Lignatec 31/2019 by Lignum

Die technischen Holzinformationen der Lignum

Lignatec

Erhaltung von Holztragwerken

SIA Empa BFH Lignum

2 Erhaltung von Holztragwerken

Inhalt Diese Publikation wurde von folgenden Partnern unterstützt:

Projektpartner SIA, Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Abteilung Ingenieur-Strukturen Robert Widmann und Dr. René Steiger Berner Fachhochschule BFH Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur Dr. Bettina Franke, Andreas Müller, Dr. Steffen Franke und Florian Scharmacher

Industriepartner Flumroc AG

Massgebliche finanzielle Unterstützung Bundesamt für Umwelt BAFU, Aktionsplan Holz Berner Waldbesitzer BWB

Autoren Christoph Fuhrmann, dipl. Ing. HTL, Unterseen Dr. Silvio Pizio, dipl. Ing. ETH, Wolfhalden

Seite 4 1 Grundlagen und Grundsätze 1.1 Genereller Überblick 1.2 Verantwortung des Eigentümers und rechtliche Grundlagen 1.3 Erhaltungsnormen des SIA 1.3.1 Erhaltung von Bauwerken – Norm SIA 469 1.3.2 Erhaltung von Tragwerken – Norm SIA 269 1.3.3 Gültigkeit der Normen: Abgrenzung Norm SIA 260 – Norm SIA 269 1.4 Nutzung und Anforderungen 1.5 Erhaltungswert, Erhaltungsziele und Verhältnismässigkeit von Erhaltungsmassnahmen 1.5.1 Erhaltungswert 1.5.2 Denkmalgeschützte Bauwerke 1.5.3 Verhältnismässigkeit von Erhaltungsmassnahmen 8 2 Überwachung und Instandhaltung 2.1 Überwachung 2.1.1 Beobachtung 2.1.2 Inspektion 2.1.3 Kontrollmessungen 2.1.4 Funktionskontrolle 2.2 Instandhaltung 9 3 Überprüfung 3.1 Grundlagen 3.1.1 Allgemeines 3.1.2 Bauwerksakten 3.1.3 Aktualisierung 3.2 Zustandserfassung 3.2.1 Kenntnisstand zum Tragwerk 3.2.2 Methoden der Zustandserfassung 3.2.3 Baustoffe 3.2.3.1 Vollholz 3.2.3.2 Brettschichtholz 3.2.3.3 Holzwerkstoffe 3.2.3.4 Formaldehyd und chlororganische Holzschutzmittel 3.2.4 Dauerhaftigkeit, Schädigungen infolge Pilz- und Insektenbefalls 3.2.5 Zustand des Tragwerks 3.2.6 Zustand der Bauteile 3.2.7 Zustand der Verbindungen 3.3 Tragwerksanalyse und Nachweise 3.3.1 Nachweis der Tragsicherheit – deterministischer Nachweis 3.3.1.1 Widerstandsbeiwert γM 3.3.1.2 Einfluss der Einwirkungsdauer ηt 3.3.1.3 Einfluss der Feuchtigkeit ηw 3.3.1.4 Umrechnungsfaktor ηmod bei Holzwerkstoffen 3.3.2 Nachweis der Tragsicherheit – probabilistischer Nachweis 3.3.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 3.3.4 Querschnittsabmessungen 3.3.5 Risse und Delaminierung 3.3.6 Stabilität von Druckstäben und Biegeträgern 3.3.7 Räumliche Stabilisierung und Verbände 3.3.8 Verbindungen 3.3.8.1 Verminderungen des Tragwiderstandes 3.3.8.2 Zimmermannsmässige Holzverbindungen 3.3.8.3 Stabdübelverbindungen 3.3.8.4 Holzstiftverbindungen 3.4 Zustandsbeurteilung [5] 3.4.1 Quantitative Analyse 3.4.2 Empirische Analyse

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3.4.3 3.4.4 3.5

Sichernde Sofortmassnahmen Prognose der Zustandsentwicklung Massnahmenempfehlung [5]

