Eurocode 5 Stand: Juni 2021

mpolworth

Eurocode 5.

Normen und Regeln.

Allgemeine Grundlagen für Verbindungsmittel


2

Vorwort

Die vorliegende Broschüre dient in erster Linie dazu,

Berufsgruppen wie Statiker und Architekten mit einem

erhöhten Informationsbedarf einen detail lierten Überblick

über die Normen und Regeln zu geben, die im

Eurocode 5 und in den damit verbundenen Normen

erwähnt werden.

Die ITW Befestigungssysteme GmbH ist ein

Unternehmen des internationalen Konzerns Illinois

Tool Works Inc. (ITW) mit Sitz in Glenview, Illinois.

2012 feierte ITW sein 100-jähriges Jubiläum. Das

Unternehmen ist unter den Top 100 Patent inhabern in

den USA.

ITW ist in sieben Geschäftsfeldern tätig:

• Bauprodukte

• Automobilindustrie

• Messtechnik/Elektrotechnik

• Schweißtechnik

• Gastronomie Equipment

• Polymere und Flüssigkeiten

• Sonstige Geschäftsbereiche


ITW hat weltweit 50.000 Mitarbeiter in 57 Ländern.

Sitz der deutschen ITW Befestigungssysteme GmbH

ist Hemmingen bei Hannover. Hauptgeschäftsfeld der

ITW Befestigungssysteme GmbH in Deutschland ist

der Vertrieb und die Vermarktung hoch wertiger

Befestigungsgeräte und Verbindungsmittel

• für den Holzbau durch die Marken Paslode,

haubold der Nagel- und Klammertechnik mit

Druckluft- und Impulsegeräten

• für die Bauindustrie durch die Marke Spit mit

Direktmontagetechnik, Diamanttechnik, Bohr- und

Meißeltechnik und Dübeltechnik

• und für die Holzbauindustrie durch die Marke

TOOLMATIC für die Automatisierungstechnik und

Prozessoptimierung.

Mit den Marken der ITW Befestigungssysteme wird

nach dem neuesten Stand der Technik gearbeitet.

Denn im partner schaftlichen Dialog mit den Fachverbänden

und Markt partnern setzen wir uns durch

aktive Mitgliedschaft für die ständige technische

Weiterentwicklung ein.

Unser Engagement

Bundesverband

Fertigbau e. V.

Österreichischer

Fertighausverband

Leistungspartner Holzbau

Deutschland

Fachverband Verbindungsund

Befestigungstechnik

Deutscher

Holzfertigbau-Verband e. V.

Fördermitglied im

ZimmerMeisterHaus

Fördermitglied der Gütegemeinschaft

RAL Trockenbau

Fördermitglied der Bundesweiten

Interessengemeinschaft

Trockenbau e. V.

Verband Schweizer Holzbau

Unternehmen

Schweizerischer Verband

für geprüfte Qualitätshäuser

Verband der Holzfaser-

Dämmstoffplattenhersteller


Inhaltsverzeichnis

3

I. Allgemeine Grundlagen Seite

1.1 Hintergrund......................................................................................................................................................... 5

1.2 Anwendungsbereiche von DIN EN 1995/ Eurocode 5........................................................................................ 6

1.3 Nationale Anhänge zur DIN EN 1995-1-1.......................................................................................................... 6

1.4 Das Bemessungskonzept der DIN EN 1995-1-1................................................................................................ 7

1.5 Erhalt des Sicherheitsniveaus der DIN 1052 in Deutschland............................................................................. 9

II. Verbindungsmittel

2.1 Konformität und CE-Kennzeichnung................................................................................................................. 11

2.2 DIN EN 14592................................................................................................................................................... 11

2.3 Holzanschlüsse mit stiftförmigen Verbindungsmitteln ...................................................................................... 12

2.4 Bemessung von Holzverbindungen................................................................................................................... 14

2.5 Korrosionsschutz............................................................................................................................................... 16

2.6 ITW Bemessungssoftware................................................................................................................................ 17

III. Quellen und weitere Informationen

Quellen..................................................................................................................................................................... 19


I. Allgemeine Grundlagen


Allgemeine Grundlagen

5

1.1 Hintergrund

Auf dem Gebiet der Baukonstruktion behinderten

nationale Normen lange Zeit den freien Handel mit

Bauprodukten. Schon 1975 beschloss die Europäische

Kommission ein Aktionsprogramm zur Beseitigung

von Handelshemmnissen im Baubereich. Die

erste Generation der Eurocodes für den konstruktiven

Ingenieurbau entstand in den 80er-Jahren. 1989

übertrug die Kommission diese Aufgabe an CEN, die

Europä ische Normungsorganisation.

Es erschienen Europäische Vornormen (ENV), die

über die sogenannten Nationalen Anwendungsdokumente

(NAD) zur probeweisen Anwendung kamen. Ab

1997 wurden dann diese Vornormen in Europäische

Normen (EN) überführt.

Ende 2007 sind alle 10 Eurocodes (Bemessungsnormen

für die jeweilige Bauweise) veröffentlicht worden.

Seit dem 01. Juli 2012 sind diese in Deutschland baurechtlich

eingeführt und die nationalen DIN-Normen

wurden fast vollständig zurückgezogen.

