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Binder wie vom Schreiner induo PDF - induo Systemholztechnik

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Ingenieur-Holzbau
Binder wie vom Schreiner
Begrüntes Dach, große Stützenabstände, gedrungene statische Höhe und F 30-B waren die technischen Rahmenbedingungen. Das Ergebnis zeigt außer wenigen Nägeln und ein paar Stabdübeln keine Verbindungsmittel oder Stahlteile.
Sich kreuzende Träger in verschiedenen Konstellationen und Variationen prägen das Dachtragwerk des Einkaufsmarktes. Die Aufgabe
wurde nur mit Druckkontaktverbindungen und
Zugstäben mit „Hirnholzbolzen“ und „Zugschrauben“ ohne geschweißte Stahlteile gelöst.
Standort
Wiesbaden
Ausführung Holzbau
Aeckerle Holzbau GmbH (Montage),
97922 Lauda-Königshofen,
mit Bauer Holzbau GmbH (Abbund,
Binderfertigung),
74589 Satteldorf-Grömingen
Tragwerksplanung
Ingenieurbüro Holzbau im
Bruderverlag, 76133 Karlsruhe
Beratung
Induo Systemholztechnik
GmbH & co.KG, 41352 Korschenbroich,
Fotos Bauer Holzbau GmbH
Zeichnungen Ingenieurbüro Holzbau
im Bruderverlag
86 bauen mit holz 12/2004
Systemdaten
- statische Höhe
Seitenschiffe:
- Binderteilung
- 13,77 m Stützweite
h = 1,25 m
4 × 2,71
(αD = 25 °)
- Binderabstand
e = 5,84 m
- Auflagerkräfte A = B
= 73 kN
- statische Höhe
h = 1,48 - 168 m
- max M
= 197 kNm
- Binderteilung
6 × 2,29
(αD = 33 °)
Abfangeträger:
- Auflagerkräfte A = B
= 92,5 kN
- 2 x 5,84 = 11,68 m Stützweite
- max M
= 318 kNm
- statische Höhe
h =1,425m
- Binderteilung
6 × 1,95
(αD = 36 °)
Mittelschiff:
- 10,85 m Stützweite
- Binderabstand
e = 5,84 m
-Auflagerkräfte A = B
= 88,0 kN
- max M
= 498 kNm
1,25
Ingenieur-Holzbau
Vollwandträger
1.02
Vollwandträger
1,25
Fachwerkträger
1.68
Abfangträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
3.88
5.83
Vollwandträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
2.20
Fachwerkträger
Fachwerkträger
6 x 5,83 = 3 x 11,66
Vollwandträger
Abfangträger
Fachwerkträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Abfangträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Fachwerkträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Fachwerkträger
1.425
Seitenschiff
Mittelschiff
Seitenschiff
13,77
10,85
13,77
Konzept
Bild 1 Grundriss mit SystemAnsichten und wesentlichen
Verbindungsmerkmalen
und (Zug-)Pfosten lag auf der Hand. Die
nach Bild 2 gewählt, mit den Vorzügen:
Wegen des kreuzweisen Zusammentref-
Ähnlichkeit der Kräfte, hervorgerufen durch
fens der Träger, dem Freihalten der Abfan-
entsprechende Binderteilungen (Strebennei-
• kein Versatz-Vorholz,
• Auflagerung über Kraft schräg zur Faser-
geträger von höheren Lasten aus Durchlauf-
gung!) legte ein einheitliches Bildungsprin-
wirkung und der Begrenzung der Fertigungs-
zip nahe:
und Montageeinheiten wurden durchgängig
• Anschluss Druckstreben mittels Versätzen,
• Zugpfosten-Anschluss mit Zugbolzen und
Einfeldsysteme gewählt. Aus verschiedenen
richtung.
