in<br />
Versuchen (Abbildung 8)<br />
nachgewiesen werden.<br />
● Für ein zu verwendendes<br />
Klebstoffsystem muss ein<br />
Eignungsnachweis oder eine<br />
allgemeine bauaufsichtliche<br />
Zulassung vorliegen. Derzeit<br />
existiert in Deutschland<br />
kein Klebstoffsystem<br />
mit allgemeiner bauaufsichtlicher<br />
Zulassung für<br />
das Einkleben von Stahlstäben<br />
in <strong>Holz</strong>querschnitte<br />
für Temperaturen bis 60°C.<br />
Aufgrund vorliegender<br />
positiver Untersuchungsergebnisse<br />
gehen die Autoren<br />
für das Jahr 2008 jedoch<br />
von der Ausstellung erster<br />
allgemeiner bauaufsichtlicher<br />
Zulassung durch das<br />
DIBt <strong>aus</strong>.<br />
● <strong>Holz</strong>-Stahl-Klebungen<br />
dürfen von Unternehmen<br />
und Personen vorgenommen<br />
werden, die nachweislich<br />
über eine besondere<br />
Sachkunde verfügen. Die<br />
Betriebe müssen in diesen<br />
Fällen eine besondere Ausstattung<br />
aufweisen. Eine<br />
anerkannte Prüfstelle stellt<br />
die Bescheinigung für den<br />
Nachweis der Eignung zum<br />
Kleben von tragenden<br />
<strong>Holz</strong>bauteilen <strong>aus</strong>.<br />
Eingeklebte Bauteile<br />
<strong>aus</strong> <strong>Metall</strong><br />
Am MPA Wiesbaden<br />
beschäftigt man sich seit<br />
einiger Zeit mit der Weiterentwicklung<br />
von <strong>Holz</strong>-<br />
<strong>Metall</strong>-Klebeverbindungen.<br />
Dabei wurden diverse<br />
<strong>Metall</strong>querschnitte mit<br />
unterschiedlichen Klebstoffsystemen<br />
in <strong>Holz</strong> eingeklebt.<br />
Neben stählernen<br />
Gewindestangen wurden<br />
auch Rohrhülsen <strong>aus</strong> Stahl<br />
und Gusseisen sowie verzinkte<br />
und unverzinkte<br />
Streckmetalle und Lochbleche<br />
auf ihre Verwendbarkeit<br />
untersucht (Abbildung<br />
9). Als Klebstoffsysteme<br />
kamen Polyesterharzmörtel,<br />
Verbundmörtel, einund<br />
zweikomponentige<br />
Polyurethanklebstoffe sowie<br />
2K-Epoxidharze zum Einsatz.<br />
Grundsätzlich wurden<br />
sowohl theoretische<br />
Betrachtungen als auch<br />
praktische Versuche in den<br />
Versuchsräumen des Materialprüfamts<br />
Wiesbaden,<br />
Referat <strong>Holz</strong> durchgeführt.<br />
Die Ergebnisse dieser<br />
Untersuchungen mündeten<br />
inzwischen in konkreten<br />
Bauvorhaben, z.B. dem Bau<br />
eines Riesenfußballs [5]<br />
oder dem Neubau einer<br />
Ausbildungsstätte [6].<br />
Basierend auf den FuE-<br />
Ergebnissen konnten u.a.<br />
neue Lösungsansätze für die<br />
Herstellung von Stützeneinspannungen,<br />
Rah-<br />
16<br />
2/2008
Abb. 9:<br />
Zum Einkleben in <strong>Holz</strong> eingesetzte<br />
Stahlquerschnitte<br />
Abb. 10, 11, 12:<br />
<strong>Holz</strong>hohlkastenträger mit <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Streckmetallen in<br />
der Kontaktfuge<br />
(Fotos: LIGNOTREND)<br />
menecken [1], Zuganschlüssen,<br />
Knotenpunkt<strong>aus</strong>bildungen<br />
[5] und Trägern<br />
<strong>aus</strong> Brettschichtholz entwickelt<br />
werden. Im Folgenden<br />
wird ein Überblick über<br />
den Stand der Entwicklungen<br />
bei <strong>eingeklebte</strong>n Streckmetallen<br />
und <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Rohrhülsen gegeben.<br />