Die Ziele der Eurocodes

• Europaweit einheitliche Bemessungskriterien

• Einheitliche Basis für Forschung und Entwicklung

• Harmonisierung national unterschiedlicher Regeln

• Ausschreibung von Bauleistungen europaweit

vereinfachen

Die 10 Bemessungsnormen

Das Eurocode-Programm umfasst die folgenden

10 Normen, die in der Regel aus mehreren Teilen

bestehen:

EN 1990

EN 1991

EN 1992

EN 1993

EN 1994

EN 1995

EN 1996

EN 1997

EN 1998

EN 1999

Eurocode 0: Grundlagen der

Tragwerksplanung

Eurocode 1: Einwirkungen auf

Tragwerke

Eurocode 2: Bemessung von

Stahlbetonbauten

Eurocode 3: Bemessung von

Stahlbauten

Eurocode 4: Bemessung von

Stahlbetonverbundbauten

Eurocode 5: Bemessung von

Holzbauten

Eurocode 6: Bemessung von

Mauerwerksbauten

Eurocode 7: Bemessung in der

Geotechnik

Eurocode 8: Auslegung von

Bauwerken gegen Erdbeben

Eurocode 9: Bemessung von

Aluminiumkonstruktionen

Die nationalen Normungsorganisationen der folgenden

Länder haben neben Deutschland die Eurocodes

eingeführt: Belgien, Bulgarien, Dänemark, Estland,

Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien,

Kroatien, Norwegen, Lettland, Litauen, Luxemburg,

Malta, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal,

Rumänien, Schweden, Slowakei, Slowenien, Spanien,

Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes

Königreich und Zypern.


6

Allgemeine Grundlagen

1.2 Anwendungsbereiche von DIN EN 1995/

Eurocode 5

Der Eurocode 5, gleichbedeutend mit DIN EN 1995,

gilt für die Bemessung und Konstruktion von Hochbauten

und Ingenieurbauwerken aus Holz (Vollholz,

gesägt, gehobelt oder als Rundholz, Brettschichtholz

oder andere Bauprodukte aus Holz für tragende

Zwecke, wie z. B. Furnierschichtholz) oder Holzwerkstoffen,

die mit Klebstoffen oder mechanischen Verbindungsmitteln

zusammengefügt sind. Er erfüllt die

Grundsätze und Anforderungen der EN 1990 an die

Sicherheit und die Gebrauchstauglichkeit der Bauwerke

und die Bemessungs- und Nachweisverfahren.

Der Eurocode 5 besteht aus drei Teilen:

1-1: Allgemeine Regeln für den Holzbau

1-2: Tragwerksbemessung für den Brandfall

2: Brücken

In dieser Schrift werden ausschließlich die allgemeinen

Regeln für den Holzbau behandelt (DIN EN 1995 1-1).

1.3 Nationale Anhänge zur DIN EN 1995-1-1

Die DIN EN 1995-1-1 enthält alternative Verfahren,

Werte und Empfehlungen, für die eine nationale

Wahl getroffen werden darf. Daher ist diese Norm nur

mit dem entsprechenden sogenannten Nationalen

Anhang anwendbar, der von jedem Mitgliedsstaat

veröffentlicht werden muss. Hier werden nationale

Parameter, wie Teilsicherheitsbeiwerte oder klimatische

Bedingungen, festgelegt. Jeder EU-Staat

hat über seinen eigenen nationalen Anhang (der in

Deutschland DIN EN 1995-1-1/NA heißt) zu entscheiden.

Nationale Entscheidungen in DIN EN 1995-1-1 sind

z. B. vorgesehen für

• Zuordnung von Einwirkungen zu Klassen der Lasteinwirkungsdauer

• Zuordnung von Tragwerken zu Nutzungsklassen

• Teilsicherheitsbeiwerte für Baustoffeigenschaften

• Holz-Holz-Nagelverbindungen: Regeln für Nägel

in Hirnholz

• Holz-Holz-Nagelverbindungen: empfindliche Holzarten

gegen Aufspalten

• Nachweisverfahren für Wandscheiben

Darüber hinaus hat jedes Mitgliedsland die Möglichkeit,

so genannte NCI (non-contradictory complementary

information, also ergänzende und sich

nicht widersprechende Informa tionen) dem Anhang

hinzuzufügen.

Um den Anwendungsbereich vollständig abzudecken,

gibt es in Deutschland zusätzlich noch die DIN

1052-10. Sie enthält weitere nationale Fest legungen

zu Materialeigenschaften sowie zur Ausführung und

Überwachung von Klebungen bei Holztragwerken.


Allgemeine Grundlagen

7

1.4 Das Bemessungskonzept der DIN EN 1995-1-1

Die nationalen Normungsorganisationen vereinbarten

die Bemessung nach dem Prinzip der Grenzzustände

als das einheitliche Konzept, wobei bei der Bestimmung

des Sicherheitsniveaus die Versagenswahrscheinlichkeiten

berück sichtigt werden.

Prinzipiell müssen immer zwei wesentliche Nachweise

geführt werden:

• Nachweis in den Grenzzuständen der Tragfähigkeit:

Das Bauwerk darf statisch nicht versagen,

wenn es den Maximallasten ausgesetzt wird.

