Fachbericht: Statik

Fachbeitrag

Fachbeitrag von Martin Jordi, Oberwil bei Büren:
Erste Erfahrungen mit den neuen SIA-Normen in der Praxis des Holzbaubetriebs

Einleitung

Seit dem 1. Januar 2003 sind die neuen Tragwerksnormen (Swisscodes) des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenverein SIA in Kraft. Darunter fällt auch die SIA-Norm 265 €žHolzbau“.
Am 30. Juni 2004 ist die Ãœbergangsfrist, wo sowohl die alten als auch die neuen Normen gültig waren, abgelaufen.
Für die Holzbauer hat dieser Wechsel relativ grosse Auswirkungen. Das alte System der zulässigen Spannungen wird durch ein neues Bemessungsverfahren ersetzt. Dieses neue Verfahren mit Teilsicherheitsbeiwerten erfordert ein angepasstes Vorgehen bei der Berechnung.
Die ersten Erfahrungen zeigen, dass bei den statischen Bemessungen, welche der Holzbauer ohne Zuzug des Ingenieurs durchführt, in unserem Betrieb nur ein geringfügiger Mehraufwand anfällt.

Ausgangslage

Ich bin in einem Holzbaubetrieb für die statische Vorbemessung der Bauten zuständig. Die Projekte, welche wir kalkulieren, werden vor der Kostenermittlung auf ihre Realisierbarkeit in statischer Hinsicht geprüft. Dies geschah in der Zeit der alten Norm in der Regel mit den Holzbauprogrammen €žBemessen von Schilliger Holz“ oder €žWinStat“ von Christian Stauffer. Ziel war es, mit einem relativ geringen Aufwand aussagekräftige Resultate zu erhalten.
Ich möchte mich in diesem Bericht klar auf diese Aufgabe beschränken. Ausführungsstatiken von komplexeren Bauwerken sollen hier nicht thematisiert werden.

Umsetzung

Bei der Umstellung stellten sich für unseren Betrieb folgende Fragen:

  • Wie werden die Mitarbeiter geschult?
  • In welcher Form werden die Berechnungsresultate festgehalten und an die nachfolgenden Stellen weitergeleitet?
  • Mit welchen EDV Programmen soll gearbeitet werden?

Schulung der Mitarbeiter
Wir haben uns entschieden, dass ein Mitarbeiter die Einführungskurse des SIA sowie auch den Einführungskurs der Lignum besucht. Das an diesen Kursen erworbene Wissen wurde danach auf die Bedürfnisse unseres Betriebs zusammengefasst und in vier Blockkursen an die Projektleiter (Stufe Zimmerpolier, Techniker TS, Zimmermeister) weitergegeben. Etwa ein Viertel der Zeit wurde dazu verwendet das neue Bemessungsverfahren und die zugehörige Anwendung der Norm theoretisch zu erläutern. Die restlichen drei Viertel wurden verwendet um die Theorie an zugeschnittenen Beispielen zu trainieren. Es wurden bewusst nur die Teile der Norm, welche sich mit der Bemessung von Bauteilen befassen, besprochen. Der Teil Verbindungsmittel wird bei Vorliegen der neuen Holzbautabellen nachgeholt.
Jedem Projektleiter wurde eine Beispielsammlung, mit Querverweisen auf die neuen Normen, abgegeben. Diese soll im Alltag als Nachschlagewerk dienen.

Darstellung der Berechnungsresultate
Mit dem neuen Bemessungskonzept ist man gezwungen, den Tragsicherheits- und den Gebrauchstauglichkeitsnachweis konsequent zu trennen. Theoretisch war dies bis jetzt auch so, konnte jedoch in der Praxis relativ einfach umgangen werden.
Weiter bieten die neuen Normen nun die Möglichkeit von bis zu sechs (inkl. Schwingungsnachweis) verschiedenen €žBegrenzungskriterien“ beim Gebrauchstauglichkeitsnachweis.
Dies führt dazu, dass eine grosse Menge an Resultaten entstehen kann. Für uns stellte sich nun das Problem, dass sich verschiedenen Stellen im Betrieb für verschiedene Daten interessieren. Zum Beispiel ist in der Kalkulation nur der Querschnitt des Balkens und dessen Festigkeitsklasse von Interesse. Kommt es zum Auftrag, ist der Projektleiter darauf angewiesen, dass er weiss, was in der statischen Vorbemessung (also vor der Kalkulation) für Annahmen getroffen wurden. Dazu reicht nur die Angabe des Querschnitts bei weitem nicht aus. Es sind zum Beispiel die Auflagerkräfte oder die Wahl des Lastfalls von Interesse.
Wenn man alle diese Angaben durch Computerausdrucke festhalten möchte, ergibt sich eine Riesenmenge an Papier. Dies kam für uns nicht in Frage. Deshalb kreierten wir ein Bauteildatenblatt. Dieses wird für jedes bemessene Bauteil ausgefüllt. Somit entstehen für ein Einfamilienhaus ca. zehn Blätter. Diesem Blatt können dann alle notwendigen Informationen von den jeweils interessierten Stellen entnommen werden.