Eingeklebte<br />
Streckmetalle<br />
Streckmetalle sind spezielle<br />
kaltumgeformte Stahlteile<br />
mit definierten Eigenschaften<br />
und Abmessungen, die<br />
in der bisherigen bautechnischen<br />
Anwendung der Verbindung<br />
von Balken oder<br />
Platten <strong>aus</strong> <strong>Holz</strong> mit einer<br />
Betondeckschicht zu <strong>Holz</strong>-<br />
Beton-Verbundkonstruktionen<br />
dienen [4]. Die verwendeten<br />
Streckmetalle<br />
besitzen eine Höhe von<br />
mindestens 9 cm. Sie werden<br />
mit einem 2K-Polyurethanklebstoff<br />
oder einem<br />
2K-Epoxidharz in eine 4 cm<br />
tiefe und 3,2 mm breite Nut<br />
im <strong>Holz</strong>bauteil eingeklebt.<br />
Nach Aushärtung der Klebung<br />
wird der her<strong>aus</strong>stehende<br />
Teil der Streckmetalle<br />
in die darüber angeordnete<br />
Stahlbetonplatte einbetoniert.<br />
Die Länge der<br />
Einbetonierung beträgt laut<br />
allgemeiner bauaufsichtlicher<br />
Zulassung Z-9.1-557<br />
mindestens 5 cm. Über<br />
<strong>Holz</strong>-Beton-Verbundkonstruktionen<br />
mit <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Streckmetallen wurde<br />
in <strong>Holz</strong>bau - die neuen quadriga<br />
bereits mehrfach<br />
berichtet (zuletzt in der<br />
Ausgabe 4/2007, [2]), so<br />
dass an dieser Stelle darauf<br />
verzichtet werden kann, im<br />
Speziellen darauf einzugehen.<br />
Im Rahmen der Zulassungsversuche<br />
wurden<br />
abweichend von der eigentlichen<br />
<strong>Holz</strong>-Beton-<br />
Verbundanwendung jedoch<br />
auch Untersuchungen an<br />
<strong>Holz</strong>-<strong>Holz</strong>-Prüfkörpern<br />
durchgeführt, die über <strong>eingeklebte</strong><br />
Streckmetalle miteinander<br />
verbunden waren.<br />
Eine solche Anwendung<br />
wurde vor kurzem erstmals<br />
in der Praxis bei Brettschichtholz-Hohlkastenträgern<br />
eingesetzt.<br />
Abbildung 10 zeigt den<br />
Querschnitt eines solchen<br />
Hohlkastenträgers, der sich<br />
<strong>aus</strong> zwei vorgefertigten u-<br />
förmigen Teilquerschnitten<br />
zusammensetzt. Die in den<br />
Stegen der Teilquerschnitte<br />
<strong>eingeklebte</strong>n Streckmetalle<br />
sorgen für eine kraftschlüssige<br />
Verbindung in der Kontaktfuge.<br />
Dieser Lösungsansatz<br />
stellt eine innovative<br />
Alternative für herkömmliche<br />
kraftschlüssige Verbindungen<br />
wie z.B. Nagelpressklebungen<br />
oder Schraubpressklebungen<br />
dar. Die<br />
Abbildungen 11 und 12<br />
zeigen den Träger während<br />
der Herstellung.<br />
Eingeklebte Rohrhülsen<br />
Eingeklebte Rohrhülsen<br />
werden am MPA Wiesbaden<br />
seit längerer Zeit untersucht<br />
[8]. Die Untersuchungen<br />
behandeln dabei<br />
im Wesentlichen die Themenfelder<br />
Geometrie,<br />
Oberflächenbeschaffenheit,<br />
Materialart, Belastungsart,<br />
Randabstände und Anordnung<br />
der Rohrhülsen.<br />
Abbildung 13 zeigt exemplarisch<br />
Rohrhülsen mit<br />
unterschiedlichen Oberflächenstrukturen.<br />
Versuche<br />
an solchen <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Rohrhülsen haben gezeigt,<br />
dass die oben genannten<br />
Parameter wesentlichen<br />
Einfluss auf die <strong>Verbindungsmittel</strong>kapazität,<br />
z.B.<br />