• Nachweis in den Grenzzuständen der Gebrauchstauglichkeit:

Es darf unter täglichen Belastungen

und Routinen im Bauwerk beim Nutzer kein Unbehagen

auftreten, wie z. B. durch Schwingungen

oder Verformungen von Decken balken.

Es gilt also, dass das Gebäude für Menschen

sicher und funktionsfähig sein muss.

Das Bemessungsprinzip

Die Tragfähigkeit der verwendeten Bauteile (R d

) muss

immer größer oder gleich den Einwirkungen (E d

) sein,

die sie belasten.

E d

≤ R d

Einwirkungen auf die Statik einer Konstruktion sind

hauptsächlich:

• Eigengewicht der Baumaterialien

• Nutzlasten auf Geschossdecken

(Personen, Einrichtung)

• Schnee

• Wind

Die maßgeblichen Einwirkungen können den entsprechenden

Teilen der DIN EN 1991 entnommen

werden.

Natürliche Streuungen des Baustoffs Holz

Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte hängen von

inneren Holzeigenschaften (z. B. Rohdichte, Ästigkeit,

Jahrringbreite, etc.) und von physikalischen

Zuständen (z. B. Holzfeuchte und Belastungsdauer)

ab. Die Materialkennwerte schwanken nicht nur stark

zwischen Hölzern von unterschiedlichen Bäumen derselben

Holzart, sie ändern sich sogar über die Höhe

des Stammes.

Um diese Streuungen in den Griff zu bekommen,

folgen die Nachweise der DIN EN 1995-1-1 maßgeblich

der statistischen Verteilung, d.h. es werden

die Berechnungen mit charakteristischen Werten

durchgeführt. Diese sogenannten 5 %-Fraktil werte

werden in Versuchen ermittelt (siehe Beispiel unten).

Sie entsprechen dem Wert einer statistischen Verteilung,

der lediglich in 5 % aller untersuchten Fälle

unterschritten wird. Diese hohe Baustoffanforderung

resultiert daraus, dass die Festigkeitseigenschaften

maßgebend für die Tragfähigkeit sind und damit auch

für die Sicherheit von Personen.

Vom charakteristischen Wert zum

Bemessungswert

Da sich die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften

maßgeblich verändern, sobald sich die Holzfeuchte

bzw. die Belastungsdauer ändert, müssen die im

Labor ermittelten charakteristischen Werte zu Bemessungswerten

reduziert werden. Dafür wiederum

ist es notwendig, die jeweilige Bemessungssituation

aufgrund der Lage des Bauteiles einer Nutzungsklasse

bzw. einer Klasse für die Lasteinwirkungsdauer

zuzuordnen.

Grafik: Ergebnis der Untersuchung der Biegefestigkeit von

Nadelholz (Materialgüte C24) an 46 Probekörpern

Mittelwert

Häufigkeit

quantile

Biegefestigkeit (N/mm 2 )


8

Allgemeine Grundlagen

Das System der Nutzungsklassen (NKL)

Die Nutzungsklassen definieren die sich einstellende

Holzfeuchte unter bestimmten Umweltbedingungen.

Das ist insofern entscheidend für die Bemessung,

denn je höher die Holzfeuchte ist, umso geringer sind

die Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften des

Holzbauteiles bzw. der Verbindung.

Die NKL sind wie folgt definiert:

Nutzungsklasse 1

Feuchtegehalt in den Baustoffen, der einer Temperatur von 20 °C und einer relativen

Luftfeuchte der umgebenden Luft entspricht, die nur einige Wochen pro Jahr 65 %

übersteigt (z. B. geschlossene, beheizte Bauwerke).

Das bedeutet eine mittlere Feuchte in Nadelholz von ≤ 12 %.

Symbol:

INNEN

Nutzungsklasse 2

Feuchtegehalt in den Baustoffen, der einer Temperatur von 20 °C und einer relative

Luftfeuchte der umgebenden Luft entspricht, die nur einige Wochen pro Jahr 85 %

übersteigt (z. B. überdachte, offene Bauwerke sowie hinterlüftete Ebenen im Dachbereich

oder bei vorgesetztem Mauerwerk).

Das bedeutet eine mittlere Feuchte in Nadelholz von ≤ 20 %.

Symbol:

ÜBERDACHT

Nutzungsklasse 3

Klimabedingungen, die zu höheren Feuchtegehalten als in Nutzungsklasse 2 führen

(z. B. Konstruktionen, die der Witterung ausgesetzt sind).

Das bedeutet eine mittlere Feuchte in Nadelholz von > 20 %.

Symbol:

AUSSEN

Klassen der Lasteinwirkungsdauer (KLED)

Holz und Holzwerkstoffe besitzen bei kurzer Belastungsdauer eine hohe Festigkeit bzw. Steifigkeit, allerdings bei

ständiger Belastung eine viel geringere. Daher müssen Holzbauteile aber auch Verbindungen, je nach ihrer

Verwendung, einer entsprechenden Klasse zugewiesen werden.

