Binder wie vom Schreiner induo PDF

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
Seitenschiffe:
- 13,77 m Stützweite
- Binderabstand e = 5,84 m
- statische Höhe h = 1,48 - 168 m
- Binderteilung 6 × 2,29
(αD = 33 °)
- Auflagerkräfte A = B = 92,5 kN
- max M = 318 kNm
Mittelschiff:
- 10,85 m Stützweite
- Binderabstand e= 5,84 m
- statische Höhe h = 1,25 m
- Binderteilung 4 × 2,71
(αD = 25 °)
- Auflagerkräfte A = B = 73 kN
- max M = 197 kNm
Abfangeträger:
- 2 x 5,84 = 11,68 m Stützweite
- statische Höhe h=1,425m
- Binderteilung 6 × 1,95
(αD = 36 °)
-Auflagerkräfte A = B = 88,0 kN
- max M = 498 kNm

1.425
Fachwerkträger
Vollwandträger Fachwerkträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Konzept
Wegen des kreuzweisen Zusammentreffens
der Träger, dem Freihalten der Abfangeträger
von höheren Lasten aus Durchlaufwirkung
und der Begrenzung der Fertigungsund
Montageeinheiten wurden durchgängig
Einfeldsysteme gewählt. Aus verschiedenen
Gründen wurde im Ansatz die Einsatzmöglichkeit
des neuartigen induo-Verbindungssystems
untersucht. Der induo-Anker hat
seine größte „Stärke“ beim Anschluss von
Zugkräften mit Bolzen „ins Hirnholz“. Das
Grundmuster des Pfosten-Diagonalen-
Fachwerks mit steigenden (Druck-)Streben
Abfangträger
Abfangträger
Abfangträger Abfangträger
1,25
1,25
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Abfangträger
Abfangträger Abfangträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Vollwandträger
Fachwerkträger
Fachwerkträger
Seitenschiff Mittelschiff Seitenschiff
Abfangträger
Fachwerkträger
13,77 10,85 13,77
und (Zug-)Pfosten lag auf der Hand. Die
Ähnlichkeit der Kräfte, hervorgerufen durch
entsprechende Binderteilungen (Strebenneigung!)
legte ein einheitliches Bildungsprinzip
nahe:
Anschluss Druckstreben mittels Versätzen,
Zugpfosten-Anschluss mit Zugbolzen und
U-Platten (Querpressung).
Bei 22 cm BS-Holz-Gurtbreite (24 cm wären
besser gewesen, aber dann wird BS-Holz
sehr teuer) ergab sich für die zweite Diagonale
von Seitenschiff und Abfangeträgern
ein doppelter Versatz mit max t = 6 cm.
Für die Enddiagonalen wurde das Konzept
Fachwerkträger
1.02
1.68
2.20 6 x 5,83 = 3 x 11,66
5.83 3.88
Ingenieur-Holzbau
Bild 1 Grundriss mit System-
Ansichten und wesentlichen
Verbindungsmerkmalen
nach Bild 2 gewählt, mit den Vorzügen:
kein Versatz-Vorholz,
Auflagerung über Kraft schräg zur Faserrichtung.
Die Gurtbreite wirkt sich günstig auf die
„Knickbemessung“ aus. Die in den Trägermitten
Druck abtragenden Diagonalen lassen
erst das Moment für das nächst äußere
Ausfachungsfeld für den Obergurt wirksam
werden. So ergaben sich für die Obergurte
mit kleinerem N × Knicken + Moment bei
kleinerer Versatztiefe und größerem zul σD ähnliche Querschnitte wie für die Untergurte
mit größerem Z, kleinerem zul σZ und grö-
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87

Ingenieur-Holzbau
Hohlräume nach
der Montage mit
Beton ausgießen
2 Laschen 4/28 cm
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18/22 S10 18
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 Stahl-
Druckplatte. Insgesamt: „Entzerrung“ des
„Kreuzknotens“ der Träger.
ßerer Versatztiefe. Aus hGurt ≥ 4 x Versatztiefe
ergaben sich die Gurtquerschnitte fast
genau „passend“. Die rechtwinklig zur Binderachse
relativ steifen Obergurte erlaubten
so auch Verbände „in großen Zügen“, deren
Bemessung sich aus zul λ = 150 ergab. Die
Anschlüsse der Verbandsstäbe sollten mit
selbstbohrenden Holzschrauben erfolgen,
damit an den Obergurten keinerlei Arbeiten
zwecks Verbandsanschlüssen notwendig
werden (einfach anschrauben).
Das größere Problem war die Träger an
den Kreuzungspunkten möglichst kostengünstig
und montierbar zusammen „zu bringen“.
