Alternatives Lastpfad-Verfahren

Ein neues Verfahren ermöglicht Durchbrüche in Holzbalken so zu verstärken, dass diese trotz Querschnittsverminderung das Tragvermögen des vollen Querschnitts aufweisen. Die Technologie nennt sich ALP GSA Verfahren (alternatives Lastpfad-Verfahren) und wurde zusammen mit Herrn Professor Ernst Gehri und der neue Holzbau AG Lungern entwickelt. Dabei werden die auf den Durchbruch anfallenden Beanspruchungen bzw. resultierenden Schnittkräfte direkt durch die GSA-Verstärkung aufgenommen. Das Verfahren ist der Natur abschaubar. Ein Baum zum Beispiel produziert „verstärkte“ Zonen um den Astbereich herum (dichteres Holz).

Durchbrüche können den Tragwiderstand bei Trägern aus BSH entscheidend reduzieren. Das Versagen ist spröde und tritt plötzlich ein, ohne vorangehende grosse Verformungen oder sichtbare Ankündigung. In der Praxis sind Durchbrüche in Vollholzträger allerdings kaum zu vermeiden. Die Haustechnik nimmt im modernen Holzbau eine immer wichtigere Rolle ein, insbesondere bei mehrgeschossigen Wohn- und Bürobauten. Um nicht unnötig Raumhöhe zu verlieren ist es wünschenswert, trotz grösserer Spannweiten und Beanspruchungen möglichst geringe Bauhöhen zu erhalten. Daraus resultieren für den Träger im Verhältnis immer grössere Durchbrüche. Die Durchbruchgrössen sind (gemäss Norm) auch verstärkt recht eingeschränkt (Innenliegende Durchbruchhöhen nicht mehr als 30 Prozent; bei aussenliegenden Verstärkungen nicht mehr als 40 Prozent der Trägerhöhe). Auch muss der Nachweis nach Norm stets am Nettoquerschnitt (Restquerschnitt) durchgeführt werden.

Eingeklebte GewindestangenZusammen mit Professor Ernst Gehri forscht und entwickelt die neue Holzbau AG seit bereits 15 Jahren im Bereich eingeklebter Gewindestangen. Unter dem Markennamen «GSA-Technologie» sind dabei die verschiedensten Anschlussteile entstanden, die erfolgreich in diversen Holztragwerken eingesetzt werden. Verbindungen mit eingeklebten Gewindestangen zählen zu den leistungsfähigsten Verbindungsmitteln im modernen Ingenieurholzbau.

Auf kleiner Fläche können grosse Kräfte eingeleitet werden. Es ist der neuen Holzbau AG im Lauf der Jahre gelungen, verschiedene Verbindungsmittel für die unterschiedlichsten Anwendungen zu entwickeln. Es handelt sich um Teile, die durch eine Serienherstellung im Preis günstig sind und auf der Baustelle einfach, nur mit wenigen Bolzen, verbunden werden. Die GSA-Technologie eignet sich ebenfalls für komplexe Bauteile. Angefangen im Fachwerkbau über zugverstärkte Bauteile (Holzarmierung) bis hin zu Holzbetonverbund und Querzug-, Querdruck- und Schubverstärkungen, überall finden sich leistungsfähige Lösungen.

Wie die Versuche in Lungern gezeigt haben eignet sich die GSA Technologie auch für das Verstärken von Durchbrüchen. Entgegen der bisherigen Praxis, bei der die Verstärkungen nur zur Querzugverstärkung dienen, werden die GSA Anker beim ALP Verfahren fachwerkartig angeordnet.

Die GSA-Stäbe werden auf die umzuleitenden Kräfte ΔM Durchbruch und ΔS Schubfluss ausgelegt. Um die Resultierenden Lasten aus der Querkraft zu ermitteln muss vom traditionellen Schubnachweis (Schnitt senkrecht zur Trägerachse) zu einer Betrachtung des Schubmodells parallel zur Faser gewechselt werden. Die Anordnung erfolgt jeweils so, dass die zu übertragenden Kräfte möglichst optimal um den Durchbruch herumgeleitet werden.

Um die neue Technologie zu perfektionieren, entschieden wir uns zur Erstellung einer umfangreichen Prüfserie. Dabei wurden Prüfkörper bis zu einer Höhe von 1000 mm mit runden sowie rechteckigen Durchbrüchen bis 50% der Trägerhöhe hergestellt und geprüft. Bei vielen Trägern erfolgte der Bruch im ungelochten Feld auf Schub. Erfolgte der Bruch im Durchbruchbereich, so geschah dies bei ausreichend hohen Werten (bei Schubwerten die bezogen auf den Vollquerschnitt üblicherweise zu erwarten sind!).

Ziel der Untersuchungen ist es den ausführenden Ingenieuren in naher Zukunft geometrische Anordnungen für Durchbrüche anzugeben. Bei Einhaltung dieser einfachen Regeln kann trotz Durchbrüche die Bemessung ohne Abminderung des Querschnitts erfolgen. Das Engineering der neuen Holzbau AG übernimmt die Dimensionierung sowie die Anordnung der Anker.

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