Die Gurtbreite wirkt sich günstig auf die
„Knickbemessung“ aus. Die in den Trägermitten Druck abtragenden Diagonalen las-
Gründen wurde im Ansatz die Einsatzmög-
U-Platten (Querpressung).
sen erst das Moment für das nächst äußere
lichkeit des neuartigen induo-Verbindungs-
Bei 22 cm BS-Holz-Gurtbreite (24 cm wä-
Ausfachungsfeld für den Obergurt wirksam
systems untersucht. Der induo-Anker hat
ren besser gewesen, aber dann wird BS-Holz
werden. So ergaben sich für die Obergurte
seine größte „Stärke“ beim Anschluss von
sehr teuer) ergab sich für die zweite Diago-
mit kleinerem N × Knicken + Moment bei
Zugkräften mit Bolzen „ins Hirnholz“. Das
nale von Seitenschiff und Abfangeträgern
kleinerer Versatztiefe und größerem zul σD
Grundmuster des Pfosten-Diagonalen-
ein doppelter Versatz mit max t = 6 cm.
ähnliche Querschnitte wie für die Untergurte
Fachwerks mit steigenden (Druck-)Streben
Für die Enddiagonalen wurde das Konzept
mit größerem Z, kleinerem zul σZ und gröbauen mit holz 12/2004
87
Ingenieur-Holzbau
ten-Streben-Fachwerke (Diagonalen jeweils
6
4.7
„alle in eine Richtung“!). Schnell sollte es gehen! Ein Partnerbetrieb wollte sich mit-enga-
3 induo
G M20/160
gieren und holte seinerseits ein Ingenieurbüro
8 1010 8 12/36 S10
18
18/22 S10
„ins Boot“. Das Tragwerkskonzept und eine
ausreichend genaue Vorbemessung (also schon
ziemlich genau) entstanden binnen einer Wo-
4.7
6
Brandschutz
Anschluß:
abdeckung
2 Laschen 5/28, Untergurt je Seite um
Laschenstärke zurück schneiden.
+4 induo D M20/240 +4 induo G M20/160 +4 M20 5.6
Hohlräume nach
der Montage mit
Beton ausgießen
2 Laschen 4/28 cm
Stirnplatte 160x220x10 mm S 235 JR (St. 37.2)
Stabstahl 25-380 mm an Stahlpl. angeschweißt,
Bild 2 Standard-Konzept Fachwerkträger:
Enddiagonale lagert unmittelbar auf Beton
oder Stahlplatte, dadurch sind kurze Auflagerlängen möglich, Verankerung an Betonstützen durch Betonverguss, zugleich Brandschutz, V-Stäbe: induo-Anker „längsorientiert“ zwecks minimaler Fehlflächen und
seitlicher Brandschutzüberdeckung der StahlDruckplatte. Insgesamt: „Entzerrung“ des
„Kreuzknotens“ der Träger.
ßerer Versatztiefe. Aus hGurt ≥ 4 x Versatz-
che. Angestrengt wurde kalkuliert und geboten. Ergebnis: viel zu teuer! Wochen später kam
eine Ausschreibung, magere? Positionen umfassend, alles inclusive und ein Fertigstellungstermin, ohne Statik, ohne Konstruktionspläne, beides beizubringen, ohne terminliche Berücksichtigung der Zeit für die bautechnische
Prüfung. Es wurde wiederum geboten – und
Das Brandschutz-Konzept setzte sich zu-
es passierte wieder mehrere Wochen nichts
sammen aus:
Wesentliches. Dann wurde zu einer Auftrags-
• Schutz der Versätze ober- und hinterseitig
verhandlung geladen, mit der Aufforderung
durch Holzabdeckung, mit „Trick“ bezüg-
über Einsparpotenziale nachzudenken. Die
lich der unterseitigen Abdeckung (Bild 5),
erste Abgebotsrunde endete ohne Ergebnis. Es
• Schutz der Zugpfostenanschlüsse durch
verging wieder Zeit, bis zum proklamierten
Holzabdeckungen,
Fertigstellungstermin waren es ja noch vier
tiefe ergaben sich die Gurtquerschnitte fast
• Schutz der Enddiagonalenanschlüsse
Wochen. Man wurde endlich handelseinig,
genau „passend“. Die rechtwinklig zur Bin-
durch untere und seitliche Holzabdeckung
zwangsläufig nicht zu dem proklamierten Fer-
derachse relativ steifen Obergurte erlaubten
und hinter- und oberseitig durch Ausbe-
tigstellungstermin. Der vereinbarte Terminplan
so auch Verbände „in großen Zügen“, deren
tonieren,
war dennoch äußerst verwegen.
