Verbindungen auf der Hybridbaustelle: Schrauben für Holz-Holz-, Holz-Stahl-, Holz-Beton-Verbindungen

Eine Hybridbaustelle ist die intelligente Weiterentwicklung des modernen Bauwesens. Verschiedene Baumaterialien, wie Holz, Stahl und Beton, arbeiten hier zusammen und nutzen jeweils ihre eigenen Stärken.
Man stelle sich ein Orchester vor, in dem jedes Instrument seinen eigenen charakteristischen Klang beisteuert: Ebenso trägt jedes Material in einer Hybridkonstruktion seine eigenen spezifischen mechanischen Eigenschaften bei, um ein optimiertes Konstruktionssystem zu schaffen.

Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der strategischen Verteilung der Materialien. Nehmen wir beispielsweise ein mehrgeschossiges Gebäude: Die Pfosten aus Stahlbeton im Erdgeschoss gewährleisten Stabilität und Festigkeit gegenüber hohen vertikalen Belastungen. Vom ersten Stockwerk aufwärts bietet eine tragende Konstruktion aus Brettschichtholz Leichtigkeit und optimale Erdbebensicherheit, während die Stahlträger strategisch eingesetzt werden, um große Spannweiten abzudecken oder große architektonische Überhänge zu schaffen. Die Decken können aus einem Holz-Beton Mischsystem hergestellt werden, bei dem die bewehrte Betonplatte die Steifigkeit erhöht, während die darunter befindliche Holzkonstruktion die allgemeine Leichtigkeit bewahrt.

Die wahre technische Herausforderung liegt in den Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen Materialien: Diese kritischen Bauteilanschlüsse erfordern besondere Überlegungen bei der Planung, um die Übertragung der Kräfte zwischen Elementen mit sehr unterschiedlichen Steifigkeiten (z. B. zwischen Holz und Beton) zu verwalten.

Die Projektierung dieser Konstruktionsdetails erfordert ein weitreichendes Verständnis für das Verhalten von Materialien und insbesondere von Verbindungen.

Anhand einer genauen Untersuchung der Verbindungspunkte haben wir bei Rothoblaas ein Sortiment an Schrauben für Holz, für Holz und Beton sowie für Holz und Stahl definiert, das sicherstellt, dass ein Hybridgebäude wie eine Einheit funktioniert: Die Leistungen jedes Materials werden optimiert und die Haltbarkeit garantiert.

Holzbauschrauben: Auch die Holz-Holz-Verbindung kann hybrid sein, wenn Harthölzer auf weiche Hölzer treffen.

Wenn ein Hartholz wie Eiche oder Buche auf ein Weichholz wie Fichte trifft, werden für die Verbindung spezifische Holzbauschrauben benötigt, um mit der bis zu dreimal höheren Dichte der verschiedenen Baustoffe umzugehen.

Die Schrauben der Baureihe HARDWOOD (LBS HARDWOOD, HBS HARDWOOD und VGZ HARDWOOD) stellen eine wichtige Entwicklung in diese Richtung dar.
Diese Schrauben für Holz wurden in all ihren Komponenten – von der Geometrie des Kopfes bis zum Durchmesser des Kerns, von der Gewindesteigung bis zur Konfiguration der Spitze – neu gestaltet, um den Durchzug in den Hölzern mit hoher Dichte zu optimieren.
Das Ergebnis spricht für sich: Sie sind in der Lage, auch in Hölzern mit einer Dichte von mehr als 500 kg/m³ wirksame Verbindungen ohne Vorbohrung herzustellen und auf diese Weise die Arbeitsabläufe auf der Baustelle zu erleichtern.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal dieser Schrauben für besonders dichtes Holz liegt in ihrer technischen Dokumentation. Die technischen Datenblätter liefern zertifizierte Auszugsfestigkeitswerte (ETA) für bestimmte Hartholzarten wie Eiche und Buche sowie für veredeltes Bauholz, wie das Buchen-Furnierschichtholz, das im deutschsprachigen Raum als BauBuche und im angelsächsischen Raum als BeechLVL bekannt ist, und das Plywood – eine Detailgenauigkeit, die auf dem Markt Seltenheitswert hat.

