Software zur Bemessung von Holzverbindungen nach Eurocode 5

Stahlwinkel finden im Holzbau breite Anwendung, um Kräfte zwischen Bauteilen wie Trägern, Stützen und tragenden Elementen zu übertragen. Diese Verbindungselemente sorgen für eine zuverlässige Lastübertragung, vereinfachen die Montage und verbessern die strukturelle Stabilität.

SPEC Toolbox enthält ein spezielles Modul für die Konstruktion von Verbindungselementen, mit dem Ingenieure die Leistungsfähigkeit von Holzverbindungen unter Verwendung von herstellerspezifischen Stahlverbindungselementen bewerten können. Der Rechner berücksichtigt die tatsächlichen Geometrien der Verbindungselemente und Befestigungsmuster führender Hersteller von Verbindungselementen.

Das Tool unterstützt Halterungen von Anbietern wie:

• Pitzl

• Eurotec

• Rothoblaas

• Sihga

• Simpson Strong-Tie

Jeder Steckverbinder wird anhand der vom Lieferanten festgelegten Geometrie, der Bohrungsanordnungen und der empfohlenen Befestigungsmuster bewertet, um eine realistische Modellierung der Verbindung zu gewährleisten.

Für den europäischen Raum unterstützt der Rechner den folgenden Konstruktionsstandard:

• EN 1995-1-1:2004 (Eurocode 5)

Diese Norm legt die Konstruktionsregeln für Holzverbindungen fest, einschließlich der Festigkeit von Verbindungselementen, der Anforderungen an den Abstand sowie der Überprüfung des Versagens von Holzbauteilen.

Um eine intuitive Konfiguration der Verbindungen zu ermöglichen, bietet der Rechner interaktive Darstellungen der ausgewählten Halterungsgeometrie.

Benutzer können zwischen folgenden Optionen wechseln:

• 3D-Darstellung – realistische Darstellung der ausgewählten Halterung
• 2D-Ansicht – vereinfachte Darstellung mit Maßangaben und Belastungsrichtungen
• 3D-Modellansicht – interaktives Modell, das gedreht und begutachtet werden kann

Anhand dieser Visualisierungen können Ingenieure die Geometrie der Verbindungselemente, die Ausrichtung der Halterungen und die Lastübertragungsrichtung vor der statischen Überprüfung genau nachvollziehen.

Der Rechner enthält herstellerspezifische Steckverbinderbibliotheken, sodass Ingenieure Halterungen direkt von anerkannten Anbietern auswählen können.

Benutzer können Folgendes festlegen:

• Anschlusshersteller

• Kategorie der Halterung

• Halterungstyp

Derzeit werden folgende Turnierkategorien unterstützt:

• Winkelklammern

• Scherplatten

• Spanngurte

• Befestigungselemente

Jeder Halterungstyp verfügt über vordefinierte Geometrien und Lochbilder gemäß den Herstellerangaben. Dadurch wird sichergestellt, dass die Konstruktion der Verbindung der tatsächlich im Bau verwendeten Hardware entspricht.

Halterungsverbinder verfügen in der Regel über vordefinierte Lochmuster, die die Anzahl und Position der Befestigungselemente festlegen.

Der Rechner wendet automatisch die vom Lieferanten definierten Befestigungsmuster an und stellt so sicher, dass die Verbindungskonfiguration mit der vom Hersteller geprüften Konstruktion übereinstimmt.

Zu diesen Mustern gehören:

• Durchmesser und Art der Befestigungselemente

• Anzahl der Befestigungselemente

• Befestigungsabstand

• Positionierung der Befestigungselemente im Verhältnis zur Geometrie der Halterung

Durch die Verwendung vordefinierter Muster vereinfacht der Rechner den Konstruktionsprozess und gewährleistet gleichzeitig die Einhaltung der Herstellerempfehlungen.

