Verbindungen mit metallischen Verbindungsmitteln

Holzschraubenverbindung

Die in Tabelle 12 dargestellte Holzschraubenverbindung wird mit mehreren Schrauben hergestellt, die in der Regel eine einheitliche Dimension aufweisen. Die anzuschließende Komponente erfordert einen geraden Schnitt, der einfach durchzuführen ist. Das Ablängen der Teile kann in einer Werk- oder Industriehalle erfolgen, während die Verschraubung häufig erst auf der Baustelle stattfindet.
Es wird von einem mittleren Zeitaufwand bei der Montage und Demontage ausgegangen. Zusätzlich wird eine gute Zugänglichkeit angenommen, wodurch eine geringe Qualifikation und eine Schraubmaschine ausreichen, um die Montage und Demontage der Verbindung durchzuführen. Die Schrauben werden so eingedreht, dass nur der Schraubenkopf sichtbar bleibt. Die Verbindung wird nur als teilweise wiederverwendbar eingestuft, da beim Rückbau Schrauben beschädigt, abgerissen oder verbogen werden können, was dazu führt, dass die angrenzenden Bauteile abgeschnitten werden müssen.

Tabelle 12: Ergebnis für Holzschraubenverbindung

Gestellschraubenverbindung

Die in Tabelle 13 dargestellte Gestellschraubenverbindung erfordert wenige Elemente mit einheitlichen Dimensionen. Die Herstellung des stumpfen Stoßes und der vorgebohrten Löcher ist einfach. Analog zu der Holzschraubenverbindung erfolgt die Vorbearbeitung der Elemente im Werk und das Eindrehen der Schrauben findet auf der Baustelle statt. Für die Montage ist ein mittlerer Zeitaufwand erforderlich, und es genügen geringe Qualifikation und ein Schlagschrauber. Die Verbindung weist eine hohe Belastbarkeit auf, wobei die Schraubenköpfe teilweise sichtbar bleiben. Die Demontage kann schnell und unkompliziert durchgeführt werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Schrauben einfach lösbar und nicht beschädigt werden, wodurch die Verbindungsmittel und Bauteile mit hoher Wahrscheinlichkeit wiederverwendet werden können. Es ist zu beachten, dass das Holz und die Schrauben mit jedem zusätzlichen Zyklus mehr abgenutzt werden.

Passbolzenverbindung

Die in Tabelle 15 dargestellte Passbolzenverbindung erfordert neben den Passbolzen auch Muttern und Beilagscheiben. Der Zuschnitt der Komponenten und die Bohrungen der Löcher lassen sich einfach im Werk vorfertigen, das Einbringen der Bolzen erfolgt auf der Baustelle. Die Montagefreundlichkeit ist wegen des geringen Zeitaufwands, der guten Zugänglichkeit, der geringen erforderlichen Qualifikation der Monteur*innen und des einfachen benötigten Werkzeugs sowohl bei der Montage wie auch bei der Demontage hoch. Des Weiteren ist diese Verbindung mehrere Zyklen belastbar und wiederverwendbar. Es ist zu erwarten, dass sich die Holzteile und auch die Passbolzen mit der Zeit abnutzen.

Tabelle 15: Ergebnis für Passbolzenverbindung

Passverbindung mit Zugstange

Die in Tabelle 16 dargestellte Knotenverbindung des t-labs am Campus Diemerstein [45] erfordert neben den zu verbindenden Hölzern Muttern, Beilagscheiben, Gewindestangen, Kunstharzpressknoten und Quadratbolzen. Der stirnseitig Formschluss zwischen Knoten und Trägern sowie die erforderliche lange Bohrung für die Gewindestange, das Einstemmen oder Einfräsen des quadratischen Lochs für den Quadratbolzen und die Aussparung des Knotens machen die Verbindung komplex. Obwohl die Bauteile vorfertigbar sind, muss, bedingt durch die großen Abmessungen von Fachwerken in Kombination mit den Höhen- bzw. Längenbeschränkungen von LKW-Lieferungen, zusätzliche Montagearbeiten auf der Baustelle unternommen werden. Die gute Zugänglichkeit, die geringe Einschulungszeit des Personals und die Verwendung einfacher Werkzeuge gewährleisten eine unkomplizierte Montage und Demontage. Die hergestellte Verbindung ist steif und belastbar. Die Knotenverbindung gilt als vollständig wiederverwendbar.

