Holzbauvorlesung im WS 2006/2007 von Dr. Torsten Faber

1. Holzbauvorlesung im WS 2006/2007von Dr. Torsten Faber 27.01.2007

2. Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

3. Literatur • Götz, K.-H., et al.: Holzbau-Atlas • Werner, G.: HOLZBAU, Werner Ingenieur Texte Bd.48 • Dröge, G.: Grundzüge des Holzbaues Bd.1 • v. Halàsz, R.: Holzbau-Taschenbuch • Informationsdienst Holz e.V. Füllenbachstraße 6 40474 Düsseldorf TUHH Holzbau I

4. Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

5. Anwendungsgebiet EissporthalleBad Reichenhall am 03.01.2006 TUHH Holzbau I

6. Was passierte am Tag des Unglücks?Der Hausmeister hatte vormittags die Schneelast auf dem Hallendach gemessen, den Wert dem Bauamt mitgeteilt. Ein Mitarbeiter: „Der Grenzwert, ab dem die Halle gesperrt werden müßte, wurde deutlich unterschritten.“ • Gab es eine Warnung vor den Schneemassen?Ja. Der Deutsche Wetterdienst gab eine Unwetterwarnung für den Landkreis Bad Reichenhall heraus. Zweithöchste Alarmstufe, Schneefälle von bis zu 50 cm wurden angekündigt. Es wurde sogar vor Gebäudeschäden gewarnt! • Wie wurde reagiert?Im Bauamt wurde entschieden, das Dach der Halle am Abend vom Schnee räumen zu lassen. Um 16 Uhr sollte der Hallenbetrieb eingestellt werden. Ein Training des örtlichen Eishockey-Athletik-Clubs (EAC) wurde abgesagt. Es sollte eigentlich um 16.30 Uhr beginnen. TUHH Holzbau I

7. Warum wurden nicht auch die Hobby-Sportler gewarnt?Kinder berichteten später, daß sie schon eine Stunde vor dem Unglück ein Knacken im Dach gehört haben. Aber niemand informierte über diese Geräusche das Bauamt. Deshalb wußte man dort auch von nichts. Erst der Hausmeister wunderte sich Minuten vor dem Einsturz über ein lautes Knarren, ließt die Halle räumen. Da war es schon zu spät. • Was wiegt Schnee? Die Schneebeschaffenheit beeinflußt das Gewicht und die Dichte. 1 Kubikmeter „normaler“ Schnee wiegt 100-300 kg. In Bad Reichenhall fiel wasserhaltiger Naßschnee. Der wiegt 400 bis 500 kg pro Kubikmeter. • Warum fiel am Tag des Unglücks so viel Schnee? 15 Kilometer nördlich von Bad Reichenhall wurde ein Niederschlag von 45 Zentimeter Neuschnee gemessen. Ursache war feuchte Mittelmeerluft, die durch die vorhandene Kaltluft abgekühlt wurde. Die Feuchtigkeit konnte so in Form von Schnee fallen. TUHH Holzbau I

8. Kann Schnee wirklich der alleinige Grund für den Einsturz gewesen sein?Statiker Dr. Horst Franke (70) aus Berlin: „Nein. Es ist schon ungewöhnlich, daß alle 10 Holzträger zeitgleich eingebrochen sind. Da müssen sich in den über 30 Jahren Baumängel eingeschlichen haben. Mit der Zeit könnte z. B. Feuchtigkeit in das Holz eingedrungen sein. Dadurch könnte es morsch geworden sein.“ • Gibt es Bauvorschriften für Hallendächer?Ja, die sogenannte „DIN Norm 1055“ gilt bundesweit. Sie legt fest, daß die Belastungsgrenze bei 125 Kilogramm Schnee pro Quadratmeter liegt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein hat jetzt den TÜV Süddeutschland eingeschaltet, um zu prüfen, ob die Bestimmung eingehalten wurden. • Werden öffentliche Gebäude regelmäßig kontrolliert? Nein. Das deutsche Baurecht sieht das nicht vor. Nach Bauende liegt es allein im Ermessen des Besitzers, ob er das Geld für eine Überprüfung der Gebäudesubstanz ausgeben will. Ingenieurverbände fordern jetzt regelmäßige Kontrollen. TUHH Holzbau I