Die KLED sind wie folgt definiert:

Klasse der

Lasteinwirkungsdauer

Akkumulierte Dauer der charakteris tischen

Lasteinwirkung

1 ständig länger als 10 Jahre Eigengewicht

2 lang 6 Monate – 10 Jahre Lagerstoffe

Beispiele für die Lasteinwirkung

3 mittel 1 Woche – 6 Monate Verkehrslasten, Schnee

4 kurz kürzer als eine Woche Schnee, Wind

5 sehr kurz Wind und außergewöhnliche Einwirkungen


Allgemeine Grundlagen

9

Modifikationsbeiwerte k mod

Der Korrekturwert für den charakteristischen Wert,

der entsprechend der NKL und KLED aus einer

Tabelle entnommen wird, ist der sogenannte Modifikationsbeiwert

k mod

.

Somit würde z. B. eine Sperrholzverbindung in NKL 2

und KLED kurz einen Modifikationsbeiwert von 0,90

zur Folge haben, was einer Reduzierung um 10 %

entspricht.

k mod

-Werte für übliche Holzbaustoffe

Baustoff

Vollholz,

BSH, LVL,

Sperrholz

OSB/3,

OSB/4

OSB/3,

OSB/4

Spanplatte

P6, P7

Spanplatte

P7

Klasse der Lasteinwirkungsdauer

lang

Nutzungsklasse

ständig

mittel

kurz

sehr

kurz

1 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

2 0,60 0,70 0,80 0,90 1,10

3 0,50 0,55 0,65 0,70 0,90

1 0,40 0,50 0,70 0,90 1,10

2 0,30 0,40 0,55 0,70 0,90

1 0,40 0,50 0,70 0,90 1,10

2 0,30 0,40 0,55 0,70 0,90

Für Verbindungen aus Holzteilen mit unterschiedlichen

Modifikationsbeiwerten ist ein Mittelwert wie

folgt zu berechnen:

k

mod

=

k

mod,1

⋅k

mod,2

Besteht eine Lastkombination aus Einwirkungen, die

zu verschiedenen KLED gehören, dann ist in der

Regel ein Wert von k mod

zu verwenden, der zu der

Einwirkung mit der kürzesten Dauer gehört.

Teilsicherheitsbeiwerte γ M

Aufgrund der Unsicherheiten bei statistischen

Untersuchungen, sieht das Bemessungskonzept der

Eurocodes eine zusätzliche Reduzierung durch den

sogenannten Teilsicherheitsbeiwert vor.

In der Regel liegt der Teilsicherheitsbeiwert γ M

für

Holz, Holzwerkstoffe und Verbindungsmittel bei 1,3.

Der Bemessungswert

Der Bemessungswert R d

einer Festigkeitseigenschaft,

wie z. B. der Biegefestigkeit, ist schlussendlich wie

folgt zu berechnen:

k ⋅ Rk

R = mod

d

M

Dabei ist:

R k

= der charakteristische Wert einer

Festigkeits eigenschaft (durch Versuche

ermittelt)

k mod

= der Modifikationsbeiwert für Lasteinwirkungsdauer

und Feuchtegehalt

γ M

= der Teilsicherheitsbeiwert für eine Baustoffeigenschaft

1.5 Erhalt des Sicherheitsniveaus der DIN 1052

in Deutschland

Das Bundesbauministerium und die Bauaufsicht in

Deutschland haben bei der Erstellung der europäischen

Normen gefordert, dass das Sicherheitsniveau

mindestens dem der DIN 1052 entsprechen soll.

Aus diesem Grunde wurden sehr ausführliche NCI

dem nationalen Anhang beigefügt und u. a. die DIN

1052-10 sowie eine Reihe von Anwendungsnormen

veröffentlicht.


II. Verbindungsmittel


Verbindungsmittel

11

2.1 Konformität und CE-Kennzeichnung

Tragende Konstruktionen bestehen in der Regel

aus verschiedenen Komponenten / Bauteilen (z. B.

Deckenbalken, Nägel, Dübel, Balkenschuhe, etc.).

Für jedes einzelne Produkt, das dafür in den Handel

gebracht wird, müssen die Hersteller die Leistung

anhand einer spezifischen Produktnorm (z. B. DIN EN

14592) oder einer Europäischen Technischen Bewertung

(ETB, engl. ETA) erklären.

Damit können auch verschiedene Tests bei unabhängigen

Prüfinstituten verbunden sein. Auf diese Weise

wird gewährleistet, dass das Produkt die wesentlichen

Anforderungen der Bauproduktenverordnung

(BauPVo) erfüllt.

Mit der Leistungserklärung (DoP) bestätigt der

Hersteller dann, dass sein Produkt der produktspezifisch

geltenden europäischen Verordnung

genügt. Ein solches Produkt darf in den Verkehr gebracht

und im europäischen Markt gehandelt werden,

sofern ein CE-Zeichen sichtbar angebracht wurde.

CE steht für „Conformité Européenne“ („Europäische

Konformität“), ist also die sichtbare Bestätigung der

Überein stimmung.

2.2 DIN EN 14592

Der Eurocode 5 schreibt vor, dass metallische Verbindungsmittel

der DIN EN 14592 entsprechen müssen.

Diese Produktnorm legt sowohl die Anforderungen

und Prüfverfahren, als auch die Durchführung von

Qualitätskontrollen fest. Die DIN EN 14592 deckt

nur Verbindungsmittel ab, die aus Stahl hergestellt

werden und umfasst Nägel, Klammern, Schrauben,

Stabdübel und Bolzen mit Muttern.