Wahl des EDV Programms
Alle bestehenden Holzbauprogramme können für Berechnungen mit den neuen Normen nicht mehr genützt werden.
Vom Bemessungsprogramm €žBemessen von Schilliger Holz“ wurde ein Update auf der Basis der neuen Norm herausgegeben. Dieses setzen wir ein. Es ermöglicht dem Benutzer die Ermittlung der Daten auf einfache Weise. Die Benutzeroberfläche orientiert sich stark an den Vorgängerversionen. Wenn man die neuen Normen kennt und beherrscht, ist es sehr einfach sich im Programm zurecht zu finden.
Andere Programme für diesen Verwendungszweck, die bereits auf die neuen Normen abgestimmt sind, sind mir nicht bekannt.

Vorhandene Problempunkte

Bei der täglichen Arbeit mit dem neuen Normenwerk treten jedoch auch mehrere Probleme auf, die man €žirgendwie €ž lösen muss um wirtschaftlich arbeiten zu können:

  • Bauteilkennwerte auf unterschiedlichen Lastniveaus
  • Festigkeitsklassen von Werkstoffen
  • Verbindungsmittel
  • Schwingungen bei Geschossdecken

Bauteilkennwerte auf unterschiedlichen Lastniveaus
Es ist sehr gefährlich in Berechnungen Angaben aus verschiedenen Normen zu verwenden. Seien dies nun alte SIA-Normen oder Euronormen. Je nach Norm basieren die Werte auf anderen Grundlagen oder Niveaus. Grundsätzlich sollte man nur mit Werten arbeiten, die man auch nachvollziehen kann.

Festigkeitsklassen von Werkstoffen
Beim Vollholz wurden die alten Festigkeitsklassen I, II und III durch die Festigkeitsklassen C45; C35, C27, C24 und C20 ersetzt. Wichtig ist zu wissen, dass die Festigkeitsklassen C45 und C35 maschinelle Sortierung des Holzes voraussetzen. Die Erhältlichkeit bei den Lieferanten ist daher unbedingt abzuklären.
Beim Brettschichtholz wurden die alten Festigkeitsklassen A, FA, B und FB durch die Festigkeitsklassen GL36, GL28 und GL 24 ersetzt. Wichtig ist zu wissen, dass die Festigkeitsklasse GL36 maschinelle Sortierung der Lamellen voraussetzen. Die Erhältlichkeit bei den Lieferanten ist daher unbedingt abzuklären.
Für alle Holzwerkstoffe sind in der SIA-Norm 265 keine Angaben vorhanden. Es wird lediglich auf die SIA-Norm 265/1 €žHolzbau – Ergänzende Festlegungen“ verwiesen. In der aktuellen Ausgabe 03 dieser Norm sind jedoch hier ebenfalls keine Werte vorhanden. Diese sollen bei einer Ãœberarbeitung der Norm in einigen Jahren eingefügt werden.
In der Praxis muss somit mit den Angaben der Hersteller gearbeitet werden. Dieser basieren jedoch in der Regel noch auf dem Konzept der zulässigen Spannungen.
Im Praxisalltag multiplizieren wir diese Werte mit einem konservativ gewählten Faktor. Somit befinden wir uns auf der sicheren Seite.

