Dippelbaumdecken in der Baupraxis - Modellbildung und Bemessung

Abstract

Immer mehr Gründerzeithäuser werden saniert und im Dachraum ausgebaut. Um die historischen Decken ohne Abbruch sanieren zu können, werden diese in der Praxis mittels Aufbeton ertüchtigt. Für die herkömmliche Bemessung der Holz-Beton-Verbunddecke werden zahlreiche Idealisierungen der Deckenstruktur vorausgesetzt. Nun stellt sich die Frage, inwiefern die Eingabedaten einer herkömmlichen Bemessung der Realität entsprechen. In dieser Arbeit wird eine real bestehende Bestandsdecke betrachtet. Dies ermöglicht konkrete Aussagen über die Dippelbaumdecke mit all ihren Inhomogenitäten. Es wird ersichtlich, dass eine Dippelbaumdecke durchaus nicht homogen ist und die Balken sehr unterschiedliche Dimensionen aufweisen. Für die Modellierung und Bemessung der Bestandsdecke, sollte diese in der Baupraxis in ihrer Gesamtheit betrachtet werden und darf nicht nur anhand eines lokalen Bereichs beurteilt werden. Es wurde festgestellt, dass die Steifigkeiten des alten Holzes der Dippelbäume sogar höher als die der C24 Klasse sind. Für das Langzeitverhalten hat eine Rückrechnung aus der Messung der Durchbiegung der betrachteten Bestandsdecke ergeben, dass der traditionelle Verformungsbeiwert kdef von 0,8 für NKL 2, gemäß EC5 nur gültig für Dauerlast unter konstanter Feuchte ist und im Kontext dieser Anwendung zu niedrig angesetzt wäre. Mithilfe der Finite-Ele-mente-Software RFEM wird ein exaktes Referenzmodell der Bestandsdecke mit der Einbindung von realen Messdaten generiert. Mit den berechneten Schnittgrößen und Span-nungen aus diesem Modell können die Nachweise nach heutigem Standard geführt werden. Die Ergebnisse dieser Modellbildung zeigen, dass die Bestandsbalken für das vorgesehene Benutzungsszenario, einen nicht ausgebauten Dachboden, die derzeitigen Ansprüche im Hinblick auf die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit hinsichtlich der Durchbiegung erfüllen. Es wird ein exaktes Referenzmodell der Fallstudie mit Ertüchtigung generiert und mit der herkömmlichen Komponenten-Software von Verbindungsmittelhersteller Ancon verglichen. Die Ergebnisse weisen deutliche Unterschiede der beiden Bemessungsvarianten auf, insbesondere beim Langzeitverhalten zum Zeitpunkt t=∞. DieAbschließend werden Empfehlungen für den Planer, Schraubenhersteller, Normenverfasser und Softwarehersteller aufgeführt.

An increasing number of „Gründerzeit” buildings are getting renovated and converted into attic spaces. To renovate the historic floors without demolition, they are commonly reinforced by an additional concrete layer. The conventional calculation method of the timber-concrete composite floor relies on numerous simplifications of the floor structure. This raises the question to what extent the input data for a conventional design calculation correspond to reality. In this study, an acutal existing floor structure is investigated, which allows for concrete conclusions to be drawn about the “Dippelbaum” ceiling with all its inhomogeneities. It becomes evident that a Dippelbaum ceiling is not homogeneous and that the beams have very different dimensions. It was found that the stiffness of the old timber beams is even higher than that of strength class C24. Regarding long-term behav-iour, back-calculation from measured deflections of the investigated structure indicates that the traditional creep factor kdef=0,8 for service class 2 according to EC5 is only valid for sustained loading under constant moisture conditions and would be too low in the context of this application. Using the finite element software RFEM, an exact reference model of the existing structure is developed, incorporating real measurement data. Based on internal forces and stresses, verification according to current standards can be performed. The results of this modelling show that, for the intended use case of an unoccupied attic space, the beams satisfy the current requirements in terms of load-bearing capacity and serviceability with regard deflection. A detailed reference model of the case study including strengthening measures is developed and compared with the conventional component-based software of the connector manufacturer Ancon. The differences between the two calculation methods are investigated in this study. The results show significant differences between the two design approaches, especially with respect to long-term behaviour at time t=∞. Finally, recommendations are provided for designers, fastening manufacturers, code developers, and software providers.