Gemäß den Vorgaben der DIN EN 14592 muss eine

Erstprüfung (ITT = Initial Type Testing, d.h. Prüfung

der mechanischen Eigenschaften wie Kopfdurchzugsund

Auszugsverhalten, Drahtzugfestigkeit, Biegemoment)

durchgeführt werden sowie ein Qualitätsüberwachungssystem

installiert sein.

Auszug: EN 1382 Durchzug: EN 1383

Biegetest: EN 409

45° max.

In Deutschland gibt es die Besonderheit, dass anwendungsbezogene

Anforderungen an stiftförmige Verbindungsmittel

nach DIN EN 14592 in der DIN 20000-6

festgelegt worden sind. Für den Planer ergibt sich

u. a. damit die Möglichkeit, profilierte Nägel (früher:

Sondernägel) einer Tragfähigkeitsklasse zuzuordnen.


12

Verbindungsmittel

2.3 Holzanschlüsse mit stiftförmigen

Verbindungsmitteln

Definition einer (a) ein- und (b) zweischnittigen

Verbindung:

Im Abschnitt 8 behandelt der Eurocode 5 Holzanschlüsse

mit Verbindungsmitteln aus Metall. Im Folgenden

werden die Regeln dafür erläutert.

Die Anordnung der Verbindungsmittel, ihre Größe und

ihre Abstände untereinander sowie von den Rändern

und Hirnholz enden sind so zu wählen, dass die erwartete

Tragfähigkeit und Steifigkeit auch erzielt werden

kann.

Es ist zu berücksichtigen, dass die Tragfähigkeit einer

Verbindung mit mehreren Verbindungsmitteln gleichen

Typs und gleicher Abmessung geringer sein kann als

die Summe der Einzeltragfähigkeiten jedes einzelnen

Verbindungsmittels.

t 1

= kopfseitige Dicke (a)

kopfseitige Dicke oder Eindringtiefe (b)

F v,Rd

F ax,Rd

t 2

= Eindringtiefe m (a) m

Fax,Ed Dicke des Mittelholzes F v,Ed

(b)

+ ≤ 1

Ein FAnschluss ax,Rd sollte Fmindestens v,Rd zwei Nägel enthalten.

Randabstände

Kombinierte Belastung

Abscheren

Typische Anwendungsgebiete für Nägel,

Klammern und Schrauben:

• Dachlatte auf Sparren

• Sparren auf Dachpfette (nur Nägel und Schrauben)

• Aussteifende Beplankung auf Holzrahmen

• Stahl auf Holz, z. B. Windrispenband, Winkel,

Balkenschuhe (nur Nägel und Schrauben)

• Holzverkleidungen für Fassaden


Verbindungsmittel

13

Kopfeindringgrad für Holz oder

Holzwerkstoffplatten

Sofern nicht anders angegeben, sollten Nägel / Klammern

im rechten Winkel eingetrieben werden und in

einer Tiefe, dass der Kopf / Rücken oberflächenbündig

abschließt.

Bei Anschlüssen von Holzwerkstoffplatten dürfen

Nägel / Klammern nicht mehr als 2 mm tief versenkt

werden. Dabei müssen die Mindestdicken der Holzwerkstoffe

um 2 mm erhöht werden.

Kopfeindringgrad bei Holzwerkstoffen

Holz-Holz-Verbindungen

Sollte bündig mit Holzoberfläche abschließen!

Mindestabstände von stiftförmigen

Verbindungsmitteln

Die errechneten Tragfähigkeiten für Holzverbindungen

können nur dann angesetzt werden, wenn die

jeweiligen Mindestabstände eingehalten werden. Für

stiftförmige Verbindungsmittel sind sie im allgemeinen

wie folgt definiert:

• a 1

Abstände untereinander parallel zur

Faserrichtung

• a 2

Abstände untereinander senkrecht zur

Faserrichtung

• a 3,t

beanspruchtes Hirnholzende

• a 3,c

unbeanspruchtes Hirnholzende

• a 4,t

beanspruchter Rand

• a 4,c

unbeanspruchter Rand

a 3,t

a 1

a 1

a 3,c

a 4,t

a 2

a 4,c

Mindestabstände und Mindesteindringtiefen

für Nadelholz

Die Verbindungsmittelabstände und Mindesteindringtiefen,

die sich auf den Durchmesser d beziehen, sind

hier in einer vereinfachten Tabelle zusammengestellt.

Dabei wurden folgende Vorgaben berücksichtigt:

• eine Holzrohdichte ρ k

≤ 420 kg/m³

• Verbindungsmittel ohne Vorbohrung

• Nägel (mit d < 5 mm)

• Schrauben (5 mm ≤ d ≤ 6 mm)