30 4 Massnahmenplanung 4.1 Einleitung 4.2 Massnahmenkonzept 4.3 Massnahmenprojekt 4.4 Massnahmenplanung bei Baudenkmälern, historischen Bauten 4.4.1 Einleitung 4.4.2 Rollenverteilung in der schweizerischen Denkmalpflege 4.4.3 Aufgaben und wichtige Grundsätze der Denkmalpflege 4.4.4 Instandsetzungskonzepte bei Baudenkmälern 4.4.5 Leitsätze zur Planung und Ausführung von Instandsetzungsmassnahmen bei Baudenkmälern 4.5 Brandschutz bei bestehenden Bauten 4.5.1 Vorschriften 4.5.2 Massnahmen 4.5.3 Brandschutz in Baudenkmälern 4.6 Erdbebenertüchtigung bei bestehenden Bauten 4.6.1 Erdbebensicherheit von bestehenden Bauten 4.6.2 Norm SIA 269/8 ‹Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben› 4.6.3 Erdbebenertüchtigungmassnahmen 4.6.4 Erdbebenertüchtigungsmassnahmen bei denkmalgeschützten Bauten 4.7 Holzschutzmassnahmen bei bestehenden Bauten 4.7.1 Einleitung 4.7.2 Massnahmen und Vorgehen 4.8 Schallschutzmassnahmen bei bestehenden Bauten 4.8.1 Einleitung 4.8.2 Schallschutz in bestehenden Holzbauten 4.9 Wärme- und Feuchteschutz bei bestehenden Bauten 4.9.1 Einleitung 4.9.2 Vorschriften 4.9.3 Wärme- und Feuchteschutz im Holzbau 39 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1 5.5.1.1 5.5.1.2 5.5.2 5.5.2.1 5.5.2.2 5.5.2.3 5.5.2.4 5.5.2.5 5.5.2.6 5.5.3 5.6

Bauliche Erhaltungsmassnahmen Einleitung Instandsetzung und Erneuerung Veränderung Bauliche Erhaltungsmassnahmen bei Holztragwerken Ausgewählte Beispiele von Reparatur- und Verstärkungsmassnahmen Reparatur von Bauteilen und Verbindungen Sanierung von Rissen Lokale Reparatur/Rekonstruktion von Balken Verstärkung von Bauteilen und Verbindungen Verstärkung Biegeträger Verstärkung Balkendecken Verstärkungen zur Aufnahme von Querzugbeanspruchungen Verstärkung Bauschraubenverbindungen bei Dachbindern Verstärkung Strebenanschlüsse mit Versätzen und Zapfenverbindungen Verstärkung Stabdübelverbindungen mit Vollgewindeschrauben Verstärkung mit Zusatzkonstruktionen Übersicht über typische und spezielle Verfahren bei Holztragkonstruktionen [95]

Normen und Literatur

Adressen und Partner

Impressum

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Grundlagen und Grundsätze

1.1 Genereller Überblick Die generellen Ziele der Bauwerkserhaltung sind: • eine ausreichende Sicherheit des Bauwerks (Trag- und Betriebssicherheit) zu garantieren • die Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit des Bauwerks zu gewährleisten • den kulturellen und den wirtschaftlichen Wert des Bauwerks unter Berücksichtigung der Betriebs- und der Erhaltungskosten zu bewahren • die gesetzliche Verantwortung der Eigentümerschaft wahrzunehmen Inhalt und Umfang der Tätigkeiten im Rahmen der Bauwerkserhaltung sind generell der Bedeutung und der Komplexität des Bauwerks sowie den Gefährdungsbildern anzupassen und sollen verhältnismässig sein. Mit den betrieblichen Erhaltungsmassnahmen in Form der Überwachung (Beobachtung, Inspektionen, Kontrollmessungen) und der Instandhaltung sorgt der Eigentümer in erster Linie für die Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit, eine ausreichende Sicherheit und die Erhaltung des Bauwerks.

Erhaltung Figur 1 Schema der Erhaltung nach [1].

Betriebliche Erhaltungsmassnahmen Überwachung Instandhaltung • Beobachtung • Inspektion • Kontrollmessung

Überprüfung • Zustandserfassung • Zustandsbeurteilung • Massnahmenempfehlung

sichernde Sofortmassnahmen

ergänzende Sicherheitsmassnahmen

Massnahmenplanung • Massnahmenkonzept • Massnahmenprojekt

Bauliche Erhaltungsmassnahmen Instandsetzung Veränderung • Anpassung • Umbau • Erweiterung

