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Festigkeitssortierung von Holzbauteilen beim Bauen im Bestand : ein Beitrag zur substanzschonenden Erhaltung historischer Gebäude

Strength grading of timber components for existing buildings : a contribution to the conservation of historical buildings

  • Diese Arbeit befasst sich mit systematischen Untersuchungen zur Entwicklung einer Methode zur Festigkeitssortierung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen. Deren Notwendigkeit ergibt sich aus der bauaufsichtlichen Forderung, die für die Errichtung von Neubauten geltenden Normen auch im Zuge der Instandsetzung bestehender Konstruktionen anzuwenden. Dazu ist auch Kenntnis über die vorhandene Materialqualität erforderlich. Diese wird in der Praxis meist nur abgeschätzt, da bis dato keine konkreten normativen Regelungen für die Bewertung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen existieren. Tragfähigkeitsreserven und -defizite können so nicht erfasst werden. Dies kann zu unwirtschaftlichen, unverhältnismäßigen und nicht fachgerechten Eingriffen in die Bausubstanz führen. Das ist aus ökonomischer, ökologischer und denkmalpflegerischer Sicht nicht vertretbar. Das Ziel der Arbeit war die Adaption der in Deutschland geltenden normativen Regeln für die Festigkeitssortierung von neuem Bauholz zur Anwendung in Bestandsbauten.Diese Arbeit befasst sich mit systematischen Untersuchungen zur Entwicklung einer Methode zur Festigkeitssortierung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen. Deren Notwendigkeit ergibt sich aus der bauaufsichtlichen Forderung, die für die Errichtung von Neubauten geltenden Normen auch im Zuge der Instandsetzung bestehender Konstruktionen anzuwenden. Dazu ist auch Kenntnis über die vorhandene Materialqualität erforderlich. Diese wird in der Praxis meist nur abgeschätzt, da bis dato keine konkreten normativen Regelungen für die Bewertung von Holzbauteilen in bestehenden Konstruktionen existieren. Tragfähigkeitsreserven und -defizite können so nicht erfasst werden. Dies kann zu unwirtschaftlichen, unverhältnismäßigen und nicht fachgerechten Eingriffen in die Bausubstanz führen. Das ist aus ökonomischer, ökologischer und denkmalpflegerischer Sicht nicht vertretbar. Das Ziel der Arbeit war die Adaption der in Deutschland geltenden normativen Regeln für die Festigkeitssortierung von neuem Bauholz zur Anwendung in Bestandsbauten. Hauptaugenmerk lag auf der Kombination visueller und zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Deren zuverlässige Anwendung erfordert ein statistisch abgesichertes Auswertungsmodell. Dahin-gehend wurde eine ausführliche Literaturstudie zur Festigkeitssortierung von Bauholz, zur Bauzustandsbewertung von Bestandsbauten und der zerstörungsfreien/-armen Prüfung von Holz geführt. Darauf aufbauend erfolgten umfangreiche Materialversuche an Proben in Bauholzdimension zur Anwendbarkeit ausgewählter zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die auf dieser Grundlage entwickelte Festigkeitssortiermethode wurde in zusätzlichen Versuchen an altem Bauholz und in bestehenden Konstruktionen erprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass die visuelle Sortierung für die Erfassung der Holzqualität in-situ nicht zuverlässig genug ist. Gleiches gilt für eine alleinige Anwendung zerstörungsfreier/-armer Prüfmethoden. Die Kombination beider Methoden mit Hilfe eines statistisch abgesicherten Auswertungsmodells führt zu einer wesentlich zuverlässigeren Abschätzung der Materialqualität. Die entwickelte Festigkeitssortiermethode ermöglicht darüber hinaus die Anpassung des Untersuchungsumfangs auf die jeweilige Konstruktion und deren spezifischen An-forderungen. Die Erprobung zeigt, dass Tragfähigkeitsreserven und -defizite zuverlässig er-mittelt werden können. In den durchgeführten Fallstudien an historischen Holzkonstruktionen ergaben sich Reserven von (17 … 67) % der Festigkeit sowie von (7 … 27) % der Steifigkeit. Gleichzeitig konnten einzelnen, auf Grundlage der visuellen Sortierung nicht als Bauholz verwendbare Bauteile einer Festigkeitsklasse nach EN 338 zugeordnet werden. Die Anwendung der entwickelten Methodik zur in-situ Festigkeitssortierung ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der aktuellen Praxis bei der Bewertung bestehender Holzkonstruktionen. Sie eröffnet die Möglichkeit, Instandsetzungsmaßnahmen substanzschonender und wirtschaftlicher zu planen.  show moreshow less