Tabelle 16: Ergebnis für Passverbindung mit Zugstange

Balkenschuhverbindung

Zusätzlich zu dem in Tabelle 17 abgebildeten Metallschuh sind mehrere Schrauben für die Herstellung der Balkenschuhverbindung erforderlich. Die Elemente müssen auf die richtige Länge zugeschnitten werden. Während der Balkenschuh im Werk angebracht werden kann, erfolgt die Verschraubung zum anzuschließenden Balken auf der Baustelle. Aufgrund der Anzahl der benötigten Schrauben ist mit mittelhohem Zeitaufwand bei der Montage zu rechnen. Die Zugänglichkeit ist gewährleistet und es sind keine oder nur wenige Einweisungen des Personals erforderlich. Die Verbindung kann als steif und belastbar eingestuft werden. Des Weiteren handelt es sich um eine sichtbare Verbindung. Bei der Demontage können Balkenschuhe verbogen, die dann nicht mehr wiederverwendbar sind. Auch die Schrauben können beschädigt werden. Im schlechtesten Fall muss der Balkenschuh freigeschnitten werden. Die Verbindung wird daher als teilweise Wiederverwendbarkeit eingestuft.

Tabelle 17: Ergebnis für Balkenschuhverbindung

Balkenträgerverbindung

Die in Tabelle 18 dargestellte Balkenträgerverbindung benötigt zur Herstellung einen Balkenträger, Schrauben und Stabdübel. Das anzuschließende Element muss geschlitzt und vorgebohrt werden. Bis auf das Einschlagen der Dübel kann die Vorfertigung vollständig im Werk erfolgen, was zu einer kurzen Montagezeit führt. Das Einschlagen der Stabdübel erfordert Geschick, kann jedoch mit einfachem Werkzeug durchgeführt werden. Die Verbindung selbst sperrt die Bewegungen in alle Richtungen und ist steif und belastbar. Das Schlitzblech ist durch das umgebende Holz geschützt, während der Übergang zum Balken zusätzlich zu den Stabdübel (stirnseitig) in vielen Fällen teils sichtbar bleibt. Bei der Demontage ist das Herausschlagen der Dübel ist kräfteraubend und erfordert Geschick. Für diese Arbeitsschritte werden mittlere Qualifikationen, Zeit und einfaches Werkzeug benötigt. Die Verbindung wird aufgrund der schwierigen Lösbarkeit und der hohen Wahrscheinlichkeit für Beschädigungen als nicht wiederverwendbar eingestuft.

Tabelle 18: Ergebnis für Balkenträgerverbindung

GSA-LMV-Verbindung

Die in Tabelle 19 dargestellte GSA-Leisten-Montage-Verbinder (GSA-LMV) Verbindung besteht aus Stahlschwertern, Schrauben, Gewindebolzen, Beilagscheiben und Muttern. Die zu verbindenden Elemente müssen zugeschnitten, geschlitzt und mit Löchern für die Bolzen, Beilagscheiben und Muttern versehen werden. Da auf der Baustelle nicht nur die Bolzen eingebracht und die Muttern angezogen werden müssen, sondern auch eine präzise Ausrichtung und Sicherstellung der strukturellen Integrität erforderlich ist, wird die Montagekomplexität als Mittel eingestuft. Es werden spezielle Werkzeuge und Fachkenntnisse benötigt, um sicherzustellen, dass die Verbindungen korrekt installiert und belastbar sind. Die Verbindung ist steif und belastbar. Bolzen und Schwerter sind stirnseitig sichtbar und die Fuge zwischen den Elementen ist nicht vollständig geschlossen. Die Demontage der Verbindung ist einfach und die Verbindungsmittel und Bauteile über mehrere Zyklen wiederverwendbar.

