Anschlüsse in Buchenholz: Ermittlung von Grundlagen zur Bemessung von Anschlüssen für die Marktimplementierung in der Schweiz

Laubholz ist evolutionsbedingt neuer als Nadelholz und diese Chronologie lässt ich auch auf die Anwendung und Bekanntheit im Ingenieurholzbau übertragen. Die Entwicklungen von Produkten aus Nadelholz und auch das fügen von Bauteilen untereinander in Anschlüssen ist langjährig erforscht, anerkannt und angewandt.
Im aktuellen Ingenieurholzbau sind Laubhölzer eher noch die Exoten. Die aktuelle Statistik der Forstwirtschaft Schweiz durchgeführt vom Bundesamt für Statistik belegt das 32 % des gesamten Holzvorrates auf Laubholz fallen, wobei mit 18 % die Holzart Buche den Schwerpunkt bildet. Das Forschungsvorhaben konzentriert sich auf die Bemessung und Ausbildung von Anschlüssen in Buchenholz. Die Betrachtungen umfassen die mechanischen Verbindungsmittel, Stabdübel/Passbolzen, Schrauben und eingedrehte und eingeklebte Gewindestangen. Es wurden Versuchsreihen zur Prüfung des Einbringverhaltens
und der Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände untereinander sowie Traglastversuche an kleinformatigen Anschlüssen wie auch mit praxisrelevanten Grössen
durchgeführt.
Die einzelnen Arbeitspakete wurden interaktiv mit den Partnern aus der Wirtschaft und Forschung sowie Experten diskutiert und umgesetzt. Der Fokus lag stets auf duktile hochleitungsfähige Anschlüsse, die den natürlichen höheren Festigkeiten von Buche entsprechen. Im ersten Schritt wurden typische Anschlüsse im Nadelholz für die zukünftige Anwendung in Buchenholz priorisiert. Hierauf aufbauend wurde das Versuchsprogramm entwickelt und durchgeführt. Für Anschlüsse mit Stabdübeln wurde für das Einbringen eine Differenz von 0.1 mm zwischen Bohrloch und Verbindungsmitteldurchmesser anhand von praktischen und wissenschaftlichen Untersuchungen bestimmt. Die Mindestrand- und Verbindungsmittelabstände der SIA 265:2012 bestätigen sich, wobei zur Erhöhung der Duktilität grösser Abstände empfohlen werden. Für die Bemessung können die aktuell gültigen Bemessungsansätze der SN EN 1995-1-1:2010 sowie SIA 265:2012 unter Anpassung der Lochleibungsfestigkeit und Ansatz eines Seileffektes von 20 % angewandt werden.
Für Anschlüsse mit Schrauben ergaben die Einbringversuche, dass Schraubenverbindungen ohne Vorbohrung in Vollholz oder Brettschichtholz aus Buche bis zu einer Einschraublänge von 15d zulässig sind. Schrauben mit längeren effektiven Gewindelängen in Buchenholz sind generell vorzubohren. Ausgenommen sind Schrauben mit besonderer Eignung für Laubholz. Für die Beanspruchung rechtwinklig und in Schaftrichtung wurden Bemessungsempfehlungen basierend auf der SN EN 14952 erarbeitet.
Für eingeklebte Gewindestangen kann das bisher in der DIN EN 1995-1-12/NA:2010 dargelegte Bemessungskonzept angewandt werden, wobei als charakteristische Ausziehfestigkeit 10 N/mm2 verwendet werden kann, was gegenüber Anschlüssen in Nadelholz zu einer 2.5-fachen Traglast führt. Das vorzeitige Aufspalten konnte durch ein Zurückversetzen der Einklebelänge um 5d effektiv ausgeschlossen werden. Somit sind Randabstände von 1.75 d ohne Abminderung realisierbar was zu einer Ausnutzungsgrad bis zu 100 % führt. Für das Einbringen und Ausführen von Anschlüssen sind die Massnahmen zur Qualitätssicherung zwingend anzuwenden.