Teil Frese

I: Zufällige Ursachen der 1. Art (Schadensfälle die im Sinne der probabilistischen Betrachtungsweise der Tragwerkssicherheit ausgelöst werden)

II: Zufällige Ursachen der 2. Art (Schadensfälle die durch äußerst seltene und zufällige Ereignisse ausgelöst werden, für die das Tragwerk nicht bemessen wurde) —> Baum durch Sturm auf Balkon

III: Schäden durch unbewusstes Überschreiten des Kenntnisstands von Wissenschaft und Technik (des technisch möglichen)

IV: Fahrlässigkeit und Unachtsamkeit, mangelhafte Koordination

V: Grobe Fahrlässigkeit, Pflichtverletzung, Vorsatz

In Gruppe 3-5 reduzierbar

(Schadensfälle die im Sinne der probabilistischen Betrachtungsweise der Tragwerkssicherheit ausgelöst werden) —> vierschiffige Halle mit einer Dachkonstruktion aus 64 BSH-Trägern.

Schäden infolge verspätet gewonnener Erfahrungen: Blechabdeckung nur an Oberseite; Umsetzung von Erkenntnissen in Vorschriften: Querzug, Schneelastanpassung, Spannungs NW an angeschnittenen, druckbeanspruchten Rändern von BSH-Trägern

(häufig durch Kosten und Zeitdruck initiiert) —> Lagerhalle ohne Gabellagerung; Pilzbefall an Brückenauflager

(Unvollständige statische Berechnung; fehlende Übereinstimmung zwischen statischer Berechnung und Konstruktion) —> Nagelplattenbinder

a.      Bauwerksparameter

Quelle, Standort, Höhe über NN, Schneelastzone, Baujahr, Nutzung

b.      Bauteilparameter

Tragsystem, Bauteil, Bauteilform

c.      Baustoffparameter

Baustoffe, verwendete Klebstoffe, Hersteller

d.      Schadensparameter

Initialschaden (Art des Schadens), Ort des Schadens, Schadenseintritt, Standsicherheit

e.      Fehlerquellen

Planung, Ausführung, Montage, Bauphysik, Belastung, Konstruktion, Materialqualität, Feuchtigkeit, Insekten, Klimawechsel, Schwinden oder Quellen, Instandhaltung

Planung: Materialwahl (Fichte wenig dauerhaft, Lärche mäßig und Bongossi sehr dauerhaft)

Montage: Folien kein ausreichender Wetterschutz (Wasser dazwischen oder Schwitzwasser); besser Zelt, temporäre Schutzanstriche, gutes Wetter

Feuchtigkeit: Sprinkleranlage in Reithalle

a.      Definition Konstruktion

• Ergebnis des Konstruierens

• Form und Zusammenbau eines technischen Objektes

  • maßgebend gestalten

    • durch Ausarbeitung des Entwurfs

    • durch technische Berechnungen (Schnittkräfte und Spannungen)

    • durch Überlegungen

b.      was versteht man unter Konstruieren?

Lösung als Prozess (Problemanalyse, Problemformulierung, Systemsynthese, Systemanalyse, Beurteilung und Entscheidung)

a.      Allgemein:

Sehr wirtschaftlich, aber genaue Bemessung und Ausführung und auch kontrolliert. Nägel können bei Schwinden/Quellen herauswandern oder auch durch Bewegungen (Lasten)

b.      Was ist da falsch? Und wo tritt der Riss auf?

Es entsteht ein Bereich mit hoher Querzugspannung im Obergurt, zwischen den Platten. Wegen Exzentrizität der Platten. Lastpfad: Füllstab à Nagelplatte à Obergurt à Lochblech. Riss zwischen den Platten

c.      Und wie sollte es richtig aussehen

Richtig: Eine Nagelplatte über den gesamten Stoß

d.      Problem beim unsymmetr. Nagelplattenbinder

Querkraft im First, Exzentrizität der VM-Schwerpunkte, Nägel nehmen Moment nicht auf

a.      Beendigung der Fähigkeit eines Bauteils, eine geforderte Funktion hinsichtlich der Standsicherheit, der Gebrauchstauglichkeit oder des Aussehens (ästhetische Aspekte) uneingeschränkt zu erfüllen. Bei der Festlegung eines Initialschadens ist – soweit möglich – berücksichtigt, dass dieser weder direkt noch indirekt durch einen Schaden an einem anderen Bauteil verursacht worden ist.

b.      Zugbruch                    Totalversagen

c.      Querzug                     Versagen

d.      Schubbruch                Gefährdung

Nicht nur Ursache des aktuellen Versagens aufklären, sondern das gesamte Beanspruchungsprofil analysieren und Schwachstellen analysieren

a. Besonderheiten

i.     Stützmoment erhöht sich um etwa 50%

b.      Spannungen in gevouteten Trägern: Einfluss auf Nachweis

Faseranschnittwinkel alpha wirkt sich auf Biegefestigkeiten an druckbeanspruchten Rändern aus. Die genaue Stelle der maximalen Spannung ist iterativ zu berechnen. Zusätzlich zum Biegedruck kommen Schub- und Querdruckspannungen. Schubbruch.

c.      Was ist mit aufgesetzten Vouten?