• Klammerwinkel zur Faserrichtung ≥ 30° und bis

zur Rückenmitte gemessen

Abscheren Nägel Klammern Schrauben

glatt profiliert

Eindringtiefe im

Holz

Mindestabstand

zum beanspruchten

Rand

Mindestabstand

zum unbeanspruchten

Rand

Mindestabstand

zum beanspruchten

Hirnholz

Mindestabstand

zum unbeanspruchten

Hirnholz

Mindestabstand

untereinander

parallel zur Faser

Mindestabstand

untereinander

90° zur Faser

Herausziehen

Eindringtiefe im

Holz

Mindestabstand

zum unbeanspruchten

Rand

Mindestabstand

zum unbeanspruchten

Hirnholz

Mindestabstand

untereinander

parallel zur

Faser

Mindestabstand

unter einander

90° zur Faser

8d 6d 14d 6d

7d 7d 20d 10d

5d 5d 10d 5d

15d 15d 10d 15d

10d 10d 15d 10d

10d 10d 15d 12d

5d 5d 15d 5d

12d* 8d 14d* 6d

5d 5d 10d 4d**

10d 10d 15d 10d**

5d 5d 10d 7d**

5d 5d 15d 5d**

* nur für mittel, kurze oder sehr kurze Lasteinwirkungsdauern

** wenn Holzdicke ≥ 12d


14

Verbindungsmittel

Randabstände für Plattenwerkstoffe

Für Plattenwerkstoffe gelten gemäß dem deutschen

natio nalen Anhang folgende Randabstände:

Randabstände für

Plattenwerkstoffe

Sperrholz

OSB-Platten

kunstharzgebundene

Spanplatten

Holzfaserplatten der

Klasse HB.HLA2

unbeanspruchter

Rand

Gipsplatten 7d 10d

Gipsfaserplatten

(hier Fermacell)

3d

beanspruchter

Rand

Für Klammern gelten diese Abstände bis zum ersten

Schenkel.

Holz sollte vorgebohrt werden, wenn:

• die charakteristische Rohdichte des Holzes ≥ 500

kg/m³ ist

• der Nageldurchmesser > 6 mm ist

• die Dicke von Kiefernholz kleiner ist als ...

4d

7d

7d

2.4 Bemessung von Holzverbindungen

Holzverbindungen können bemessen werden auf:

a) Abscheren, das über verschiedene Versagensmechanismen

definiert wird

b) Herausziehen, Auszug aus dem Grundbauteil oder

Durchzug durch das befestigte Bauteil

c) Eine Kombination aus beidem

a) Abscheren

Die Tragfähigkeit einer Verbindung auf Abscheren ist

ein Zusammenspiel aus Lochleibungsfestigkeit, Biegefestigkeit

und dem Ausziehverhalten (Seileffekt).

Lochleibungsfestigkeit: Hiermit ist die Holzfestigkeit

gemeint, die dem Druck von Metallverbindungsmitteln

entgegensteht. Im Allgemeinen variiert die Lochleibungsfestigkeit

mit dem Winkel der Kraftrichtung zur

Holzfaser. Da Holz weicher ist als Stahl, gibt das Holz

im Versagensfall um das Verbindungsmittel herum

nach und es entsteht ein Hohlraum.

Biegefestigkeit: Beim Verschieben der Holzstücke

gegeneinander kann sich das Verbindungsmittel im

Versagensfall verbiegen.

Seilwirkung: Ein gebogenes Verbindungsmittel wird

im Versagensfall wie ein Seil aus dem Holz gezogen

und hinterlässt einen Hohlraum.

• die Dicke aller anderen Holzarten kleiner ist als ...

(Bei einem Randabstand a 4

von ≥ 10d (für ρ k

≤ 420 kg/

m³) oder bei Bauteilen wie Schalungen, Trag- oder

Konterlattung darf die Gleichung für Kiefernholz

gewählt werden.)

Der Anteil der Seilwirkung an der Tragfähigkeit ist auf

die folgenden Anteile zu begrenzen:

• runde Nägel 15 % (nur bei mittlerer, kurzer oder

sehr kurzer Lasteinwirkungsdauer möglich!)

• Rillennägel 50 %

• Schrauben 100 %

Versagen der

Lochleibungsfestigkeit

f h,i,k

M y,Rk

Versagen der

Biegefestigkeit

Skizzen zu den Mindestquerschnitten von Vollholz

Seilwirkung

F ax,Rk

4

Quelle: TU Delft, NL


Verbindungsmittel

15

a) Abscheren (Fortsetzung)

Für einschnittige Verbindungen werden 6 Versagensfälle

berechnet, aus denen der kleinste Wert maßgebend

wird. Der üblicherweise für schlanke Verbindungsmittel

maßgebende Versagensmechanismus (f)

lautet:

Dabei ist:

F v,Rk

⇒ charakteristische Tragfähigkeit je Scherfuge

und Verbindungsmittel [N]

β ⇒ Verhältnis der Lochleibungsfestigkeiten der

Bauteile zueinander

d ⇒ Verbindungsmitteldurchmesser [mm]

M y,Rk

⇒ charakteristisches Fließmoment des

Verbindungs mittels [Nmm]

f h,1,k

⇒ charakteristische Lochleibungsfestigkeit im

Holzbauteil [N/mm²]

F ax,Rk

⇒ charakteristischer Ausziehwiderstand des

Verbindungsmittels [N]

Typische Anwendungen bei Herausziehen

• Kurzzeitige Belastung (Windsog): Befestigung

einer Außenfassade/ einer Dachlatte

• Langes oder ständiges Herausziehen: Befestigung

einer Traglattung z. B. für Gipsplatten unterhalb

von Decken oder Dachschrägen

Bedingungen für Nägel, Klammern

auf Herausziehen

Glatte Nägel dürfen nicht bei ständigen oder langen

Belastungen verwendet werden. Für beharzte

Klammern ist dies möglich, sofern sie dafür eine ETA

besitzen. Für profilierte Nägel ist nur die Länge des

profilierten Schaftteiles in Rechnung zu stellen.