Ersatz

Eine Überprüfung ist zu veranlassen, wenn Zweifel an der Erfüllung der Anforderungen bestehen, also beispielsweise wenn im Rahmen der Überwachung ein Mangel oder Schaden festgestellt wird, wenn ein aussergewöhnliches Ereignis aufgetreten ist, wenn eine Änderung der Nutzung oder eine Veränderung am Bauwerk vorgesehen ist usw. Das Ergebnis der Überprüfung beinhaltet eine Zustandsbeurteilung, eine Massnahmenempfehlung und allenfalls auch eine Empfehlung für sichernde Sofortmassnahmen oder ergänzende Sicherheitsmassnahmen. Im Rahmen der Massnahmenplanung werden die baulichen Erhaltungsmassnahmen festgelegt. Dabei unterscheidet man zwischen Instandsetzung, Veränderung und Ersatz. Falls Massnahmen erforderlich sind, um die vorgesehene Nutzung über die geplante Dauer zu gewährleisten, ist mit einer Beurteilung der Verhältnismässigkeit dieser Erhaltungsmassnahmen ein möglichst effizienter Mitteleinsatz anzustreben. Dazu sind vorgängig mit dem Werkeigentümer, allenfalls unter Einbezug der Behörden, folgende Grundlagen zu erarbeiten: • Die rechtlichen Randbedingungen sind abzuklären. • Der Erhaltungswert des Bauwerks ist zu ermitteln. • Die Erhaltungsziele sind zu formulieren. • Die Anforderungen an die Tragsicherheit und die Gebrauchstauglichkeit sind festzulegen. • Die Kriterien zur Beurteilung der Verhältnismässig keit von Erhaltungsmassnahmen sind zu definieren. Bei der Instandsetzung werden die Sicherheit und die Gebrauchstauglichkeit des Tragwerks für eine festgelegte Dauer wiederhergestellt. Mit einer Instandsetzung wird also keine Veränderung der Nutzung oder der ursprünglichen Werte eines Bauwerks angestrebt. Die Veränderung hat zum Ziel, das Bauwerk durch dessen Anpassung an neue Anforderungen des Werkeigentümers zu erhalten. Der ursprüngliche Wert wird verändert; es handelt sich also um eine Investition. Veränderungen unterstehen den Bewilligungsverfahren der Baubehörden und deren Auflagen.

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1.2 Verantwortung des Eigentümers und rechtliche Grundlagen In der Schweiz ist aufgrund von ZGB Artikel 679 ‹Verantwortlichkeit des Grundeigentümers› und OR Artikel 58 ‹Haftung des Werkeigentümers› der Eigentümer für die Erhaltung seines Bauwerks verantwortlich. Von seinem Bauwerk dürfen keine unannehmbaren Gefahren für Personen, Sachgüter und die Umwelt ausgehen. Der Werkeigentümer hat demnach die Pflicht, sein Bauwerk zu überwachen und instand zu halten. Diese Verantwortung nimmt er wahr, indem er sein Bauwerk systematisch überwacht (oder überwachen lässt) und die notwendigen Erhaltungsmassnahmen veranlasst und ausführt. Der Schweizerische Ingenieur- und Architektenverein SIA hat mit seinem Normenwerk die Regeln der Baukunde festgehalten, die in der Baupraxis anerkannt und in der Regel im Streitfall herangezogen werden. Sobald Verträge, Gesetze oder Verordnungen auf SIANormen hinweisen, was in vielen Bauverordnungen der Fall ist, erlangen diese Gesetzeskraft. Das Baurecht selbst ist in der Schweiz sowohl kantonal als auch kommunal geregelt. Die kantonalen Baugesetze behandeln vor allem das öffentliche Baurecht und regeln die Voraussetzungen des Bauens, der Einordnung und Gestaltung der Gebäude sowie teilweise auch die Anforderungen an Konstruktion, Betrieb und Unterhalt jeweils unterschiedlich. Mittlerweile sind einige Kantone einem interkantonalen Konkordat (Interkantonale Vereinbarung über die Harmonisierung der Baubegriffe IVHB) beigetreten,

welches wenigstens die Baubegriffe und Messweisen im Planungs- und Baurecht harmonisiert. Die Brandschutzvorschriften werden ebenfalls von einem interkantonalen Konkordat (Interkantonale Vereinbarung zum Abbau technischer Handelshemmnisse IVTH) in Kraft gesetzt, allerdings können kantonale Rechtsvorschriften den Vollzug noch spezifizieren, beispielsweise bei denkmalgeschützten Bauwerken. Gemäss Brandschutznorm BSN 1-15 [2] sind bestehende Bauten und Anlagen verhältnismässig an die Brandschutzvorschriften anzupassen, wenn wesentliche bauliche oder betriebliche Veränderungen, Erweiterungen oder Nutzungsänderungen vorgenommen werden oder wenn die Gefahr für Personen besonders gross ist. Zudem gibt die Brandschutznorm eine Unterhaltspflicht vor. Demnach sind Eigentümer- und Nutzerschaft von Bauten und Anlagen dafür verantwortlich, dass Einrichtungen für den baulichen, technischen und abwehrenden Brandschutz sowie haustechnische Anlagen bestimmungsgemäss instand gehalten und jederzeit betriebsbereit sind. Nicht nur die Kantone haben ihre spezifischen Baugesetze, auch die Vorschriften der Gemeinden sind nicht einheitlich. Sie müssen bei der jeweiligen Standortgemeinde nachgefragt werden. Eine frühzeitige Klärung der rechtlichen Randbedingungen ist deshalb für eine realistische Überprüfung und eine effiziente Massnahmenplanung unumgänglich.