Das Holzbauteil bildet das tragende Element der Konsolenverbindung. Seine Materialeigenschaften wirken sich unmittelbar auf die Festigkeit der Befestigungselemente und die Gesamttragfähigkeit der Verbindung aus.

Ingenieure können die für die Überprüfung der Verbindungen erforderlichen Holzeigenschaften festlegen:

• Charakteristische Holzdichte (ρk)

Dieser Wert dient zur Bestimmung der Einbettfestigkeit des Holzes und der Festigkeit der im Bauteil eingebauten Befestigungselemente.

Halterungsverbindungen können je nach Verbindungstyp, Ausrichtung und baulicher Anwendung unterschiedlichen Belastungskomponenten ausgesetzt sein.

Mit dem Rechner können Ingenieure alle Kraftkomponenten anwenden , für deren Übertragung der ausgewählte Verbinder ausgelegt ist. Je nach Halterungstyp und herstellerspezifischer Konfiguration können dies Kombinationen aus folgenden Komponenten sein:

• Zugkräfte

• Scherkräfte

• Seitenkräfte

• Auftriebskräfte

• Lastkomponenten aus verschiedenen Richtungen

Die verfügbaren Lastangaben passen sich automatisch an die gewählte Halterungskonfiguration an, sodass Ingenieure realistische Belastungsbedingungen definieren können, die dem vorgesehenen strukturellen Einsatzzweck des Verbindungselements entsprechen.

Die einwirkenden Kräfte werden im Verbindungsmodell dargestellt, um ihre Richtung und ihren Angriffspunkt deutlich zu veranschaulichen.

Die Verbindungen von Halterungen werden gemäß den Bestimmungen des Eurocodes 5 (EN 1995-1-1) bewertet.

Bei der Planung werden folgende Aspekte berücksichtigt:

• Verankerungsfestigkeit von Holz

• Festigkeit von Befestigungsmitteln in Holz

• Belastungsrichtung im Verhältnis zur Faserrichtung

• Bedingungen für die Serviceklasse

• Lastdauerfaktoren

• Sicherheitsfaktoren für Werkstoffe

Mit dem Rechner können Ingenieure wichtige Konstruktionsparameter festlegen, wie zum Beispiel:

• Dienstklasse

• Lastdauer

• Sicherheitsfaktoren für Werkstoffe

• Voraussetzungen für das Vorbohren

Diese Parameter beeinflussen die Festigkeit des Holz-Befestigungssystems und damit die Gesamtverbindungsfestigkeit.

Nachdem der Verbindungstyp, die Holzeigenschaften, die Anordnung der Befestigungsmittel und die aufgebrachten Lasten festgelegt wurden, führt der Rechner eine statische Überprüfung der Verbindung durch.

Die Prüfung konzentriert sich auf die Holzseite der Verbindung und bewertet das Zusammenspiel zwischen dem Holzbauteil und den eingebauten Befestigungsmitteln.

Die Ausgabenzusammenfassung enthält folgende Prüfungen:

Befestigungskonstruktion

Die Haltekraft des Verbindungselements wird anhand der Festigkeit des Befestigungselements und der Einbettungsfestigkeit im Holz bewertet. Diese Prüfung stellt sicher, dass die Verbindung Auftriebs- oder Zugkräfte sicher von der Halterung auf das Holzbauteil übertragen kann.

Überprüfung der kombinierten Streitkräfte

Verbindungen mit Halterungen sind häufig mehreren gleichzeitig wirkenden Kräften ausgesetzt. Der Rechner bewertet das Zusammenspiel dieser Lasten, um sicherzustellen, dass die kombinierte Belastungssituation die Tragfähigkeit des Holz-Verbindungssystems nicht überschreitet.

Niederhaltesteifigkeit

Das Modul liefert zudem die Verbindungssteifigkeit, ausgedrückt als Wert für die Niederhaltesteifigkeit. Dieser Parameter beschreibt das Verformungsverhalten des Verbindungselements unter Belastung und kann in der Strukturmodellierung oder der globalen Strukturanalyse verwendet werden.