Dies ermöglicht den Planern, die Verbindungen mit technischer Präzision zur optimieren und die Bemessung den spezifischen Merkmalen jeder Holzart anzupassen.

Ein Vorteil nicht nur für die Technik, sondern auch für die Umwelt: Durch die effiziente Nutzung lokaler Hölzer wird die Abhängigkeit vom „globalen Holz“ überwunden (hauptsächlich Kiefer und Fichte), und es ergeben sich neue Möglichkeiten für kurze und nachhaltige Lieferketten. Durch die Möglichkeit zur Verwendung von lokalem Holz werden die transportbedingten Umweltauswirkungen reduziert. Heimische Waldressourcen werden aufgewertet und damit die Forstwirtschaft rationeller gestaltet.

Holz und Stahl: Die Wahl der richtigen Schraube

Die Bedingungen sind nicht unbedingt gleich, wenn Holz und Stahl aufeinandertreffen. Wenn es darum geht, die richtige Schraube auszuwählen, z. B. für eine Holz-Metall-Verbindung zwischen Hartholz und Stahl, kommt dem Planer einmal mehr das HARDWOOD-Sortiment an Holzbauschrauben zu Hilfe. Während die Serie der hochtechnologischen Verbinder wie RING und RADIAL ebenfalls für Verbindungen mit Metallelementen, wie beispielsweise Lochblechen, entwickelt wurden, eignet sich die HARDWOOD-Reihe auch für alltäglichere Situationen, wie leichte und schwere Steel-Framing-Konstruktionen.

Für Stahlplatten, die für große und mittelgroße Bauvorhaben auch nach Maß hergestellt werden und daher dicker sein können, ist möglicherweise die neue Version von HBS PLATE die richtige Wahl: robuster, fester und steifer.

Die Herausforderung beim Bohren von Metall: Selbstbohrende Schrauben und Stabdübel

Bei einer Holz-Metall-Holz-Verbindung erweist sich der Stabdübel SBD als die bevorzugte Lösung für Verbindungen. Diese Befestigung ist im Verhältnis zu den Alternativen des Marktes aufgrund der neuen verjüngten Spitze technisch ausgereifter garantiert optimale konstruktive Leistung bei um ein Drittel verkürzter Montagezeit im Vergleich zu den vorherigen Versionen und den herkömmlichen Systemen mit Vorbohrung.

Verglichen mit den Epoxydkleber-Lösungen wie XEPOX, die zwar sehr effizient sind, aber Aushärtungszeiten und strenge Temperaturkontrollen bei der Anwendung erfordern, bietet das SBD-System signifikante Vorteile bei der Anwendung. Da es sich um ein trockenes System handelt, erleichtert es den Wiederzusammenbau und die Standardisierung der Prozesse. Diese Aspekte sind besonders wichtig bei Verbindungen zwischen Stahlpfosten und Holzbalken, bei denen ein schnelles Einsetzen die Bauzeiten verkürzt.

Wenn es um Metall-Holz-Verbindungen geht, spielt auch HUS eine wichtige Rolle: Die gedrehte Beilagscheibe von Rothoblaas bietet perfekte Anpassbarkeit der Senkkopfschrauben in Metallplatten mit zylindrischen Löchern (wodurch teurere Senkkopfbohrungen vermieden werden können) und erhöht den axialen Widerstand in Holz-Holz-Verbindungen. Die Version HUS 15° ist besonders geeignet für alle Montagen, bei denen die richtige Neigung in der Regel nur schwer zu erzielen ist.
Es handelt sich um einen Mittelweg zwischen der leistungsstarken großen Schwester VGU 45° und der Standard-HUS. Gleichzeitig ermöglicht sie das Einsetzen der Schrauben an schlecht zu erreichenden Orten, z. B. bestimmte Ecken, in denen sich der Bohrer nur schwer verwenden lässt, oder auch bei Verbindungen zwischen BSP-Decken und Stahlprofilen (IPE oder HE) mit mittleren Abmessungen, bei denen weder eine Vorbohrung mit Verlängerung noch das Erreichen mittels Bohrer möglich ist. Der 15°-Winkel von HUS 15 löst dieses Problem auf praktische Weise. Das System kann mit einem ringförmigen Kleber zusätzlich stabilisiert werden. Er wird um die Unterlegscheibe angebracht und garantiert eine zuverlässige Montage auch bei diesen „unbequemen“ Bedingungen.