9. Presseerklärung der Staatsanwaltschaft Traunstein zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall; 20.Juli 2006 • Die Sachverständigen der TU München und des TÜV Süd haben ihre Gutachten zum Einsturz der Eishalle in Bad Reichenhall, bei dem fünfzehn Menschen getötet und achtzehn zum Teil schwer verletzt wurden, vorgelegt. Sie haben mehrere Abweichungen von den Regeln der Technik bei Planung und Bau der Halle festgestellt. Neben diesen Hauptgutachten wurden Zusatzgutachten von der Fachhochschule Augsburg, dem Deutschen Wetterdienst und der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) in Dübenbach/Schweiz erstellt. Die Staatsanwaltschaft Traunstein sieht auf der Grundlage der sachverständigen Feststellungen den Verdacht der fahrlässigen Tötung und der fahrlässigen Körperverletzung und hat Ermittlungen gegen die verantwortlichen Personen eingeleitet. TUHH Holzbau I

10. Zusammenfassend sind die Einsturzursachen wie folgt zu beschreiben: • Die infolge von Fehlern der statischen Berechnung und konstruktiver Mängel ohnehin zu geringe Bauwerkssicherheit von deutlich weniger als 2,0 wurde über die Standzeit des Gebäudes durch äußere Einflüsse, insbesondere die Verschlechterung der Klebeverbindungen an den Untergurten, stetig weiter reduziert, bis es am 02.01.2006 - ausgelöst durch die Schneelast - zum Einsturz der Halle kam. • Nach den Erkenntnissen der Sachverständigen versagte einer der drei ostseitigen Hauptträger zuerst. Durch die steifen Querträger wurden die Lasten von dem zuerst versagenden Träger auf benachbarte Träger umgelagert. Diese bereits vorgeschädigten Träger wurden damit ebenfalls überlastet, wodurch das gesamte Dach reißverschlussartig einstürzte. TUHH Holzbau I

11. Anwendungsgebiet EissporthalleBad Reichenhall am 03.01.2006 TUHH Holzbau I

12. Anwendungsgebiete • Stützen • Biegeträger (Deckenträger, Pfetten usw.) • Dachstühle (Wohnungsbau) • Hallenbinder, Dachbinder • Hallenkonstruktionen (z.B. Sporthallen) • Türme • Lehrgerüste (für Stahl-, Spannbetonbrücken) • Brücken (Fußgängerbrücken, Straßenbrücken) • Sonderkonstruktionen (Fachwerke, Schalen) TUHH Holzbau I

13. Anwendungsgebiet Speditionshalle TUHH Holzbau I

14. Anwendungsgebiet Reithalle TUHH Holzbau I

15. Anwendungsgebiet Akkumulatorenwerk TUHH Holzbau I

16. Anwendungsgebiet Gerberei TUHH Holzbau I

17. Anwendungsgebiet Reithalle TUHH Holzbau I

18. Anwendungsgebiet Lagerhalle TUHH Holzbau I

19. Anwendungsgebiet Speditionshalle TUHH Holzbau I

20. Anwendungsgebiet Schwimmbad TUHH Holzbau I

21. Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

22. Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

23. Anwendungsgebiet Expodach TUHH Holzbau I

24. Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

25. Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

26. Anwendungsgebiet Fachwerkscheune TUHH Holzbau I

27. Anwendungsgebiet Sparrenfuss TUHH Holzbau I

28. Anwendungsgebiet Brücke TUHH Holzbau I

29. Anwendungsgebiet Dokumenta Turm TUHH Holzbau I

30. Anwendungsgebiet Aussichtsturm TUHH Holzbau I

31. Anwendungsgebiet Lawinenschutz TUHH Holzbau I

32. Anwendungsgebiet Steg TUHH Holzbau I

33. Anwendungsgebiet Treppenbau TUHH Holzbau I

34. Bestimmungen • DIN 1052 Teil 1: Holzbauwerke - Berechnung und Ausführung April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich) • DIN 1052 Teil 2: Holzbauwerke - Mechanische Verbindungen April 1988 (und August 2004 , ab 2008 ausschließlich) • DIN V ENV 1995 Teil 1-1: Eurocode 5: Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken Mai 1997 Weitere Hinweise auf Normen und Vorschriften enthält DIN 1052 Teil 1. TUHH Holzbau I

35. Inhalt 0. Literatur 1. Übersicht 2. Baustoff Holz 3. Holzverbindungen 4. Einfache Bauteile 5. Brandsicherheit TUHH Holzbau I