Tabelle 19: Ergebnis für GSA-LMV

Holzsystemverbindung

Die in Tabelle 20 dargestellte Holzsystemverbindung erfordert eine hohe Anzahl an Schrauben. Da nur eine einfach herzustellende Ausnehmung am Haupt- oder Nebenträger erforderlich ist kann die Verbindung fast zur Gänze im Werk vorgefertigt werden. Der geringe Zeitaufwand, die gute Zugänglichkeit, die niedrige erforderliche Qualifikation sowie die Möglichkeit der Montage und Demontage mit einfachem Werkzeug führen zu einer einfachen Handhabung vor Ort. Ein Sperrschraube sichert die Verbindung nach oben hin. Es gibt Verbinder, die eine charakteristische Tragfähigkeiten von ca. 300 – 380 kN (GL 24h) erreichen. Die Verbindung ist vollständig geschützt und alle Elemente sind über mehrere Lebenszyklen hin wiederverwendbar.

Tabelle 20: Ergebnis für Holzsystemverbinder

Stützenfußverbindung

Der in Tabelle 21 dargestellte Stützenfuß benötigt zur Befestigung acht Schrauben. Die Stütze muss stumpf auf Länge zugeschnitten werden. Die Verbindung kann nahezu vollständig im Werk vorgefertigt werden. Für die Montage und Demontage ist ein geringer Zeitaufwand zu erwarten, ebenso wie eine gute Zugänglichkeit, eine niedrige erforderliche Qualifikation und die Verwendung von einfachem Werkzeug. Eine Verschiebung der Stütze ist nicht möglich und die Verbindung gilt als belastbar. Der Stützenfuß ist sichtbar und nicht vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Verbindung ist über mehrere Zyklen wiederverwendbar.

Tabelle 21: Ergebnis für Stützenfußverbindung

X-Rad Verbindung

Die in Tabelle 22 dargestellte X-Rad Verbindung besteht aus Schrauben, Bolzen, Muttern, Beilagscheiben, Verbindungsplatten und Schutzabdeckungen. Die Paneele müssen abgeschrägt und ausgenommen werden. Eine Anbringung der Verbindung im Werk ist vorgesehen, wodurch die Montage, Sicherung und Demontage einfach durchführbar sind. Für die Montage und Demontage ist mindestens eine mittlere Qualifikation erforderlich. Die Bewegung in alle Richtungen ist gesperrt, wodurch die Verbindung als steif und belastbar einzustufen ist. Die Schutzabdeckungen schützen die Verbindung vor Verunreinigungen und Feuer. Die Wiederverwendbarkeit über mehrere Zyklen ist problemlos möglich.

Tabelle 22: Ergebnis für X-Rad

Zuganker- / Winkelverbindung

Für die Herstellung der in Tabelle 23 veranschaulichten Winkelverbindung sind eine Vielzahl von baugleichen Schrauben oder Kammnägeln erforderlich. Während die Elemente im Werk auf die richtige Länge oder Höhe zugeschnitten werden, erfolgt die Verschraubung größtenteils auf der Baustelle. Es ist von einem mittleren Zeitaufwand und einer einfachen Zugänglichkeit auszugehen. Für die Herstellung ist lediglich eine niedrige Qualifikation und einfaches Werkzeug erforderlich. Die Bewegung ist in eine Richtung gesperrt und Scher- und Druckkräfte können aufgenommen werden. Die Sicherheit gegenüber äußeren Einflüssen ist ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen nicht gegeben. Die Lösbarkeit der Schrauben kann aufgrund von Verschmutzungen und Klebebändern beeinträchtigt sein. Die Verbindung wird daher als „teilweise wiederverwendbar“ eingestuft.

Tabelle 23: Ergebnis für Zuganker / Winkel

Schwalbenschwanz-Zapfenverbindung

Die in Tabelle 26 gezeigte Schwalbenschwanz-Zapfenverbindung kommt ähnlich wie die Schlitz- und Zapfenverbindung mit den reinen Holzelementen und einer Schraubsicherung aus. Die Komplexität der Elemente ist aufgrund der Schwalbenschwanzform und der variablen Breite der Ausnehmung anspruchsvoll. Die Vorfertigung erfolgt mittels Oberfräse und Schablone oder Abbundanlage im Werk. Zeitaufwand und benötigte Qualifikation für die Montage sind gering da es sich um eine Steckverbindung handelt und lediglich einfaches Werkzeug erforderlich ist. Nach oben ist die Verbindung mittels Schrauben gesichert. Schwalbenschwanz-Zapfenverbindungen sind steif und belastbar. Der Zapfen ist durch das umliegende Holz geschützt. Die Demontage gilt als einfach und die Verbindung ist wiederverwendbar, wenn die Bauteildimensionen unverändert bleiben können.