unter Zugbeanspruchung<br />
haben. Die zuletzt getesteten<br />
Rohrhülsen vom Typ<br />
HSK-RV-T5 sind rohrförmige<br />
Verbundanker <strong>aus</strong><br />
Stahl S235JR, die <strong>aus</strong><br />
einem 3 mm starken Stahlrohr<br />
her<strong>aus</strong> gefräst werden<br />
und mit einem doppelseitigem<br />
Gewinde mit einer<br />
Steigung von 3,00 mm versehen<br />
sind. Die Kopfplatte<br />
enthält ein M16 Gewinde<br />
für mögliche Schraubenanschlüsse.<br />
Die 3 mm breiten<br />
und 100 mm langen Längsschlitze<br />
in dem Mantel der<br />
Rohrhülsen dienen einer<br />
guten Verteilung des Klebers<br />
und der Minimierung<br />
von Luftblasen. Die Rohrhülsen<br />
sind galvanisch verzinkt.<br />
Abbildung 14 zeigt<br />
den Schnitt durch einen<br />
Prüfkörper. <strong>In</strong> Abbildung<br />
15 ist eine mögliche<br />
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
2/2008 17
Im Blickpunkt: DIN 1052<br />
Abb. 13, 14, 15:<br />
Rohrhülsen, Schnitt,<br />
Anschlussvariante<br />
Abb. 16:<br />
Prüfkörper mit vier <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Rohrhülsen nach dem Versuch<br />
– <strong>Holz</strong>versagen bei einer<br />
Zuglast von 450 kN<br />
Abb. 17, 18, 19, 20:<br />
Knotenpunktlösung, Haupt-/<br />
Nebenträgeranschluss, Stützenfußpunkt,<br />
Geländeranschluss<br />
Anschlussvariante dargestellt.<br />
Zugversuche an in <strong>Holz</strong><br />
(b/h = 8/8 cm) <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Rohrhülsen ergeben in<br />
Abhängigkeit der Oberflächen<br />
Zugkapazitäten von<br />
80 kN bis 135 kN. Bei in<br />
Gruppen angeordneten<br />
Rohrhülsen stellt sich bei<br />
Einhaltung von Mindestabständen<br />
– pro Rohrhülse<br />
Mindestfläche b/h = 8/8<br />
cm – eine Linearität hinsichtlich<br />
der Zugkapazität<br />
ein. Der in Abbildung 16<br />
dargestellte Prüfkörper <strong>aus</strong><br />
BS 11, b/h = 16/16 cm mit<br />
vier in einer Gruppe angeordneten<br />
Rohrhülsen zeigt<br />
deutlich die Kapazität der<br />
<strong>Holz</strong>-Stahl-Klebeverbindung<br />
mit Rohrhülsen. Bei<br />
einem Lastniveau von 450<br />
kN (4 x 112,5 kN) kommt<br />
es zu einem Versagen des<br />
<strong>Holz</strong>querschnittes. Eingeklebte<br />
Rohrhülsen scheinen<br />
somit prädestiniert zu sein<br />
für Anschlüsse, bei denen<br />
hohe Kräfte zu übertragen<br />
sind.<br />
Erste Ausführungsbeispiele<br />
für <strong>eingeklebte</strong> Rohrhülsen<br />
finden sich bei Knotenpunkten<br />
(Abbildung<br />
17), Haupt-/Nebenträgeranschlüssen<br />
(Abbildung<br />
18), Stützenfußpunkten<br />
(Abbildung 19) oder Geländeranschlüssen<br />
(Abbildung<br />
20). Hierbei sei angemerkt,<br />
dass derzeit noch keine allgemeine<br />
bauaufsichtliche<br />
Zulassung für dieses Verbindungssystem<br />
vorliegt.<br />
Zusammenfassung<br />
Die <strong>Holz</strong>-<strong>Metall</strong>-Klebetechnologie<br />
stellt eine neue leistungsstarke<br />
Variante zur<br />
Ausführung von Verbindungen<br />
dar. Die Vorteile dieser<br />
neuartigen <strong>Verbindungsmittel</strong>technologie<br />
sind beeindruckend:<br />
starr, duktil und<br />
mit nur minimaler Querschnittschwächung<br />
des<br />
<strong>Holz</strong>es bei vorhandener<br />