Nägel in Hirnholz sind für die Übertragung von Kräften

in Schaftrichtung ungeeignet.

Berechnung des charakteristischen

Ausziehwiderstandes

Der charakteristische Wert des Ausziehwiderstandes

F ax,Rk ist in der Regel als der kleinere der Werte aus

den nachfolgenden Gleichungen anzunehmen und

mit der effektiven Anzahl der Verbindungsmittel zu

multiplizieren.

Mit der ITW Bemessungssoftware werden die Tragfähigkeiten

auf Abscheren und Herausziehen für Holz-

Holz-, Holzwerkstoff-Holz-, Gipswerkstoff-Holz- und

Stahlblech-Holz-Verbindungen gemäß EN 1995-1-1

zuverlässig bemessen.

Für profilierte Nägel

Für Schrauben

F ax,Rk

f ax,k·d·t pen

f head,k·d 2 h

b) Herausziehen

Das Herausziehen von Verbindungsmitteln ist entweder

Auszug aus dem Grundbauteil oder Durchzug

durch das befes tigte Bauteil. Das, was sich zuerst

ereignet, ist maßgebend für die Tragfähigkeit des

gesamten Anschlusses.

Für glatte Nägel/

Klammern

Herausziehen

Kopfdurchziehen

Dabei ist:

F ax,Rk

⇒ charakteristischer Ausziehwiderstand des

Verbindungsmittels [N]

f ax,k

⇒ charakteristischer Wert der Ausziehfestigkeit

[N/mm²]

f head,k

⇒ charakteristischer Wert der Kopfdurchziehfestigkeit

[N/mm²]

t pen

⇒ Eindringtiefe oder Länge des profilierten

Schaftteils [mm]

d ⇒ Verbindungsmitteldurchmesser [mm]

t ⇒ Dicke des Bauteils auf der Seite des Nagelkopfes

[mm]

⇒ Kopfdurchmesser des Verbindungsmittels [mm]

d h


16

Verbindungsmittel

Korrektur der Rohdichte

Für die Nachweise auf Herausziehen dürfen profilierte

Nägel gemäß DIN 20000-6 einer Tragfähigkeitsklasse

zugeordnet werden. Somit hat der Planer die Möglichkeit,

die Parameter f ax,k

und f head,k

entsprechend der

tatsächlichen charakteristischen Rohdichte ρ k

umzurechnen.

Dabei ist ρ k

für Holzwerkstoffe auf 380 kg/m³

und für Vollholz auf 500 kg/m³ zu begrenzen.

Gemäß DIN EN 1995-1-1/NA können geprüfte

Klammern bei mittlerer bzw. kurzer Beanspruchung in

Schaftrichtung wie zwei profilierte Nägel der Tragfähigkeitsklasse

2 betrachtet werden, wenn sie beharzt

sind.

2.5 Korrosionsschutz

Metallische Verbindungsmittel müssen im Hinblick auf

die Dauerhaftigkeit entweder von Natur aus korrosionsbeständig

sein oder gegen Korrosion geschützt

werden.

Beispiele für einen Mindestkorrosionsschutz oder

Baustoff anforderungen für die verschiedenen Nutzungsklassen

gibt die DIN EN 1995-1-1 in folgender

Tabelle:

Verbindungsmittel

Nutzungsklassen*

Nageltyp f ax,k

Nageltyp f head,k

profilierte

Nägel der

Tragfähigkeitsklasse


profilierte Nägel

der Tragfähigkeitsklasse

1 30 ·10 -6 ·ρ k

2

A 60 ·10 -6·ρ k

2

2 40 ·10 -6 ·ρ k

2

B 80 ·10 -6·ρ k

2

3 50 ·10 -6 ·ρ k

2

C 100 ·10 -6·ρ k

2

– – D 120 ·10 -6·ρ k

2


Nägel und Schrauben

mit d ≤ 4 mm

Bolzen, Stabdübel,

Nägel und Holzschrauben

mit

d > 4 mm

Klammern

keine

Fe/Zn

12c**

Fe/Zn

25c**

keine keine Fe/Zn

25c**

Fe/Zn

12c**

Fe/Zn

12c**

nichtrostender

Stahl

– – E 140 ·10 -6·ρ k

2

– – F 160 ·10 -6·ρ k

2

Charakteristische Werte für die Ausziehparameter f ax,k

und die Kopfdurchziehparameter f head,k

in N/mm 2 für Nägel

* Bei besonderen korrosiven Bedingungen sollten dickere

Feuerverzinkungen oder nichtrostender Stahl in Betracht

gezogen werden.

** Bei Feuerverzinkungen ist in der Regel Fe/Zn 12c durch

Z275 und Fe/Zn 25c durch Z350 nach EN 10147 zu ersetzen.

c) Kombinierte Beanspruchung

Bei Verbindungen, die durch eine Kombination aus

Lasten in Richtung der Nagelachse (F ax,Ed

) und rechtwinklig

zur Nagelachse (F v,Ed

) beansprucht werden,

sollte die folgende Bedingung erfüllt sein:

F v,Rd

F ax,Rd

Fax,Ed

m

F ax,Rd

F v,Ed

+ ≤ 1

F v,Rd

m=1 für glatte Nägel oder Klammern

m=2 für Rillennägel oder Schrauben

m

Es ist notwendig auch Holzimprägnierungen und

Holzarten zu berücksichtigen, da die Inhaltsstoffe mit

den verschiedenen Überzügen reagieren können.