Bemessung sich aus zul λ = 150 ergab. Die
• ausreichende Holzüberdeckung der innen-
Das ist modernes Bauen real! Planmäßig
Anschlüsse der Verbandsstäbe sollten mit
liegenden induo-Anker, Verpropfen der
bauen als Voraussetzung für qualitativ hoch-
selbstbohrenden Holzschrauben erfolgen,
wenigen Stabdübel und Abdecklaschen
wertiges und zugleich wirtschaftlich optimier-
damit an den Obergurten keinerlei Arbei-
über den selbstbohrenden Holzschrauben.
tes Bauen, Strukturierung der Warenwege und
ten zwecks Verbandsanschlüssen notwendig
Die Vorgeschichte in Kürze
Das größere Problem war die Träger an
den Kreuzungspunkten möglichst kostengünstig und montierbar zusammen „zu bringen“. Das Grundkonzept zeigt Bild 3.
Management- und QM-Spezialisten gepredigt. Die kaufmännischen Experten weisen
Bauen real
eindrucksvoll nach, dass Reibungslosigkeit
Der spätere Auftraggeber erhielt Gelegen-
Voraussetzung für ein wirtschaftlich gesamt
heit zur Einreichung eines Angebotes für das
Holztragwerk des Hallendaches. AngebotsGrundlagen: Einige Architektenpläne, mit
die erforderlichen U-Platten-Größen ermit-
sehr provisorischer Aussage, im Grundriss
telt zu werden.
kreuzweise angeordnete Fachwerkträger, Pfos-
Grundsatzdetail für Brandschutz
bei Versatzanschlüssen
induo-Anker
rundum mit
t ³ 2 cm Holzüberdeckung
Brandschutzdeckung
Seitenschiff
Seitenschiff
Mittelschiff
Mittelschiff
88 bauen mit holz 12/2004
Abfangträger
Bild 3 „Entzerrung“ der „Kreuzknoten“: Der Mittelschiff-Träger
(kleinste Stützweite, deshalb Verkleinerung der statischen Höhe
verschmerzbar) lagert auf dem
Untergurt des Abfangträgers.
Sein Untergurt kragt zu den Seitenschiffen aus und von unten
sind dort die Seitenschiffbinder
„hoch gehängt“. Die Stütze
braucht so auch nur in einer
Richtung Konsolen.
2.4
2.4
Für die Zugpfostenanschlüsse brauchten
nur die nötigen induo-Anker abgelesen und
2.4
werden (einfach anschrauben).
Prozesse usw. werden den Handwerkern von
Brandschutzdeckung
Bild 4 Brandschutzabdeckungen, rückseitig liegt die
Abdeckung „in der Strebe“, in
Folge der gewählten Geometrie
Ingenieur-Holzbau
Bild 5 Wandernder Zimmerer
nach kurzer Einweisung beim
Abbohren der V-Stäbe für die
induo-Anker
Bild 6 Induo-Anker am UntergurtEnde (Auflager), unten ist die
Decklasche schon aufgebracht
(v.li.n.r.: Betriebsleiter Hiller, Fa.
Bauer, Montageleiter Dohn, Fa.
Aeckerle, Fritzen, Ingenieurbüro
Holzbau, CAD & CNC Arbeitsvorbereiter Hornung, Fa. Bauer)
heitlich gutes Ergebnis ist. Und genau diese
an den Trägern von unten Holzschrauben
Holzschrauben, wenige Stabdübel und ein
Kaufleute sind es, die offenbar ihr Verhan-
oder Stabdübel, an den Enddruckplatten an-
paar Balkenträger, schien zunächst unprob-
deln in der Hauptsache auf den billigsten Preis
geschweißte Stahldollen (Bilder 2 und 14).