Ästhetik und vorliegendem<br />
Korrosionsschutz. Gleichzeitig<br />
ist das Anwendungspotenzial<br />
äußerst weitreichend.<br />
Aus Sicht der Autoren<br />
sind die Vor<strong>aus</strong>setzungen<br />
für eine technisch abgesicherte<br />
Anwendung dieser<br />
Technologie inzwischen<br />
gegeben, da untersuchte<br />
Klebstoffsysteme existieren,<br />
die die Anforderungen der<br />
DIN 1052:2004 nach einer<br />
Temperaturbeständigkeit bis<br />
60°C erfüllen. Sollten Klebstoffhersteller<br />
für diese<br />
Klebstoffsysteme, die über<br />
die geforderte Temperaturbeständigkeit<br />
bei gleichzeitig<br />
guter Verarbeitbarkeit<br />
verfügen, allgemeine bauaufsichliche<br />
Zulassungen<br />
erhalten, steht einer<br />
flächendeckenden Verbreitung<br />
dieser Technologie<br />
nichts mehr im Wege. Vielfältige<br />
Varianten für <strong>eingeklebte</strong><br />
<strong>Metall</strong>teile sind<br />
denkbar – Streckmetalle,<br />
Rohrhülsen und die in DIN<br />
1052:2004 behandelten<br />
Stahlstäbe stellen erste<br />
Anwendungsbeispiele dar.<br />
Die <strong>Holz</strong>-<strong>Metall</strong>-Klebetechnologie<br />
steht am Anfang<br />
ihrer Entwicklung. Die<br />
Autoren sind davon überzeugt,<br />
dass mit der Klebetechnologie<br />
in der Zukunft<br />
neue Märkte für den <strong>In</strong>genieurholzbau<br />
erschlossen<br />
werden können. ■<br />
Literatur<br />
[1] Bathon, L.; Bletz, O.;<br />
Schmidt, J. (2006): „Untersuchungsbericht<br />
zum <strong>Holz</strong>-Stahl-<br />
Klebeverbundsystem mit <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Lochblechen“, Fachhochschule<br />
Wiesbaden, <strong>Holz</strong>baulabor<br />
[2] Bathon, L.; Bletz, O.<br />
(2007): „Zum Schwingungsverhalten<br />
von <strong>Holz</strong>decken und<br />
<strong>Holz</strong>-Beton-Verbunddecken“,<br />
HOLZBAU - die neue quadriga<br />
4/2007, Seite 28 - 33<br />
[3] Blaß, H. J.; Ehlbeck, J.;<br />
Kreuzinger, H.; Steck, G. (2005):<br />
„Erläuterungen zu DIN<br />
1052:2004-08; Entwurf, Berechnung<br />
und Bemessung von <strong>Holz</strong>bauwerken“,<br />
Her<strong>aus</strong>geber DGfH<br />
<strong>In</strong>novations- und Service<br />
GmbH, München<br />
[4] Deutsches <strong>In</strong>stitut für<br />
Bautechnik (2003): „Allgemeine<br />
bauaufsichtliche Zulassung Z-9.1-<br />
557. <strong>Holz</strong>-Beton-Verbundsystem<br />
mit <strong>eingeklebte</strong>n HBV-Schubverbindern“<br />
[5] Fritzen, K. (2006): „Ein<br />
bisschen Spaß muss sein“, bauen<br />
mit holz 6/2006, Seite 5 – 7<br />
[6] Jakob, S. (2007): „Rahmenecke<br />
spezial“, bauen mit holz<br />
11/2007, Seite 16 – 19<br />
[7] Lippert, P. (2002): „Rahmenecken<br />
<strong>aus</strong> <strong>Holz</strong> mit <strong>eingeklebte</strong>n<br />
Gewindestangen“, Mitteilungen<br />
Nr. 2002-4, Dissertation,<br />
Universität Stuttgart, <strong>In</strong>stitut für<br />
Konstruktion und Entwurf<br />
[8] Schreyer, A.; Bathon, L.;<br />
Prion, H.: „Determination of the<br />
Capacities of a new Composite<br />
Timber-Steel Connector System”,<br />
Proceedings of the World Conference<br />
on Timber Engineering<br />
2000, Whistler Resort, Vancouver,<br />
B.C.<br />
18<br />
2/2008
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