Z. B. ist es immer empfehlenswert, Verbindungsmittel

aus Edelstahl für Lärchenholz oder Eiche zu verwenden.

Weiterhin können bestimmte Umgebungsbedingungen

(z. B. salzhaltige Atmosphäre an Küsten,

höhere Luftfeuchten in Schwimmbädern) zu höheren

Zinkschichtdicken oder zur Verwendung geeigneter

Edelstähle führen.

Das bedeutet: Wenn Holz in einer Richtung belastet

wird (lateral oder axial), ist es nicht in der Lage, die

volle Last aus der jeweils anderen Richtung

aufzunehmen.


Verbindungsmittel

17

ITW Farbcodes

Um die richtige Wahl der Verbindungsmittel zu

erleichtern, hat ITW Farbcodes entwickelt, die

zeigen, in welche Nutzungsklassen unsere Verbindungsmittel

einzuordnen sind und welche Oberflächenbeschichtung

sie haben.

Blank

innen

- Blanker Stahl für trockene, beheizte

Bauwerke in Nutzungsklasse 1

2.6 ITW Bemessungssoftware

Als Unterstützung zu den komplexen Regeln und

Formeln bietet ITW eine Bemessungssoftware an, die

auf der Homepage kostenlos heruntergeladen werden

kann. Mit Hilfe der Software wird die Tragfähigkeit

von stiftförmigen Verbindungsmitteln für Holz-Holz-,

Holzwerkstoff-Holz-, Gipswerkstoff-Holz- und Stahlblech-Holz-Verbindungen

nach DIN EN 1995-1-1 berechnet.

Die Berechnung kann für Klammern, Nägel

und Schrauben durchgeführt werden.

1

Galvanisiert

Galvanisiert

12 μm

innen

- Verschiedene Zinkschichtdicken bis 7 μm

außen überdacht

- 12 μm erfüllt EC 5 für Nägel und

Klammern in Nutzungsklasse 2

Die ITW Bemessungssoftware enthält außerdem

Tooltipps mit wichtigen Hintergrundinformationen.

Weiterhin stellt der Ausdruck des Dokuments zusätzliche

Details zur Tragfähigkeit des Verbindungsmittels

und eine verständliche Darstellung der Randabstände

zur Verfügung.

2

Galv-Plus

außen überdacht

- Von ITW entwickelte Beschichtung:

spezielle 15 μm Zink-Aluminium-Legierung

- 70 % höherer Korrosionsschutz

- Übertrifft EC 5 für Nägel in Nutzungsklasse 2

Feuerverzinkt

außen

- Mindestschichtdicke von 55 μm

- Erfüllt alle Anforderungen für

Außenklimate in Nutzungsklasse 3

Nutzungsklasse 3

Edelstahl

außen

- Edelstahl-Verbindungsmittel werden

in A2- und auch in A4-Qualität produziert

- Lange Lebensdauer bei extremsten

korrosiven Einflüssen.


III. Quellen und weitere Informationen


Quellen und weitere Informationen

19

Quellen:

• Das neue Sicherheitskonzept der DIN 1052

(Holzbau-Quadriga 1/2005)

• DIN EN 1995-1-1:2004+AC:2006+A1:

2008+A2:2014

• DIN EN 1995-1-1/NA:2013-08

• DIN EN 14592:2008+A1:2012

• DIN 20000-6:2013-08

• DIN 1052-10:2012-05

• DIN 1052:2008-12

Zusätzliche Informationen:

Auf unseren Internetseiten:

www.itw-befestigungssysteme.de und

www.itw-eurocode5.de finden Sie weitere Informationen

zum Thema Eurocode 5 sowie das Softwareprogramm

zur Berechnung der Tragfähigkeiten.

Darüber hinaus stehen Ihnen selbstverständlich

unsere Fachberater oder der Autor dieser Broschüre

gerne zur Verfügung.

Autor:

Dipl.-Ing. (FH) Klaas Gümmer

Mitglied des DIN Normenausschusses „Holzbau“

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geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck oder Reproduktion

(auch auszugsweise) in irgendeiner Form sowie Verbreitung mit

Hilfe elektronischer Systeme jeglicher Art ist ohne ausdrückliche

schriftliche Genehmigung der ITW Befestigungs systeme GmbH,

Carl-Zeiss-Straße 19, 30966 Hemmingen, untersagt. Die Benutzung

dieser Schrift und die Umsetzung der darin enthaltenen Informationen

erfolgt ausdrücklich auf eigenes Risiko. Die ITW Befestigungssysteme

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Art, die sich bei der Umsetzung der in dieser Schrift aufgeführten

Informationen ergeben (z. B. aufgrund fehlender Sicherheitshinweise),

aus keinem Rechtsgrund eine Haftung übernehmen. Ferner

übernehmen sie keine Gewähr für die Aktualität, Korrektheit und

Vollständigkeit des Textes oder eventuelle Druckfehler.


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