lematisch. Dann aber machten die Schrau-
konzentrieren, so lange bis es für alle Betei-
Die Tragwerksplanung ergab ziemlich ge-
benbolzen, alle M 20, Güte 5.6, also nichts
ligten teurer wird, auch für sie bzw. für die
nau das Vorbemessene. Allerdings brauchte
Besonderes, überraschend Schwierigkeiten: In
Unternehmen, die sie vertreten. Umso er-
es schon etwas Zeit, bis die Nachweise unter
den erforderlichen Längen, bis 760 mm, wa-
staunlicher, wenn Bauunternehmer mit Holz-
Berücksichtigung der Querschnittsschwä-
ren sie nur bei 8 Wochen Lieferzeit erhält-
bauunternehmern so verhandeln.
chungen usw. geführt waren. Verständlich,
lich. Als Ersatzlösung mussten dann Stahl-
dass die Arbeitsvorbereitung wie auf glühen-
stangen St 52-3 mit beidseitig aufgeschnit-
den Kohlen auf die Freigabe wartete, um die
tenen Gewinden eingesetzt werden.
Planmäßig handeln in größter
Eile – mit einer neuartigen
Verbindungstechnik
BS-Holz-Bestellung rausjagen zu können.
Die Beschaffung der Stahlteile, nur Recht-
Herstellung der Binder
Zwischen den Beteiligten auf Auftragneh-
eckplatten mit Löchern, z. T. mit ange-
Sämtliche Hölzer, ausgenommen die BS-
merseite wurden sehr knappe Prozess-Ab-
schweißten Stahldollen, Schraubenbolzen,
Holz-Seitenschiff-Vollwandbinder sollten
schnittszeiten festgelegt, die allerdings eine
erhebliche Ungewissheit enthielten, nämlich
die Freigabe durch den Prüfingenieur.
Schon bei der Bekanntgabe der Lasten
durch den Auftragnehmer tauchte eine verschleierte „Ergänzung“ auf: Alle Stützenköpfe
waren für horizontale Kräfte von bis zu knapp
20 kN zu koppeln! Diese Kröte wurde klaglos „gefressen“, weil es Wichtigeres zu tun gab
und man nicht schon zu Beginn an dem dünnen Eis, auf dem man ging, ritzen wollte. Das
Problem wurde schonend gelöst, indem es
größtenteils wieder an den Betonbau zurückgereicht wurde: In den Stützen Ankertaschen,
Bild 7 Untergurt-Anschluss:
Zwei oder drei Bolzen in den
V-Stab drehen und fast fertig
(Brandschutzbrettchen fehlt
noch). Im Vordergrund: Keile
zum Überhöhen des U-Gurtes.
bauen mit holz 12/2004
89
Ingenieur-Holzbau
Bild 8 Zusammenbau, Mittelschiff-Binder, mit CNC-Überhöhung
Bild 9 Hat gut geklappt: Überhöhung trotz CNC-Tücken
weitmöglich CNC abgebunden werden. In-
Nach ersten, üblichen „Einübungen“ lie-
menen Variante mit zum Teil BS-Holz-Voll-
genieurbüro und Arbeitsvorbereitung arbei-
fen die Binderfertigung und der Zusammen-
wandträgern bezüglich der Montierbarkeit an
teten via CADWORK zusammen. Die Über-
bau dann – für eine Premiere – recht gut. Die
dem Abfangeträger eine Unmöglichkeit über-
höhungsproblematik wurde pragmatisch, aber
„Einheitlichkeit“ der Verbindungstechnik an
sehen. Binnen Stunden wurde eine Lösung
analytisch ausreichend genau, sehr einfach ge-
allen Stellen mit nur drei induo-Ankertypen,
gefunden, die mit nur geringfügigen Ände-
löst (Bilder 8 und 9). Jeder CAD-CNC-ler
mit dem stets gleichen Bohrbild, mit dem fi-
rungen an den BS-Holz-Trägern und verän-
weiß, was gemeint ist: In der Maschine sind
xierenden Nocken, mit dem „zusammenzie-
dertem Vorgehen das Problem bewältigte. Die
die Gurthölzer gerade, die überhöht, im
henden“ Druckplatten-Bolzenanschluss wirk-
Lösbarkeit der Bolzenanschlüsse um 1,5 cm
Rechner krumm sind. (Dazu ein ausführli-
te sich sehr schnell zum „in den Tritt kom-
spielte dabei eine entscheidende Rolle. Die
cher Bericht in bauen mit holz 2/2005). Zur
men“ aus, obwohl es neu und neuartig war.