  • This thesis is concerned with systematic investigations for the development of a method for strength grading of timber components in existing structures. The need for this arises from the requirement of the building authorities to apply the standards applicable to the erection of new buildings to the repair of existing structures. This also requires knowledge of the existing material quality. In practice, this is usually only estimated, as to date there are no specific standardised regulations for the assessment of timber components in existing structures. Load-bearing capacity reserves and deficits cannot be recognised in this way. This can lead to uneconomical, disproportionate and inappropriate interventions in the building fabric. This is unacceptable from an economic, ecological and conservation point of view. The aim of the thesis was to adapt the normative german regulations for the strength grading of new construction timber for the application in existing structures. The main focus was on the combination of visual andThis thesis is concerned with systematic investigations for the development of a method for strength grading of timber components in existing structures. The need for this arises from the requirement of the building authorities to apply the standards applicable to the erection of new buildings to the repair of existing structures. This also requires knowledge of the existing material quality. In practice, this is usually only estimated, as to date there are no specific standardised regulations for the assessment of timber components in existing structures. Load-bearing capacity reserves and deficits cannot be recognised in this way. This can lead to uneconomical, disproportionate and inappropriate interventions in the building fabric. This is unacceptable from an economic, ecological and conservation point of view. The aim of the thesis was to adapt the normative german regulations for the strength grading of new construction timber for the application in existing structures. The main focus was on the combination of visual and non-/semi-destructive test methods. Their reliable application requires a statistically validated evaluation model. To this end, a detailed literature study was conducted on the strength grading of structural timber, the assessment of the structural condition of existing buildings and the non-/semi-destructive testing of timber. Based on this, extensive material tests were carried out on samples in the dimension of construction timber to determine the applicability of selected non-/semi-destructive testing methods. The strength grading method developed on this basis was trialled in additional tests on old timber and in existing structures. The results show that visual grading is not reliable enough for determining wood quality in-situ. The same applies to the sole use of non-/semi-destructive testing methods. The combination of both methods with the help of a statistically analysed evaluation model leads to a much more reliable estimation of the material quality. The developed strength grading method also enables the scope of the test to be adapted to the respective construction and its specific requirements. The trial shows that load-bearing capacity reserves and deficits can be reliably determined. In the case studies carried out on historical timber constructions, reserves of (17 ... 67) % of the strength and (7 ... 27) % of the stiffness were found. At the same time, individual components that could not be used as construction timber on the basis of visual sorting could be assigned to a strength class in accordance with EN 338. The application of the developed methodology for in-situ strength grading is therefore a significant improvement on current practice in the assessment of existing timber structures. This opens up the possibility of planning redevelopment measures in a more substance-careful and economical way.show moreshow less

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Metadaten
Author: Gunter Linke
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66905
DOI:https://doi.org/10.26127/BTUOpen-6690
Series (Serial Number):Schriftenreihe Stahlbau (22)
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. habil. Hartmut Pasternak, Prof. Dr.-Ing. Mike Sieder, Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rug
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2024
Date of final exam:2024/01/23
Release Date:2024/05/07
Tag:Bestehende Holzkonstruktionen; Festigkeitssortierung; Non-destructive testing; Zerstörungsfreie Prüfung
Existing timber structures; Strength grading
GND Keyword:Bauen im Bestand; Holzbau; Bauteil; Fedtigkeit; Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung; Visuelle Prüfung
Institutes:Fakultät 6 Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung / FG Stahl- und Holzbau
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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