Das Grundkonzept zeigt Bild 3.
Für die Zugpfostenanschlüsse brauchten
nur die nötigen induo-Anker abgelesen und
die erforderlichen U-Platten-Größen ermittelt
zu werden.
Mittelschiff
Seitenschiff
Mittelschiff
6
4.7
Anschluß:
2 Laschen 5/28, Untergurt je Seite um
Laschenstärke zurück schneiden.
3 induo
G M20/160
810108 12/36 S10
4.7 6
Brandschutz
abdeckung
+4 induo D M20/240 +4 induo G M20/160 +4 M20 5.6
Stirnplatte 160x220x10 mm S 235 JR (St. 37.2)
Stabstahl 25-380 mm an Stahlpl. angeschweißt,
Das Brandschutz-Konzept setzte sich zusammen
aus:
Schutz der Versätze ober- und hinterseitig
durch Holzabdeckung, mit „Trick“ bezüglich
der unterseitigen Abdeckung (Bild 5),
Seitenschiff
Abfangträger
Schutz der Zugpfostenanschlüsse durch
Holzabdeckungen,
Schutz der Enddiagonalenanschlüsse
durch untere und seitliche Holzabdeckung
und hinter- und oberseitig durch Ausbetonieren,
ausreichende Holzüberdeckung der innenliegenden
induo-Anker, Verpropfen der
wenigen Stabdübel und Abdecklaschen
über den selbstbohrenden Holzschrauben.
Die Vorgeschichte in Kürze
Bauen real
Der spätere Auftraggeber erhielt Gelegenheit
zur Einreichung eines Angebotes für das
Holztragwerk des Hallendaches. Angebots-
Grundlagen: Einige Architektenpläne, mit
sehr provisorischer Aussage, im Grundriss
kreuzweise angeordnete Fachwerkträger, Pfos-
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.
ten-Streben-Fachwerke (Diagonalen jeweils
„alle in eine Richtung“!). Schnell sollte es gehen!
Ein Partnerbetrieb wollte sich mit-engagieren
und holte seinerseits ein Ingenieurbüro
„ins Boot“. Das Tragwerkskonzept und eine
ausreichend genaue Vorbemessung (also schon
ziemlich genau) entstanden binnen einer Woche.
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
es passierte wieder mehrere Wochen nichts
Wesentliches. Dann wurde zu einer Auftragsverhandlung
geladen, mit der Aufforderung
über Einsparpotenziale nachzudenken. Die
erste Abgebotsrunde endete ohne Ergebnis. Es
verging wieder Zeit, bis zum proklamierten
Fertigstellungstermin waren es ja noch vier
Wochen. Man wurde endlich handelseinig,
zwangsläufig nicht zu dem proklamierten Fertigstellungstermin.
Der vereinbarte Terminplan
war dennoch äußerst verwegen.
Das ist modernes Bauen real! Planmäßig
bauen als Voraussetzung für qualitativ hochwertiges
und zugleich wirtschaftlich optimiertes
Bauen, Strukturierung der Warenwege und
Prozesse usw. werden den Handwerkern von
Management- und QM-Spezialisten gepredigt.
Die kaufmännischen Experten weisen
eindrucksvoll nach, dass Reibungslosigkeit
Voraussetzung für ein wirtschaftlich gesamt
Grundsatzdetail für Brandschutz
bei Versatzanschlüssen
2.4
2.4
Bild 4 Brandschutzabdeckungen,
rückseitig liegt die
Abdeckung „in der Strebe“, in
Folge der gewählten Geometrie
induo-Anker
rundum mit
t ³ 2 cm Holzüberdeckung
Brandschutzdeckung
2.4
Brandschutzdeckung

Bild 5 Wandernder Zimmerer
nach kurzer Einweisung beim
Abbohren der V-Stäbe für die
induo-Anker
heitlich gutes Ergebnis ist. Und genau diese
Kaufleute sind es, die offenbar ihr Verhandeln
in der Hauptsache auf den billigsten Preis
konzentrieren, so lange bis es für alle Beteiligten
teurer wird, auch für sie bzw. für die
Unternehmen, die sie vertreten. Umso erstaunlicher,
wenn Bauunternehmer mit Holzbauunternehmern
so verhandeln.
Planmäßig handeln in größter
Eile – mit einer neuartigen
Verbindungstechnik
Zwischen den Beteiligten auf Auftragnehmerseite
wurden sehr knappe Prozess-Abschnittszeiten
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 6 Induo-Anker am Untergurt-
Ende (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)
an den Trägern von unten Holzschrauben
oder Stabdübel, an den Enddruckplatten angeschweißte
Stahldollen (Bilder 2 und 14).