Nicht materialgerecht. Faseranschnittwinkel an zugbeanspruchten Rändern. Querzug und Schub in den verklebten Verbindungsfugen!

Erfahrung und Sorgfalt und subjektive Liebe zum Detail

Gut geordnetes Fachwissen, Frustrationstoleranz, Kompetenzbewusstsein, Spaß an der Denkarbeit

Konstruktion beschreiben + stat. System zeichnen

Zweifeldträger; kritischer Punkt am mittleren Lager

a.     Bläue reduziert nicht die Festigkeit, aber deutet auf über längeren Zeitraum bestehende höhere Luftfeuchten. Quellen der Binder kann zu Eigenspannungen und damit Querzugrissen führen. Binder auf Risse in Faserrichtung kontrollieren.

b.    Planung, Bauphysik. Ursache: Kondensatbildung an der Dachkonstruktion

c.   Belüftungsanlage; aufpassen bei Klimawechsel

d.   Damit der Träger nicht zur Seite ausweicht. Ähnlich Gabellager

e.    Kritischer Zeitpunkt: starke Klimaänderung nach der Sommerpause, wenn das Eis wieder hergestellt wird. Durch Klimaänderungen induzierte Feuchtegradienten im Holz führen zu Querzugspannungen. Gleiches Problem bei Reithallen durch die Nutzung von Sprinkleranlagen. Bei Schwimmbädern und anderen gedämmten Gebäuden ist der kritische Moment nach der Errichtung und der Senkung der Luftfeuchte auf das spätere Maß. Dies muss langsam vonstattengehen.

Das Thema der Materialfeuchte von tragenden Holzbauteilen wurde bisher tendenziell vor dem Hintergrund

behandelt, hohe Holzfeuchten zu vermeiden, um Fäulnis oder Pilzbildung zu verhindern. Die Auswertung von

Schäden an weitgespannten Holzkonstruktionen zeigt als überwiegend festgestelltes Schadensbild ausgeprägte

Rissbildung in Lamellen und Klebefugen der Brettschichtholzbauteile aufgrund niedriger oder stark schwankender Holzfeuchten. Diese Schwindrisse reduzieren den verbleibenden Querschnitt zur Übertragung von Querzug- oder Schubspannungen. Grund für derartige Holzfeuchten und Holzfeuchtegradienten sind schnelle und/oder starke Änderungen der Umgebungsbedingungen, welche sich zum einen aus konstruktiven Bedingungen, zum anderen aus der Gebäudenutzung ergeben können. Lokal können diese Änderungen verstärkt auftreten, wie z. B. im Bereich von Oberlichtern oder Lüftungsauslässen. (Gamper_Dietsch_Winter: Gebäudeklima Langzeitmessung)

a. Zieht sich über die Höhe zusammen (1cm/m); zum Blech hin weniger schwinden

b. Risse im mittleren VM wenn sich Druck aus den äußeren VM addiert – größte Schwindspannungen in der Symmetrielinie

Risse in Faserrichtung an den äußeren VM, da dort größte Verformung, Querzug.

c. αR = αT = 0,24; αL = 0,01 (Pro Prozent Holzfeuchteänderung 0,24% Größenabnahme)

d. Langlöcher – können aber keine Momente und Querkraft aufnehmen; nach Norm nicht zugelassen, müssen in den Stahl. Gleichbleibende Feuchteverhältnisse. Trockener einbauen, dann eher Quellen -> Druck

a. Beim Klimawechsel stellt sich ein Feuchtegradient über die Bauteildicke ein. Im Falle von höherer Feuchtigkeit, also quellen resultieren daraus an den Seiten Druck und in der Mitte Zugspannungen. Gefahr von verborgenen Querzugrissen!