1.3 Erhaltungsnormen des SIA Erhaltung von Bauwerken – Norm SIA 469 Die Norm SIA 469 ‹Erhaltung von Bauwerken› [3] ordnet die Massnahmen und Tätigkeiten im Zusammenhang mit der Bauwerkserhaltung systematisch, legt Standardabläufe fest und definiert die entsprechenden Begriffe. Sie bezweckt die fachgerechte und wirtschaftliche Erhaltung von Bauwerken unter Berücksichtigung ihres kulturellen Werts. Dies ermöglicht dem Eigentümer, konkrete Aufträge an die eigenen oder aussenstehende Fachleute zu erteilen. Die Norm SIA 469 vereinigt die Belange der Architekten sowie der Bau- und Fachingenieure und behandelt die Erhaltung auf der Stufe Bauwerk. Dazu gehören das Tragwerk, die Gebäudehülle, der Ausbau und die technischen Anlagen (z.B. Haustechnik). 1.3.1

Erhaltung von Tragwerken – Norm SIA 269 Für die Erhaltung des Tragwerks gilt speziell die Norm SIA 269 ‹Grundlagen der Erhaltung von Tragwerken› [5]. Sie stützt sich auf die Grundlagen der Norm SIA 469 und ergänzt die Norm SIA 260 ‹Grundlagen der Projektierung von Tragwerken› [4] im Bereich der Erhaltung bestehender Tragwerke. Mit der Erhaltung eines bestehenden Tragwerks über die Restnutzungsdauer werden in der Norm SIA 269 in Ergänzung bzw. Präzisierung der Norm SIA 469 folgende Ziele verfolgt: • die Anforderungen aus der Nutzung zu erfüllen • die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen • die Tragsicherheit und die Gebrauchstauglichkeit zu gewährleisten • den Erhaltungswert zu bewahren • das Potential eines Bauwerks auszuschöpfen 1.3.2

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Die Anwendung der Norm SIA 269 setzt eine detaillierte Kenntnis der Normen SIA 260 und 469 voraus. Die Norm SIA 269 ist die grundlegende Norm auf dem Gebiet der Erhaltung von Tragwerken. Für die Einwirkungen und die verschiedenen Bauweisen wird sie durch folgende Normen ergänzt: • Norm SIA 269/1 ‹Erhaltung von Tragwerken – Einwirkungen› [6] • Norm SIA 269/2 ‹Erhaltung von Tragwerken – Betonbau› [7] • Norm SIA 269/3 ‹Erhaltung von Tragwerken – Stahlbau› [8] • Norm SIA 269/4 ‹Erhaltung von Tragwerken – Stahl-Beton-Verbundbau› [9] • Norm SIA 269/5 ‹Erhaltung von Tragwerken – Holzbau› [10] • Norm SIA 269/6 ‹Erhaltung von Tragwerken – Mauerwerksbau› [11,12] • Norm SIA 269/7 ‹Erhaltung von Tragwerken – Geotechnik› [13] • Norm SIA 269/8 ‹Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben› [14] Die Normen SIA 269/1 bis 269/8 ergänzen sinngemäss die Reihe der Normen SIA 261 bis 267 im Bereich der Erhaltung bestehender Tragwerke. Die Norm SIA 269/5 ‹Erhaltung von Tragwerken – Holzbau› regelt also beispielsweise die Aspekte der Erhaltung von Tragwerken im Holzbau, welche durch die Normen SIA 265 [15] und SIA 265/1 [16] nicht abgedeckt sind. Sie gilt damit für die Erhaltung von Tragwerken aus Holz (Vollholz, Rundholz, vollholzähnlichen Produkten, Brettschichtholz und Holzwerkstoffen) als Bestandteil von bestehenden Bauwerken und ent-