Holz-Beton-Verbindungen: Bewehrte Decken... und mehr

Bei den bewehrten Holz-Beton-Decken, für die Beton und Holz verbunden werden müssen, stellt der CTC-Verbinder eine optimierte technische Lösung für mittelgroße Eingriffe und Sanierungen dar.
CTC zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit in der Anwendung auf jeder Holzarzt, ob massiv oder veredelt, aus und ist einfach anzubringen: Die trockene Montage erfordert weder Harze noch zusätzliche Stangen, sondern erfolgt durch das Einsetzen der Schrauben in einer Reihe. So entsteht eine wirksame Verbindung zwischen der Decke aus Beton und der darunter befindlichen Holzkonstruktion.

Die technische Zertifizierung (ETA-19/0244) von CTC umfasst Leistungswerte, die für verschiedene Arten von Decken aus Holz und Beton berechnet werden: von Massivholz bis zu BSP, von herkömmlichem Beton C20/25 bis zu Leichtbetonmischungen, was eine Vielzahl von baulichen Kombinationen ermöglicht.
Ferner erlaubt das System die Integration von Schalldämmmatten wie SILENT FLOOR für die akustische Isolierung, während das Modul für Holz-Beton-Decken auf MYproject die Berechnung der Verbindungen zwischen Zement und Holz erleichtert.

Die Innovation TC FUSION steht hingegen für die technologische Evolution der Holz-Beton Verbindungen mit höherem Konstruktionsaufwand.

Dieses System wurde für die Fertigung von Momentenverbindungen zwischen Holzdecken entwickelt. Es greift die Prinzipien des Stahlbetonbaus auf und passt diese an die Planung der Holzkonstruktionen an, um eine wirksame Übertragung der Spannungen zwischen Holz und Beton zu gewährleisten.

Das Ergebnis ist besonders für das Pfosten-und-Balken-Konstruktionssystem geeignet, bei dem es die Wiederherstellung der Momentverbindung der Decken ermöglicht.

Die umfassende Zertifizierung der Auszugsfestigkeitswerte der Schrauben gewährleistet dem Planer große Gestaltungsfreiheit bei der Projektierung von Decken aus Holz und Beton, unterstützt durch ein einheitliches, speziell geprüftes Anwendungsmodell für die Holz-Beton-Schnittstelle.
Daraus ergibt sich ein System, das sowohl für Verbindungen besonders geeignet ist, die den axialen Widerstand der Schraube nutzen, wie es bei Zuganker der Fall ist, als auch in Wand-Wand- und Decke-Wand-Verbindungen.

Diese technischen Lösungen erfüllen die unterschiedlichen Anforderungen der Befestigung von Holz auf Beton effektiv und bieten eine wirksame Alternative bei der Herstellung von Verbindungen zwischen bewehrten Elementen, sei es bei der Planung von Neubauten oder bei baulichen Sanierungsmaßnahmen.

Die Zukunft der Schrauben ist hybrid.

Von den Systemen für Holz-Holz-Verbindungen mit HARDWOOD-Technologie über die Lösungen für die Metall-Holz-Schnittstellen wie SBD und HUS bis zu den Verbindern für Holz-Beton-Decken CTC und TC FUSION wurde jede der vorgestellten Lösungen entwickelt, um die Leistungen zu optimieren und die Montage in hybriden Verbindungen zu erleichtern: Holzbauschrauben sind zweifellos die Gegenwart, aber das Sortiment an Lösungen für die Hybridbaustelle steht für die Zukunft, denn es eröffnet den Planern neue Konstruktionsmöglichkeiten und garantiert dabei stets höchste Zuverlässigkeit dank der Zertifizierungen und der geprüften Festigkeitswerte.

Besuchen Sie den Bereich der Holzbauschrauben von Rothoblaas: https://www.rothoblaas.de/produkte/verbindungstechnik/schrauben, um mehr über die Möglichkeiten dieser Verbinder zu erfahren.