Im Falle von niedrigerer Feuchtigkeit, also schwinden resultieren daraus an den OF Zug und in der Mitte Druck. Gefahr von äußeren Rissen

a. Oben Zug, unten Druck im Riegel

b. Freies Schwinden und Quellen. Der Winkel zwischen Stahllasche und Faserrichtung muss positiv bleiben. Darf NIE unter die Neigung der Faser fallen, da sonst Querzug. Bei Quellen entsteht Querdruck.

Höhere Einbaufeuchte —> direkt danach versiegeln —> reißt, weil Parkett schwindet.

Fest: Konzentrierte Querzugbeanspruchung im Firstbereich.

Lose: weniger Querzugbeanspruchung, aber dafür über größere Bauteillänge

1969: Auswirkungen mit charakteristischen Lasten ermittelt. Zulässige Querzugfestigkeit 0,25 N/mm²

1988: Zulässige Querzugfestigkeit 0,2 N/mm². Beiwerte zur Berücksichtigung des querzugbeanspruchten Volumens und der Verteilung der Querzugbeanspruchungen – sinnvoll, die für den Einzelfall zulässigen Querzugbeanspruchungen [mit Beiwerten] zu definieren

2004/2008: Umstellung auf semiprobabilistisches Sicherheitskonzept. Berücksichtigung des querzugbeanspruchten Volumens und der Verteilung der Querzugbeanspruchungen. Zusätzlich ab 60% Ausnutzungsgrad Verstärkungen empfohlen.

2013 – NA: Immer Verstärkungen für gekrümmte Biegeträger und Satteldachträger mit gekrümmtem Untergurt. Mit geradem Untergurt ab 80% Ausnutzungsgrad

kdis: berücksichtigt die Verteilung der Querzugspannungen. Ob sie konzentriert vorliegen oder verteilt. Wenn konzentriert, dann weniger schlimm, da statistisch gesehen seltener an dieser Stelle ein Schwachpunkt vorliegt, als wenn die Spannungen über einen großen Teil des Bauteils verteilt sind.

kvol: Berücksichtigt das Volumen des Trägers. Volumeneffekt Je größer dieses Volumen ist, umso wahrscheinlicher kommen Stellen mit niedriger Querzugfestigkeit darin vor, so dass damit insgesamt die Beanspruchbarkeit abnimmt.

Durch den Firstkeil gibt es eine scharfe Spannungsumlenkung im Firstbereich, der die Querzugbeanspruchungen maximiert aber auch konzentriert.

Unvermeidliche Schwind- und Quelleinflüsse; Herstellungsungenauigkeiten; im innern verdeckt liegende Schälrisse; Klimabeanspruchung (Querzug)

Einsturz der Nagelplattenbinder. Abweichungen von der Planung, Ausknicken des horizontalen gedrückten Zwischengurts aus der Binderebene. Kein stabilisierender Horizontalverband. Die Längsbohle in der Gurtmitte konnte die Knicklänge nicht unterteilen, weil kein Widerlager vorhanden war. Schlankheit des Gurts um ein vielfaches überschritten.

Einsturzursache: Keine horizontale Stabilisierung in der Ebene der gedrückten Zwischengurte

• Abweichung von der zugelassenen Bauweise (Kämpfbauweise auf 1,2m Höhe beschränkt. Gebaut: 2,87m)

• Keine Prüfung der statischen Berechnung

• Keine ungewöhnliche Schneelast

• Fehler in der statischen Berechnung (Zugspg im Schwerpunkt der Gurte nicht nachgewiesen; Schwächung durch Universalkeilzinkungen nicht berücksichtigt)

• Verwendung von Harnstoffharzklebstoffen (nicht dauerhaft feuchtebeständig)

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

BSH-Träger, die infolge ihrer geometrischen Anordnung aus Kräften oder Verformungen Querbiegemomente bei gleichzeitiger Querkraft erhalten können in ihrer Standsicherheit gefährdet sein. Wegen Dauerstandfestigkeit und Ermüdung kann das Versagen erst nach einiger Zeit auftreten. Bei Flachdächern kann ein Wassersack dazu kommen.

a.      Riss im Montagestoß durch Winkeländerung des gekrümmten Trägers wegen Schwinden/Quellen; vgl. Bilderrahmen (S.107)

i.     Riss durch Schwind-Quellanisotropie 0,01/0,24 (längs/quer) —> die Krümmung nimmt bei Trocknung zu; der Montagestoß ist ohne große Steifigkeit, deshalb keine Behinderung für schwindbedingte Öffnung des Stoßes

ii.     Verbesserung: Breite der Fuge ausreichend groß wählen, sodass der sich langfristig einstellende Knickwinkel nicht auffällt