Verbindungen und Beschläge in Holzkonstruktionen

Eine Holzkonstruktion ist nicht stärker als ihre Verbindungen. Man kann den richtigen Querschnitt in der richtigen Festigkeitsklasse haben — aber wenn der Sparren nicht ordentlich mit der Pfette verbunden ist oder der Balken nicht richtig aufgehängt wurde, versagt die Konstruktion in der Verbindung, nicht im Holz. Deshalb sind Verbindungen ein eigenes Kapitel im Eurocode 5 (DS/EN 1995-1-1, Abschnitt 8), und Beschläge und Verbindungsmittel haben ihre eigenen Produktnormen und CE-Anforderungen.

Verbindungen im Holz teilen sich grob in zwei Gruppen. Stiftförmige Verbindungsmittel (dowel-type) übertragen Kräfte dadurch, dass ein rundes Element quer durch das Holz geht — Nägel, Schrauben, Bolzen, Dübel und Klammern. Flächenförmige Verbindungsmittel (connectors) übertragen Kräfte über eine größere Fläche — z. B. Nagelplatten, Dübelringe und Zahnplatten. Hinzu kommen Baubeschläge: gebogene Stahlbleche (Sparren-/Balkenschuhe, Winkelbeschläge, Lochbänder, Sturmbeschläge), die Holzteile verbinden oder verankern.

Quelle: DS/EN 14592 (stiftförmige Verbindungsmittel — Anforderungen und Prüfung) und DS/EN 14545 (Verbindungselemente — Anforderungen). Die Anwendung in der Konstruktion wird nach DS/EN 1995-1-1 Abschnitt 8 mit DK NA bemessen. Baubeschläge werden durch die ETA (Europäische Technische Bewertung) und die Leistungserklärung (DoP) des Herstellers abgedeckt.

Nägel und Schrauben sind die am häufigsten verwendeten Verbindungsmittel. Ihre Tragfähigkeit hängt vom Durchmesser, von der Eindringtiefe, von der Rohdichte des Holzes und davon ab, ob sie quer (auf Abscheren) oder aus dem Holz heraus (auf Herausziehen) belastet werden. Zwei geometrische Anforderungen sind entscheidend: Es muss ein ausreichender Abstand vom Verbindungsmittel zum Rand und zum Hirnende bestehen sowie ein ausreichender Abstand untereinander — sonst spaltet das Holz, statt zu tragen.

• 01Rand- und Endabstände sowie die Abstände untereinander sind in EC5 Abschnitt 8 tabelliert und hängen vom Durchmesser des Verbindungsmittels und von der Lastrichtung ab — sie sind nicht frei wählbar.
• 02Vorbohren: Kräftige Nägel und Schrauben in dichtem oder trockenem Holz werden oft vorgebohrt, um ein Aufspalten zu vermeiden, besonders nahe an Enden und Kanten.
• 03Schrauben nehmen Auszugskräfte weit besser auf als glatte Nägel — deshalb werden Schrauben dort verwendet, wo die Verbindung auseinandergezogen wird.
• 04Belaste die Verbindung möglichst quer (Abscheren), nicht auf Herausziehen eines glatten Nagels — ein Nagel, der gerade herausgezogen wird, hat eine geringe Tragfähigkeit.

Mindestabstände für Nägel (EC5 Tabelle 8.2)

EC5 gibt die Abstände als Vielfache des Nageldurchmessers d an, und sie hängen vom Winkel α zwischen Kraft und Faserrichtung sowie davon ab, ob vorgebohrt wird. Die Tabelle zeigt den einfachsten Fall — Last parallel zur Faser (α = 0°) und ohne Vorbohren. a1 = Abstand längs der Fasern, a2 = Abstand quer zu den Fasern, a3,t = zum belasteten Ende, a3,c = zum unbelasteten Ende, a4,c = zur unbelasteten Kante. Vorbohren erlaubt kleinere Abstände (zum Beispiel a1 bis auf etwa 7d herunter) — den konkreten Wert in Tabelle 8.2 nachschlagen.