hält einheitliche Regeln für allgemein angewendete, bewährte Massnahmen. Firmenspezifische Produkte und Systeme sowie verschiedene andere Massnahmen werden nicht behandelt, aber die Grundsätze der Norm SIA 269/5 sind dafür sinngemäss anzuwenden. Gültigkeit der Normen: Abgrenzung Norm SIA 260 – Norm SIA 269 Für die Projektierung und Bemessung von neuen Tragwerken gelten die Normen SIA 260 bis SIA 267; die Norm SIA 269 darf dafür nicht verwendet werden. Als bestehendes Tragwerk gilt gemäss Definition in der Norm SIA 269 das Tragwerk eines ausgeführten und abgenommenen Bauwerks. Wesentlich ist, dass das Bauwerk vom Eigentümer abgenommen wurde; erst dann gilt das Tragwerk im Sinne der Norm als bestehendes Tragwerk. Dabei gilt auch die stillschweigende Inbetriebnahme als Abnahme. Bei allfälligen Mängeln am neuen Tragwerk können diese also nicht einfach als bestehendes Tragwerk mit der Norm SIA 269 ‹behandelt› werden. Bei Veränderungen sind in der Regel neue Tragwerks teile gemäss den Normen SIA 260 bis 267 und bestehende Tragwerksteile gemäss Norm SIA 269 sowie den Normen SIA 269/1 bis 269/8 zu behandeln. Von dieser Regel kann in Bezug auf die Festlegung der veränderlichen Einwirkungen abgewichen werden, wenn aufgrund von spezifischen Überlegungen andere Abgrenzungen angezeigt sind. Die Sicherheitsanforderungen für neue und bestehende Tragwerke sind grundsätzlich gleichwertig. Mit der Norm SIA 269 werden die tragwerksspezifischen Risiken beim Tragsicherheitsnachweis berücksichtigt. 1.3.3

1.4 Nutzung und Anforderungen

Als Grundlage für die Überprüfung oder die Planung von Erhaltungsmassnahmen sind die Nutzung und deren Dauer festzulegen. Die Tragsicherheit gilt als ausreichend, falls entweder rechnerisch das erforderliche Niveau der Tragsicherheit eingehalten ist oder die Möglichkeit eines Tragwerksversagens durch ergänzende Sicherheitsmassnahmen oder sichernde Sofortmassnahmen unter Kontrolle gehalten wird. Die Norm SIA 269:2011 gibt dazu die Bedingungen für deterministische und probabilistische Nachweise der Tragsicherheit vor und legt die zuverlässigkeitstheoretischen Anforderungen an die Tragsicherheit fest. Die Gebrauchstauglichkeit wird bei unveränderter Nutzung in der Regel anhand der Ergebnisse der Zustandserfassung nachgewiesen, wobei die Erfahrungen der Nutzer einfliessen sollten. Bei veränderter Nutzung ist die Gebrauchstauglichkeit unter Berücksichtigung der aktualisierten Einwirkungen und Gebrauchsgrenzen nachzuweisen.

In verschiedenen Bereichen wurden die Anforderungen auch durch revidierte Normbestimmungen verändert. So wurde beispielsweise die Gefahr von Erdbeben in der Schweiz lange unterschätzt. Die ersten Erdbebenbestimmungen wurden erst im Jahre 1970 in die Tragwerksnormen (Norm SIA 160:1970 [17]) aufgenommen. Aufgrund neuer Erkenntnisse im Erdbebeningenieurwesen und in der Seismologie wurden die Anforderungen zunächst in der Norm SIA 160:1989 [18] und dann in der Norm SIA 261:2003 [19] nochmals deutlich verschärft. Zirka 95 % des heutigen Gebäudebestandes wurden vor 2003 erstellt. Die alten Normen berücksichtigen Erdbeben nicht oder nur ungenügend. Gemessen an den heutigen Anforderungen weist deshalb ein grosser Teil der bestehenden Bauten eine ungenügende Erbebensicherheit auf.