Bilder 12 und 13 zeigten die Problematik und
Herstellung der induo-Verbindungen wurde
Nachdem die K2 fertig war, war alles soweit
die Lösung.
ein zweistufiger Prozess gewählt: Die Keil-
definiert, dass eigentlich alles weitere klar war.
nuten stellte die CNC-Maschine her und
Die Einfachheit der weiteren Prozesse erlaubt
de Faktoren:
brachte im Nutgrund eine 10 mm tiefe Fang-
es auch einen, bei dem Zeitdruck willkom-
• Die Abfangeträger waren konstruktionsbe-
bohrung ein. Nach dem CNC-Abbund wird
menen, wandernden Zimmerer ohne Anlauf-
dingt sehr drillsteif und „vertrugen“ die
die Bohrschablone in die Nut gesetzt, so lan-
zeit vollwertig einzusetzen.
Beanspruchungen aus den Montagezustän-
Für die Montage vorteilhaft waren folgen-
ge verschoben, bis ein unten herausstehender
Während mit Hochdruck die Bindermen-
Nocken die Fangbohrung findet und die
ge an Gestalt gewann, durchforstete die Ar-
• Die Zusammenschlüsse an den Innenstüt-
Schablone festsetzt. Die Löcher für die Stif-
beitsvorbereitung die gesamte Struktur
zen waren so entworfen, dass mit zwei
te werden dann mit einem konischen Bohrer
nochmals nach CAD-Mensch-Fehlern, über-
Abfangeträgern und einem Mittelschiffträ-
von Hand gebohrt (Bild 5). Das geht schnel-
sehenen Kollisionen und sonstigen „Schwei-
ger rundum stabile Verhältnisse hergestellt
ler, als es der CNC-Automat kann, weil die
nereien“, die bei der Vormontage und Mon-
Verfahrzeiten viel Zeit brauchen.
tage Schwierigkeiten machen könnten. An
• Die Träger konnten einer nach dem andern,
den ohne Stabilisierungen.
werden konnten (Bild 13).
Spannend wurde es dann beim Zusam-
vier Stellen, nur kleine Eckchen, jedoch
ohne weitere Zusammenhänge außer der
menbau: Wie genau arbeitet der CNC-Au-
jeweils an mehreren Bindern, musste von
Maßhaltigkeit, montiert werden.
tomat wirklich? Bei den Trägern mit sechs
Hand nachgearbeitet werden.
Gefachen müssen immerhin 34 Passgenauigkeiten am Ende „auf Kontakt“ die Träger-
• Die „Kreuzknotenpunkte“ stellten die maßlichen Nullstellen dar und die Maßtoleran-
Montage
zen wurden nach außen hin kompensiert.
geometrie ergeben. Die K2 war zu Gunsten
Der Montageleiter brütete derweil über
• Die Verankerungsstellen ließen Maßspiel-
der Genauigkeit mit „60 %“ gelaufen. Und
den Plänen, zog seine erforderlichen Materi-
räume, allerdings teilweise nur bis zum Beginn der Betonerhärtung.
siehe da: Es passte! Wie Bild 9 nachweist,
alien und Ausrüstungen heraus und struktu-
prägte sich die Überhöhung sehr planmäßig
rierte seinen Part. Auch er wurde fündig: Die
Montiert wurde mit einer Scherenbühne
ein.
Planer hatten bei der erst später aufgekom-
und einem Steiger in 5 Arbeitstagen. Die nach
90 bauen mit holz 12/2004
Ingenieur-Holzbau
Bild 10 Zusammentreffen von
Fachwerkträgern aus vier
Richtungen auf einer Außenstütze (oben), der V-Stab ist
noch einzubauen, unten: Zusammentreffen mit Vollwandträger auf einer Innenstütze.