Die Tragwerksplanung ergab ziemlich genau
das Vorbemessene. Allerdings brauchte
es schon etwas Zeit, bis die Nachweise unter
Berücksichtigung der Querschnittsschwächungen
usw. geführt waren. Verständlich,
dass die Arbeitsvorbereitung wie auf glühenden
Kohlen auf die Freigabe wartete, um die
BS-Holz-Bestellung rausjagen zu können.
Die Beschaffung der Stahlteile, nur Rechteckplatten
mit Löchern, z. T. mit angeschweißten
Stahldollen, Schraubenbolzen,
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.
Ingenieur-Holzbau
Holzschrauben, wenige Stabdübel und ein
paar Balkenträger, schien zunächst unproblematisch.
Dann aber machten die Schraubenbolzen,
alle M 20, Güte 5.6, also nichts
Besonderes, überraschend Schwierigkeiten: In
den erforderlichen Längen, bis 760 mm, waren
sie nur bei 8 Wochen Lieferzeit erhältlich.
Als Ersatzlösung mussten dann Stahlstangen
St 52-3 mit beidseitig aufgeschnittenen
Gewinden eingesetzt werden.
Herstellung der Binder
Sämtliche Hölzer, ausgenommen die BS-
Holz-Seitenschiff-Vollwandbinder sollten
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Ingenieur-Holzbau
Bild 8 Zusammenbau, Mittelschiff-Binder,
mit CNC-Überhöhung
weitmöglich CNC abgebunden werden. Ingenieurbüro
und Arbeitsvorbereitung arbeiteten
via CADWORK zusammen. Die Überhöhungsproblematik
wurde pragmatisch, aber
analytisch ausreichend genau, sehr einfach gelöst
(Bilder 8 und 9). Jeder CAD-CNC-ler
weiß, was gemeint ist: In der Maschine sind
die Gurthölzer gerade, die überhöht, im
Rechner krumm sind. (Dazu ein ausführlicher
Bericht in bauen mit holz 2/2005). Zur
Herstellung der induo-Verbindungen wurde
ein zweistufiger Prozess gewählt: Die Keilnuten
stellte die CNC-Maschine her und
brachte im Nutgrund eine 10 mm tiefe Fangbohrung
ein. Nach dem CNC-Abbund wird
die Bohrschablone in die Nut gesetzt, so lange
verschoben, bis ein unten herausstehender
Nocken die Fangbohrung findet und die
Schablone festsetzt. Die Löcher für die Stifte
werden dann mit einem konischen Bohrer
von Hand gebohrt (Bild 5). Das geht schneller,
als es der CNC-Automat kann, weil die
Verfahrzeiten viel Zeit brauchen.
Spannend wurde es dann beim Zusammenbau:
Wie genau arbeitet der CNC-Automat
wirklich? Bei den Trägern mit sechs
Gefachen müssen immerhin 34 Passgenauigkeiten
am Ende „auf Kontakt“ die Trägergeometrie
ergeben. Die K2 war zu Gunsten
der Genauigkeit mit „60 %“ gelaufen. Und
siehe da: Es passte! Wie Bild 9 nachweist,
prägte sich die Überhöhung sehr planmäßig
ein.
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Bild 9 Hat gut geklappt: Überhöhung
trotz CNC-Tücken
Nach ersten, üblichen „Einübungen“ liefen
die Binderfertigung und der Zusammenbau
dann – für eine Premiere – recht gut. Die
„Einheitlichkeit“ der Verbindungstechnik an
allen Stellen mit nur drei induo-Ankertypen,
mit dem stets gleichen Bohrbild, mit dem fixierenden
Nocken, mit dem „zusammenziehenden“
Druckplatten-Bolzenanschluss wirkte
sich sehr schnell zum „in den Tritt kommen“
aus, obwohl es neu und neuartig war.
Nachdem die K2 fertig war, war alles soweit
definiert, dass eigentlich alles weitere klar war.
Die Einfachheit der weiteren Prozesse erlaubt
es auch einen, bei dem Zeitdruck willkommenen,
wandernden Zimmerer ohne Anlaufzeit
vollwertig einzusetzen.
Während mit Hochdruck die Bindermenge
an Gestalt gewann, durchforstete die Arbeitsvorbereitung
die gesamte Struktur
nochmals nach CAD-Mensch-Fehlern, übersehenen
Kollisionen und sonstigen „Schweinereien“,
die bei der Vormontage und Montage
Schwierigkeiten machen könnten. An
vier Stellen, nur kleine Eckchen, jedoch
jeweils an mehreren Bindern, musste von
Hand nachgearbeitet werden.