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1.5 Erhaltungswert, Erhaltungsziele und Verhältnismässigkeit von Erhaltungsmassnahmen 1.5.1 Erhaltungswert Der Erhaltungswert besteht aus materiellen und immateriellen (kulturellen) Werten eines Bauwerkes und kann für alle nicht denkmalgeschützten Bauwerke mit Hilfe des Merkblattes SIA 2017 ‹Erhaltungswert von Bauwerken› [20] ermittelt werden. Im Merkblatt SIA 2017 wird ein Vorgehen beschrieben, das erlaubt, das gegenwärtige und das zukünftige Potential eines Bauwerks möglichst objektiv zu ermitteln. Darin sind Beurteilungskriterien und ein Bewertungsmodell festgelegt. Der materielle Wert eines Bauwerks wird aufgrund der Kriterien Lage (Standort), Nutzung, Bausubstanz, Gesellschaft, Wirtschaftlichkeit und Umwelt bestimmt. Der immaterielle Wert eines Bauwerks wird anhand der Kriterien Situationswert, historisch-kultureller Wert, gestalterischer Wert, handwerklich-technischer Wert, sozio-kultureller Wert und emotionaler Wert ermittelt. Anhand dieses Merkblatts kann sichergestellt werden, dass einerseits ein erhaltenswerter Zeitzeuge nicht unbesehen verschwindet oder irreversibel verändert wird, andererseits ein wenig wertvolles Bauwerk abgebrochen werden kann und eine in baulicher, planerischer und wirtschaftlicher Hinsicht zukunftsweisende Gesamtlösung ermöglicht wird. 1.5.2 Denkmalgeschützte Bauwerke Denkmalgeschützt sind Bauwerke, die einzeln oder als Gruppe beispielsweise wegen ihres besonderen kulturellen, historischen oder ästhetischen Wertes geschützt oder erhalten werden sollen. Diese Bauwerke sind inventarisiert, und es sind die von der zuständigen Fachstelle für Denkmalpflege und Heimatschutz formulierten Regeln zu befolgen. Als generelle Grundlage gelten bei diesen Bauwerken die ‹Leitsätze zur Denkmalpflege in der Schweiz› [21] der Eidgenössischen Kommission für Denkmalpflege. Demnach hat die Unversehrtheit der historischen Substanz Vorrang. Der überlieferte Bestand ist möglichst weitgehend zu erhalten. Alle Eingriffe sind auf ein Höchstmass an Reversibilität auszurichten, sollten also zu einem späteren Zeitpunkt rückgängig gemacht werden können, ohne dass an der Trägersubstanz eine Veränderung zurückbleibt. Statt in das materielle Gefüge einzugreifen, sind additive Massnahmen zu bevorzugen. Die denkmalgeschützten Bauwerke sind nicht nach heutigen Normen, sondern nach damals gültigen Handwerksregeln und Produktionsweisen entstanden. Im Einzelfall sind das öffentliche Interesse an der ungeschmälerten Erhaltung des Bauwerks und dasjenige einer nachträglichen Anpassung an die heutigen Normen gegeneinander abzuwägen. Wo die vollumfängliche Einhaltung der heutigen Normen zu wesentlichen Einbussen für den Wert des Bauwerks führt, ist es möglich, die Norm nicht vollständig einzuhalten und statt

dessen kompensatorische Massnahmen zu treffen, die Nutzung des Objekts zu verändern bzw. einzuschränken oder organisatorische Vorkehrungen einzuführen. Ein frühzeitiger Einbezug der zuständigen Fachstelle ist bei denkmalgeschützten Bauwerken zweckmässig. Verhältnismässigkeit von Erhaltungsmassnahmen Erhaltungsmassnahmen sollen selbstverständlich verhältnismässig sein. Die Verhältnismässigkeit bezogen auf die Restnutzungsdauer wird grundsätzlich mittels einer Gegenüberstellung des Aufwandes (direkte und indirekte Kosten für die Erfüllung der Anforderungen, insbesondere an die Tragsicherheit) und des Nutzens (Reduktion von Risiken, Gewinn an Erhaltungswert und Zuverlässigkeit) beurteilt, wobei die Beeinflussung des kulturellen Werts besonders zu beachten ist. In der Praxis wird die Verhältnismässigkeit von Erhaltungsmassnahmen üblicherweise empirisch beurteilt. Für sicherheitsbezogene Erhaltungsmassnahmen macht die Norm SIA 269 Vorgaben für die Berechnung der Massnahmeneffizienz und definiert, wann eine sicherheitsbezogene Erhaltungsmassnahme als verhältnismässig gilt. Zudem fordert die Norm SIA 269, dass sicherheitsbezogene Erhaltungsmassnahmen umzusetzen sind, wenn sie sich als verhältnismässig erweisen. Andernfalls ist entweder die Massnahmenplanung zu überarbeiten oder die Nutzungsvereinbarung an die festgestellten Verhältnisse anzupassen. Die Norm SIA 269/8 ‹Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben› ersetzt das Merkblatt SIA 2018 ‹Überprüfung bestehender Gebäude bezüglich Erdbeben› [22] und regelt die Erbebenüberprüfung bei bestehenden Bauten sowie die anzustrebende Erbebensicherheit bei der Ertüchtigung unter Berücksichtigung der Verhältnismäs sigkeit. Erscheinen die Kosten für die erforderlichen Ertüchtigungsmassnahmen unverhältnismässig, erlaubt die Norm SIA 269/8, ein niedrigeres Sicherheitsniveau zu akzeptieren. Dabei sind die am weitesten gehenden Teilmassnahmen, die noch verhältnismässig sind, zu planen und auszuführen. Das anzustrebende ‹verhältnismässige› Sicherheitsniveau (Erfüllungsfaktor) wird aufgrund eines risikobasierten Verfahrens bestimmt. Dazu wird die Verhältnismässigkeit der Erdbebenmassnahmen mit Hilfe der sogenannten Massnahmeneffizienz beurteilt (SIA 269/8). Die Massnahmeneffizienz ist das Verhältnis der in Geldeinheiten bewerteten Risikoreduktion durch die Erbebenmassnahmen zu den Kosten der Erdbebenmassnahmen. Zur Begrenzung des Individualrisikos müssen aber die in der Norm definierten minimalen Erfüllungsfaktoren erreicht werden. Eine Ausnahmeregel gilt bei Bauten mit einem sehr kleinen Personenrisiko (SIA 269/8). 1.5.3