36. Holzarten • Nadelhölzer: Fichte, Kiefer, (Lärche, Tanne) • Laubhölzer: Klasse A: Eiche, Buche, Teak Klasse B: Afzelia, Märbau, Angelique Klasse C: Bongossi, Greenhard TUHH Holzbau I

37. Vollholz „VH (NH, LH)“ • Bretter: 0,8 ≤ t < 4 cm, 8 ≤ b < 24 cm • Bohlen: 4 ≤ t < 5 cm, 2∙t < b < 24 cm • Kantholz: 6cm ≤ b, b/h = 1:1 bis 1:3, (max. 30/30cm) • Balken: Kantholz mit 20 cm ≤ h Die Größen sind in DIN 4070, 4071 und 4072 für Nadelschnittholz genormt. • Lagerlängen l ≤ 6,5 m • Sonderlängen l ≤ 14 m (größerer Verlust) TUHH Holzbau I

38. Schnittklassen DIN 4074 Teil 1 (9/89): TUHH Holzbau I

39. Brettschichtholz „BSH“ • Keilverzinkung • Schichtdicke a ≤ 3,3 cm (Sonderfälle bis 4 cm) • Breite b ≤ 20 cm • Biegeradius r > 200∙a (15∙a < r < 200∙a ist zulässig) TUHH Holzbau I

40. Gesperrtes Holz • Sperrholz ist ein Lagenholz mit ungerader Lagenzahl. • Die Lagen sind „gesperrt“, d.h. die Faserrichtungen auf einander folgender Lagen verlaufen unter einem Winkel zueinander. TUHH Holzbau I

41. Furniersperrholz „BFU“ • Alle Lagen bestehen aus parallel zur Plattenebene liegenden Furnieren. Abmessungen (Vorzugsmaße): • Dicke 0,4 bis 5 cm • Breite 1,22 bis 3,05 m • Länge 1,22 bis 3,05 m TUHH Holzbau I

42. Spanplatten „FPP“ • Holzspanplatten sind plattenförmige Werkstoffe, die durch Verpressen von im Wesentlichen kleinen Teilen aus Holz und/oder anderen holzartigen Faserstoffen mit Bindemitteln hergestellt werden. • Hinsichtlich der Oberfläche unterscheidet man Rohspanplatten und Oberflächen veredelte Spanplatten mit Furnier-, Kunststoff-, Folien- oder Flüssigkeitsbeschichtung. • Abmessungen (Vorzugsmaße): Dicke 0,6 bis 7 cm Breite 1,70 bis 2,60 m Länge 3,60 bis 20,00 m TUHH Holzbau I

43. Holzfaserplatten „HFH und HFM“ • Die Holzfaserplatte ist ein Holzwerkstoff, der aus chemisch aufbereiteten Fasern mit oder ohne Bindemittelzusatz hergestellt wird. • Die Fasern werden unter hohem Druck unter Wärmezufuhr zusammengepresst. • Man unterscheidet harte und mittelharte Platten. TUHH Holzbau I

44. Berechnungsgewicht [kN/m3]: TUHH Holzbau I

45. Holzfeuchtigkeit • Wechselnde Holzfeuchtigkeit bedeutet für Holz und Holzwerkstoffe eine Gewichts- und Volumenzu- bzw. abnahme (Quellen und Schwinden). • Die Normalwerte nach DIN 1052 sind: • 9 ± 3 % bei geschlossenen Bauwerken mit Heizung • > 18 % allseitig der Witterung ausgesetzt TUHH Holzbau I

46. Hohe Feuchtigkeit bewirkt: • Abnahme der Festigkeit • Quellen des Holzes • möglicherweise Schädigung der Leimverbindung • Schwindverformung bei Feuchtigkeitsabnahme (beim Entwurf beachten!) TUHH Holzbau I

47. Quellen und Schwinden TUHH Holzbau I

48. Schwindrisse TUHH Holzbau I

49. Beispiel 1: (Schwinden) Feuchtigkeitsabnahme von 45% (frisch eingeschlagen) auf 25% bei Buche. Querschnitt: 20 x 30 cm, l = 6 m = 600 cm TUHH Holzbau I

50. Beispiel 2: (Schwinden) Einbau Holzfeuchtigkeit 25%, nachher Ausgleichsfeuchte 12% → Δu = 25 – 12% = 13% TUHH Holzbau I