Systemverbinder für Holzflächenelemente

摘要

The use of cross laminated timber boards has greatly increased and changed timber construction substantially. The parallel development and adaption of existing conventional bonding systems has only partly taken place in some pilot projects. The use of adequate bonding systems enables individual construction parts to become effective bearing construction elements. Therefore a sophisticated bonding system for cross laminated timber boards was to be developed in cooperation with project partner Vinzenz Harrer GmbH within the framework of the Austrian Research Promotion Agency (FFG). The need for a specific bonding system for cross laminated timber boards for the market is well known and has been expressed repeatedly by the industry and timber construction companies. It is common practice to use partial thread screws to bond cross laminated timber elements. Due to the geometry of cross laminated timber elements, the layered structure and cross lamination (0°/90°/..), as well as the (supposed) orthotropy of wood, the use of screws for bonding in grain wood is virtually unavoidable. According to EN 1995-1-1 , the use of fibre-parallel screws in professional timber construction is not permissible and therefore requires an approval certificate. The conditions and requirements of the bonding system are determined in the project preparation phase and project phase in a three-strand model: manufacturing, application and calculation. In the course of the project process two bonding systems are developed. One bonding system that meets all listed model requirements, and a simplified bonding system meeting all essential points. The simplified system is not specifically designed for temporary constructions (containers etc.), as the connectors are not meant to be fixed in the same spot again. Both bonding systems allow for easy dismantling. For patent reasons only the simplified connector model is introduced. The essential benefits of this connector are its easy handling and assembling without scaffolding, its industrial prefabrication integration potential, and consequently, its short assembling time. The bonding system consists of four elements, i.e. the casing, the counter-casing, the pin, and full thread screws. The specific geometry of the connector also allows its use in other timber construction systems, e.g. timber frame constructions. Bearing capacity features of the connecting device meet the requirements of a four-storey solid timber building.%Der Einsatz von Brettsperrholzelementen (BSPH-Element) hat im Holzbau sehr stark zugenommen und diesen auch nachhaltig verändert. Eine „Mitentwicklung" bzw. Adaptierung vorhandener klassischer Verbindungsmittel hat bisher jedoch nur begrenzt bei einzelnen Pilotprojekten stattgefunden. Nachdem erst durch geeignete Verbindungsmittel aus einzelnen Bauteilen eine statisch gemeinsam wirkende Tragstruktur entsteht, soll im Rahmen eines durch die Österreichische Forschungs-förderungsgesellschaft (Bridge Ⅱ- Brückenschlagprogramm) gefördertem, in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Vinzenz Harrer GmbH ein innovatives, den Anforderungen entsprechendes Verbindungsmittel für Brettsperrholzplatten (BSPH-Platten) entwickelt werden. Der Wunsch, ein spezielles Verbindungsmittel für die BSP-Holz Bauweise für den Markt zur Verfügung zu stellen, ist bekannt, und wird auch seitens der Industrie und den ausführenden Holzbau-Unternehmungen immer wieder signalisiert. In der Praxis werden heute häufig Teilgewindeschrauben (TG) zur Verbindung der BSPH-Elemente verwendet. Bedingt durch die Geometrie der BSPH-Elemente (2D-Bauteil), dem geschichtetem Aufbau und der kreuzweisen Anordnung der Brettlamellen (0°/90°/...) sowie der (angenommenen) Orthotropie des Werkstoffes Holz, sind Schraubenverbindungen im Hirnholz (faserparallele Anordnung) meist unvermeidbar. Nach der EN 1995-1-1 ist der Einsatz von faserparallelen Schrauben im Ingenieurholzbau allerdings nicht zulässig und muss daher über bauaufsichtliche Zulassungen geregelt werden. Die generellen Anforderungen (Lastenheft) an das Verbindungsmittel werden in der Vorbereitung auf das Projekt sowie in der Projektphase, in Form eines Dreisäulenmodells (Fertigung, Verarbeitung und Berechnung), festgelegt. Die Anforderungen an die Tragfähigkeit werden anhand eines viergeschossigen Massivholzbaus ermittelt. Im Laufe des Projektfortschritts entstehen zwei Verbinder Systeme: Ein Systemverbinder, der alle im Säulenmodell beschriebenen Anforderungen erfüllt, und ein vereinfachter, auf die wesentlichen Punkte reduzierter Verbinder. Bei diesem vereinfachten Verbinder wird auf einen möglichen Einsatz bei temporären Bauten (Container, Messebauten, ...) und auf die damit verbundene Wiederholbarkeit der Montage verzichtet. Eine einfache Demontage wird aber von beiden Verbinder Systemen erfüllt. Aus patentrechtlichen Gründen wird in diesem Bericht nur die reduzierte Verbinder Variante vorgestellt. Die wesentlichen Vorteile des Verbinders sind, die einfache Handhabung und Montage ohne Gerüst, die Vorfertigung seitens der Industrie bzw. dem Bauunternehmen und die damit verbundenen kurzen Montagezeiten. Das Verbindungsmittel besteht aus vier Komponenten: dem Gehäuse, dem Gegengehäuse, dem Dorn sowie den Vollgewindeschrauben. Durch die spezielle Geometrie des Verbinders ist auch eine Verwendung bei anderen Holzbausystemen, wie z.B. dem Holzrahmenbau, möglich. Das entwickelte System, das Einsatzgebiet, Ergebnisse der Laboruntersuchungen und das Berechnungsmodell für den Verbinder werden im Folgenden beschrieben.