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Überwachung und Instandhaltung

2.1 Überwachung Die generelle Zielsetzung der Überwachung nach Norm SIA 469 ist die Sicherstellung der Gebrauchstauglichkeit, einer ausreichenden Sicherheit (Trag- und Betriebssicherheit) und der Erhaltung des Bauwerks. Ein unvorhergesehenes Tragverhalten, Schädigungsmechanismen und Gefährdungen sollen mit der Überwachung möglichst frühzeitig erkannt werden. Bei Feststellung von Schäden, Mängeln, unerwartetem Tragverhalten oder einer bedeutenden Beeinträchtigung des Tragwiderstands respektive der Betriebssicherheit ist eine Überprüfung zu veranlassen. Gegebenenfalls sind auch sichernde Sofortmassnahmen auszuführen. Die Überwachung umfasst: • gezielte Beobachtungen sowie allfällige Beobachtungen Dritter • regelmässige Inspektionen (Haupt- und Zwischeninspektionen) und Sonderinspektionen • periodische Kontrollmessungen • regelmässige Funktionskontrollen Vorgaben und Hinweise für die Überwachung sowie der festgelegte Zeitraster für die wiederkehrenden Inspektionen werden in einem Überwachungsplan zusammengestellt. 2.1.1 Beobachtung Die Beobachtung ist eine Daueraufgabe und erfolgt normalerweise im Rahmen des betrieblichen Unterhalts durch den Eigentümer oder seine Beauftragten (Hauswart, Unterhaltsdienst, Bedienungspersonal). Sie umfasst auch die Überprüfung der Nutzung und des Betriebs technischer Anlagen sowie Hinweise Dritter. 2.1.2 Inspektion Die Inspektionen gliedern sich in Zwischen-, Hauptund Sonderinspektionen und umfassen gezielte, in der Regel visuelle und einfache Untersuchungen (Zustandsaufnahmen) sowie deren Bewertungen (Zustandsbewertung). Dabei sind nicht inspizierbare Teile des Bauwerks aufgrund der Erfahrung und der Situation ebenfalls zu bewerten (z.B. Gefährdung wahrscheinlich/unwahrscheinlich). Die Ergebnisse jeder Inspektion sind in einem Inspektionsbericht festzuhalten.

Zwischeninspektionen werden in engeren zeitlichen Abständen zwischen den Hauptinspektionen durchgeführt und beschränken sich üblicherweise auf ausgewählte Teile des Bauwerks. Sie werden entsprechend den bei der Überwachung gewonnenen Erkenntnissen angepasst und bei Bedarf veranlasst. Hauptinspektionen sind feste Bestandteile der Überwachung, erfolgen üblicherweise visuell und mit einfachen Mitteln und erstrecken sich über das ganze Bauwerk. Ihre Durchführung erfolgt regelmässig, wobei die zeitlichen Abstände und der Umfang von der Art, dem Zustand und der Art der Nutzung des Bauwerks abhängig sind. Sonderinspektionen werden durchgeführt, wenn das Bauwerk wesentliche Nutzungs- oder Betriebsänderungen erfahren hat oder aussergewöhnlichen Einwirkungen bzw. Ereignissen ausgesetzt war. 2.1.3 Kontrollmessungen Mit Kontrollmessungen werden Informationen über das Verhalten interessierender Kenngrössen oder über die Entwicklung von Schäden gewonnen. Sie betreffen ausgewählte Teile des Bauwerks oder seiner Umgebung, erfolgen periodisch und werden bei Bedarf veranlasst. Die Ergebnisse der Kontrollmessungen sind schriftlich festzuhalten. Bei der Überwachung einer Schadenentwicklung sind bei Kontrollmessungen für die jeweiligen Kenngrössen ein Meldewert und ein Alarmwert festzulegen. Bei Überschreitung des Meldewerts ist der Eigentümer innert nützlicher Frist zu informieren. Beim Überschreiten des Alarmwerts ist der Eigentümer unverzüglich zu benachrichtigen, um die notwendigen Massnahmen einzuleiten. 2.1.4 Funktionskontrolle Funktionskontrollen umfassen den Nachweis des Funktionierens von technischen Anlagen und anderen Teilen des Bauwerks. Sie werden bei Bedarf veranlasst und erfolgen in der Regel periodisch. Die Ergebnisse der Funktionskontrolle sind schriftlich festzuhalten. Falls die Funktion eines für die Betriebssicherheit relevanten Teils beeinträchtigt oder gefährdet ist, muss der Eigentümer unverzüglich benachrichtigt werden. In allen übrigen Fällen einer Funktionsstörung ist der Eigentümer innert nützlicher Frist zu informieren.