Bild 11 Anschluss von Seitenschiff- und
Mittelschiffträgern an Abfangeträgern bei der
Montage, oben: Fachwerkträger, noch ohne
Brandschutzbrettchen und Betonverguss;
unten: Vollwandträger, fertig angeschlossen.
In den V-Stäben der Abfangeträger sitzen die
induos seitlich der „Schiff“-Träger.
bauen mit holz 12/2004
91
Ingenieur-Holzbau
Bild 12 Einfädeln Mittelschiffträger in Abfangeträger, der
Untergurt des Abfangeträgers
hat noch Luft, weil die
Schrauben der beidseitig anschließenden V-Stäbe „locker“ sind.
dem Richten noch notwendigen Betonver-
günstige Herstellmöglichkeiten und verein-
guss- und Brandschutzbrettchen-Arbeiten
fachten Brandschutz. Die räumlichen Träger-
benötigten 3 Tage.
Knoten konnten ohne geschweißte Stahlteile
realisiert werden. Die Montage war bis auf
Ergebnis
das „Einfädeln“ der BS-Holz-Seitenschiffträ-
Das Hallendach unterscheidet sich, wegen
ger in die Abfangeträger sehr einfach. Auf das
seiner räumlichen Komplexität noch deutli-
knappe Zeit- und Finanzbudget wirkten sich
cher von ähnlichen Holztragwerken. Außer
positiv aus:
kleinen Nägelchen sieht man keine Holzver-
• Einheitliche Verbindungstechnik (Geome-
bindungsmittel und keine optisch ähnlich
trie (stets gleiche „Anschlussbilder“), Lo-
wirksamen Verpfropfungen. Die Fügungen
gistik, Herstellprozesse),
bination von induo-Verbindungen für Zug-
• großer Anteil an CNC-Fertigung,
• einfache Stahlteile (nur drei Typen induo-
kräfte und von Versätzen für Druckkräfte er-
Anker, U-Platten, Bolzen, Holzschrauben,
gab gute Wirtschaftlichkeit durch optimier-
wenige Stabdübel).
der Hölzer sind schreinermäßig. Die Kom-
Bild 14 Verankerung mit
Schrauben „von unten“ in
Beton gefüllter Tasche am
Stützenkopf für Kraft in
Binderrichtung und Abheben
(Vordachbinder)
te System- und Konzeptwahl, durch kosten-
KF
4'
1'
3
5'
1
2
6’
Bild 13 Montage-Abfolge (Nummerierung): Der Mittelschiffbinder 3 muss in
den Abfangträger horizontal „hineingedreht“ werden. Der Seitenschiffträger
(4, 4´) musste mit dem anmontierten VStab des Abfangträgers leicht schräg von
oben eingefahren werden. Die V-StabSchrauben des Abfangeträgers waren
zum Schaffen von „Luft“ locker und die
Last des Mittelschiffträgers drückte den
Abfangeträger-U-Gurt nach unten. Die
V-Stab-Schrauben wurden nach dem
Einfädeln angezogen sowie in den mittleren V-Stab eingebaut.
92 bauen mit holz 12/2004
4
5
6
Bild 15 Dachverbände mit
Vollgewindeschrauben angebracht, z. T. sind die Brandschutzbrettchen schon in die
Ausblattungen genagelt (Vordergrund). Die Verbandshölzer liegen 7 cm unter
Oberkante Binder, damit sie
keine Last aus den Trapezblechen annehmen.
Ingenieur-Holzbau
Bild 16 Wenige Innenstützen!
und darüber lastet später ein
Gründach
Bild 17 Überblick vom Kran,
Einbau der letzten Verbandsstäbe
.
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t allen frohe Weihnac
Trost Dachkeramik GmbH & Co. • Bottstraße 1 • D-69231 Rauenberg • Tel.: +49 (0) 62 22/65-1
Fax: +49 (0) 62 22/65-2 47 • info@trost-dachkeramik.de •bauen
www.trost-dachkeramik.de
mit holz 12/2004 93
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Seele and Geist
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