Verbindungsmittel
Praktisch für jedes Verbindungsmittel in der neuen SIA-Norm 265 wurden gegenüber der Vorgängernorm 164 die Berechnungen neuen Erkenntnissen der Forschung und dem aktuellen Stand der Technik angepasst.
Dies bedeutet in vielen Fällen, dass die Tragfähigkeit von Verbindungsmitteln oder Gruppen von Verbindungsmitteln erhöht wird.
Nachteilig ist jedoch, dass mit den Formeln in der Norm in der Praxis schwerlich gearbeitet werden kann. Sie sind zu kompliziert.
Aktuell läuft die Arbeit an den neuen Holzbautabellen der Lignum. Der Termin für die Veröffentlichung dieses Werkes ist ca. für das Jahr 2005 vorgesehen. Bis das Tabellenwerk, welches ein Arbeiten wie mit den bestehenden Holzbautabellen 1 ermöglichen soll, auf dem Markt ist, muss man zu einer Vereinfachung greifen. Dies kann ebenfalls wie bei den Holzwerkstoffen gehandhabt werden.

Schwingungen bei Geschossdecken
Wie bei den alten Normen wird beim Gebrauchtstauglichkeitsnachweis vorwiegend die Durchbiegung von Bauteilen behandelt. Die Durchbiegungen, welche vorgeschlagen werden, sind für Holzbalkenlagen zu gross. Bei einer Dimensionierung nach diesen Vorgaben tritt in der Regel ein Schwingungsproblem auf.
Es ist schade, dass der bereits in den alten Normen vorhanden €žMangel“ in den aktuellen Normen nicht behoben wurde.
Wir haben intern die zulässigen Durchbiegungen für Geschossdecken aus Balkenlagen reduziert. Zudem wird bei kritischen Fällen die Eigenfrequenz berechnet.

Ausblick und Zusammenfassung

Die neue Normenserie (SIA 260, 261 und 265) bringen für den einzelnen Holzbaubetrieb eine nicht zu unterschätzende Veränderung mit sich. Es ist nicht möglich mit den neuen Vorschriften zu arbeiten, ohne sich vorher relativ intensiv damit beschäftigt zu haben.
Auf den ersten Blick bringt das den Holzbaubetrieben nichts. Die Querschnitte bleiben praktisch gleich.

Auf die ganze Baubranche gesehen bringt die Herausgabe der neuen Tragwerksnormen dem Holzbau jedoch nicht unterschätzende Vorteile:

  •  Bei der statischen Bemessung verliert der Holzbau sein €žExoten“ Image. Beton und Stahl rechnen seit Jahren mit einem praktisch identischen Bemessungssystem wie es im Holzbau nun auch gilt. Dies hilft, zum Beispiel in der Ausbildung, dem Holzbau sich mit gleich langen Spiessen zu messen. Berührungsängste mit dem Material Holz als Baustoff können somit abgebaut werden.
  •  Die Anpassung der Norm an den Stand der Technik war dringend notwendig.
  •  Wenn der Eurocode eingeführt wird ist das Bemessungssystem schon bekannt. Die Fachleute können sich so auf diesen weiteren Schritt vorbereiten.
  •  Die neue Festigkeitssortierung basiert auf dem Eurocode. Dadurch werden Handelshemmnisse mit dem Ausland verringert.

Die Erfahrung in unserem Betrieb hat gezeigt, dass es ohne grosse Probleme möglich ist auf die neuen Bemessung umzustellen. Wir berechnen seit dem 1. Januar 2004 alle Holzbauten nach der neuen SIA-Norm 265.

 

Bücher zum Thema
Folgend aufgelistete Bücher befassen sich mit dem Thema. Bezugsquelle ist die Lignum oder der SIA.

  •  SIA-Norm 260 Grundlagen der Projektierung von Tragwerken
  •  SIA-Norm 261 Einwirkung auf Tragwerke
  •  SIA-Norm 261/1 Einwirkungen Auf Tragwerke – Ergänzende Festlegungen
  •  SIA-Norm 265 Holzbau
  •  SIA-Norm 265/1 Holzbau – Ergänzende Festlegungen
  •  SIA-Dokumentation 0181 Einführung in die Tragwerksnormen
  • SIA-Dokumentation 0185 Einführung in die neue Holzbaunorm
  •  SIA/Lignum Dokumentation 0195 Bemessungsbeispiele für den Holzbau

 
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