Montage
Der Montageleiter brütete derweil über
den Plänen, zog seine erforderlichen Materialien
und Ausrüstungen heraus und strukturierte
seinen Part. Auch er wurde fündig: Die
Planer hatten bei der erst später aufgekom-
menen Variante mit zum Teil BS-Holz-Vollwandträgern
bezüglich der Montierbarkeit an
dem Abfangeträger eine Unmöglichkeit übersehen.
Binnen Stunden wurde eine Lösung
gefunden, die mit nur geringfügigen Änderungen
an den BS-Holz-Trägern und verändertem
Vorgehen das Problem bewältigte. Die
Lösbarkeit der Bolzenanschlüsse um 1,5 cm
spielte dabei eine entscheidende Rolle. Die
Bilder 12 und 13 zeigten die Problematik und
die Lösung.
Für die Montage vorteilhaft waren folgende
Faktoren:
Die Abfangeträger waren konstruktionsbedingt
sehr drillsteif und „vertrugen“ die
Beanspruchungen aus den Montagezuständen
ohne Stabilisierungen.
Die Zusammenschlüsse an den Innenstützen
waren so entworfen, dass mit zwei
Abfangeträgern und einem Mittelschiffträger
rundum stabile Verhältnisse hergestellt
werden konnten (Bild 13).
Die Träger konnten einer nach dem andern,
ohne weitere Zusammenhänge außer der
Maßhaltigkeit, montiert werden.
Die „Kreuzknotenpunkte“ stellten die maßlichen
Nullstellen dar und die Maßtoleranzen
wurden nach außen hin kompensiert.
Die Verankerungsstellen ließen Maßspielräume,
allerdings teilweise nur bis zum Beginn
der Betonerhärtung.
Montiert wurde mit einer Scherenbühne
und einem Steiger in 5 Arbeitstagen. Die nach

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.
Ingenieur-Holzbau
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Ingenieur-Holzbau
dem Richten noch notwendigen Betonverguss-
und Brandschutzbrettchen-Arbeiten
benötigten 3 Tage.
Ergebnis
Das Hallendach unterscheidet sich, wegen
seiner räumlichen Komplexität noch deutlicher
von ähnlichen Holztragwerken. Außer
kleinen Nägelchen sieht man keine Holzverbindungsmittel
und keine optisch ähnlich
wirksamen Verpfropfungen. Die Fügungen
der Hölzer sind schreinermäßig. Die Kombination
von induo-Verbindungen für Zugkräfte
und von Versätzen für Druckkräfte ergab
gute Wirtschaftlichkeit durch optimierte
System- und Konzeptwahl, durch kosten-
Bild 13 Montage-Abfolge (Nummerierung):
Der Mittelschiffbinder 3 muss in
den Abfangträger horizontal „hineingedreht“
werden. Der Seitenschiffträger
(4, 4´) musste mit dem anmontierten V-
Stab des Abfangträgers leicht schräg von
oben eingefahren werden. Die V-Stab-
Schrauben 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.
5'
6’
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4'
2
1'
6
3
Bild 12 Einfädeln Mittelschiffträger
in Abfangeträger, der
Untergurt des Abfangeträgers
hat noch Luft, weil die
Schrauben der beidseitig anschließenden
V-Stäbe „locker“
sind.
günstige Herstellmöglichkeiten und vereinfachten
Brandschutz. Die räumlichen Träger-
Knoten konnten ohne geschweißte Stahlteile
realisiert werden. Die Montage war bis auf
das „Einfädeln“ der BS-Holz-Seitenschiffträger
in die Abfangeträger sehr einfach. Auf das
knappe Zeit- und Finanzbudget wirkten sich
positiv aus:
Einheitliche Verbindungstechnik (Geometrie
(stets gleiche „Anschlussbilder“), Logistik,
Herstellprozesse),
großer Anteil an CNC-Fertigung,
einfache Stahlteile (nur drei Typen induo-
Anker, U-Platten, Bolzen, Holzschrauben,
wenige Stabdübel).
KF
5
4
1
Bild 14 Verankerung mit
Schrauben „von unten“ in
Beton gefüllter Tasche am
Stützenkopf für Kraft in
Binderrichtung und Abheben
(Vordachbinder)
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.

Bild 16 Wenige Innenstützen!
und darüber lastet später ein
Gründach
Bild 17 Überblick vom Kran,
Einbau der letzten Verbandsstäbe
Ingenieur-Holzbau
Danke für Ihre Unterstützung.
TROST wünscht allen frohe Weihnachten.
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
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