Tabelle 26: Ergebnis für Schwalbenschwanz-Zapfen

Stirnversatzverbindung

Der in Tabelle 27 dargestellte Stirnversatz ist ein Verbindungstyp, der lediglich aus den beiden angrenzenden Bauteile besteht. Eine Lagesicherung kann mittels Schrauben und/ oder einem inkludierten Zapfen erfolgen. Ein inkludierter Zapfen erhöht die Komplexität der Verbindung, obwohl der Stirnversatz im Allgemeinen als Holzverbindung mit moderater Komplexität gilt. Die Verbindung ist nahezu vollständig vorfertigbar. Die Montagefreundlichkeit ist durch den geringen Zeitaufwand, die gute Zugänglichkeit, die niedrige Qualifikationsanforderung der Monteur*innen und die Verwendung einfacher Werkzeuge gegeben. Die Köpfe der Schrauben, die für die Lagesicherung notwendig sind, können durch eingebohrte Astkappen abgeschirmt werden oder auch sichtbar bleiben. Bei der Bewertung der Freiheitsgrade wird von einem Stirnversatz ohne Zapfen ausgegangen. Die Demontage ist in der Regel, abhängig von der Lösbarkeit der Sicherungsschrauben, einfach. Aufgrund der geringen Anzahl an Schrauben wird die Wahrscheinlichkeit für eine Wiederverwendbarkeit als durchaus möglich eingestuft.

Tabelle 27: Ergebnis für Stirnversatz

Überblattungsverbindung

Überblattungen, wie in Tabelle 28 dargestellt, werden mit Hilfe von mehreren Schrauben gesichert. Die Komplexität der Elemente bleibt aufgrund der erforderlichen Bearbeitung übersichtlich. Abgesehen von der Verschraubung kann die Verbindung bereits im Werk vorgefertigt werden. Die Montage- sowie Demontagefreundlichkeit ist hoch, wenn eine gute Zugänglichkeit gegeben ist. Für die Montage- bzw. Demontage ist eine niedrige Qualifikation erforderlich ist und wird lediglich einfaches Werkzeug benötigt. Die Verbindung muss in zwei Richtungen mit Hilfe von Schrauben gesichert werden. Aufgrund der Querschnittsschwächung ist die Verbindung nur mäßig belastbar. Die Schraubenköpfe sind teilweise sichtbar. Auch diese Verbindung, abhängig von der Lösbarkeit der Schrauben, falls vorhanden, kann in den meisten Fällen wiederverwendet werden.

Tabelle 28: Ergebnis für Überblattung

X-Fix L-Verbindung

Die in Tabelle 29 abgebildete X-fix L-Verbindung besteht aus zwei Holzverbindern und Klebstoff. Die Schwalbenschwanz-Fräsungen der zu verbindende Elemente ist anspruchsvoll und wird im Werk mittels Abbundmaschine vorgefertigt. Die Verbindung ist von der Innenseite aus zugänglich und kann auf der Baustelle mit geringem Zeitaufwand, niedriger Qualifikation und einfachem Werkzeug hergestellt werden. Die angrenzenden Bauteile (Platten) sind in alle Richtungen gesichert. Es gelten Mindestanforderungen wie die 5-lagigkeit von Platten, generelle Mindeststärken von 100mm sowie eine Mindeststärken von 120mm bei Eckverbindungen [48]. Aufgrund des hohen Zeitaufwands, der schwierigen Zugänglichkeit, der erforderlichen hohen Qualifikation und der Notwendigkeit leistungsfähiger Sägen erscheint eine Demontage der Verbindung unrealistisch. Es ist zu erwarten, dass die Verbindungsmittel und auch die angrenzenden Bauteile bei der Demontage beschädigt werden, wodurch eine Wiederverwendung der Verbindung als unwahrscheinlich eingestuft wird.

Tabelle 29: Ergebnis für X-fix L