2.2 Instandhaltung Die Instandhaltung (funktioneller Unterhalt, betrieblicher Unterhalt, Wartung) nach Norm SIA 469 dient der Bewahrung der Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks durch regelmässige und einfache Massnahmen.

Sie beinhaltet die geplanten Tätigkeiten gemäss dem Unterhaltsplan und die Behebung kleiner Schädigungen. Diese Tätigkeiten haben vorwiegend präventiven Charakter.

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3 Überprüfung

Für eine effiziente Bauwerkserhaltung ist eine angemessene Überprüfung des bestehenden Tragwerks erforderlich, bevor Entscheidungen über bauliche Massnahmen getroffen werden. Der Werkeigentümer hat eine Überprüfung zu veranlassen [5], wenn: • eine Änderung der Nutzung oder der Nutzungsanforderungen erfolgen soll • eine Veränderung des Bauwerks erfolgen soll • bedeutende Schädigungen oder Mängel am Tragwerk festgestellt wurden • bedeutende Baugrund- oder Tragwerksbewe gungen oder -verformungen aufgetreten sind • aussergewöhnliche oder unvorhergesehene Einwirkungen eingetreten sind • ein Tragwerk nicht oder ungenügend überwacht wurde oder nicht überwacht werden kann • aufgrund der Überwachung Zweifel an der Bewertung des Zustands bestehen • eine Untersuchung der Zuverlässigkeit des Tragwerks angebracht erscheint • neue Erkenntnisse über Einwirkungen oder Tragwerkseigenschaften vorliegen In der Praxis ist dem Werkeigentümer bzw. seinem Architekten oft nicht bewusst, dass die Norm SIA 269 bei einer Änderung der Nutzung oder der Nutzungsanforderungen sowie bei einer baulichen Veränderung eine Überprüfung des Tragwerks fordert. In diesen Fällen ist es Sache des beigezogenen Ingenieurs bzw. Unternehmers, im Rahmen einer fachgerechten Beratung die Notwendigkeit der Überprüfung aufzuzeigen. Die Überprüfung umfasst die Zustandserfassung, die Zustandsbeurteilung und eine Massnahmenempfehlung. Das Ziel der Überprüfung ist es, die Tragsicherheit und die Gebrauchstauglichkeit eines Tragwerks

hinsichtlich seiner vereinbarten Restnutzung nachzuweisen und falls erforderlich Erhaltungsmassnahmen vorzuschlagen. Die vorgesehene Nutzung und deren Dauer sind als Grundlage für die Überprüfung festzulegen. Dabei ist die Nutzungsvereinbarung auf ihre Gültigkeit zu überprüfen, allenfalls anzupassen oder, wenn fehlend, zu erstellen. Die Überprüfung beginnt mit einer generellen Überprüfung. Diese erstreckt sich auf das gesamte Tragwerk einschliesslich aller Bauteile, bei deren Versagen eine Gefährdung für Personen, wertvolle Sachgüter und die Umwelt zu erkennen ist. Der Umfang der generellen Überprüfung und die Abgrenzung der zu untersuchenden Bauteile sind objektspezifisch festzulegen. Ein wesentlicher Prozess bei der Überprüfung ist die Aktualisierung von Einwirkungen, Baustoff- und Baugrundeigenschaften, Tragwerksmodellen und geometrischen Grössen sowie von Tragwiderständen und des Verformungsvermögens. Insbesondere sind auch die Einflüsse von Schädigungsmechanismen zu beachten. Falls in der generellen Überprüfung der Nachweis der Erfüllung der Anforderungen nicht erbracht werden kann und wenn der damit verbundene Aufwand den erwarteten Nutzen rechtfertigt, ist eine detaillierte Überprüfung durchzuführen. Die detaillierte Überprüfung beschränkt sich in der Regel auf ausgewählte Teile eines Tragwerks und kann in mehreren Stufen mit zunehmender Vertiefung erfolgen. Der Grad der Vertiefung hängt von der Qualität der zur Verfügung stehenden Informationen über das Tragwerk und von dessen Bedeutung ab. Die Ergebnisse der Überprüfung müssen dem beobachteten Tragwerkszustand und -verhalten entsprechen. Sie müssen plausibel sein und sind in einem Bericht festzuhalten.

3.1 Grundlagen 3.1.1 Allgemeines Mehrere Untersuchungen [23] haben gezeigt, dass zwischen altem, vor langer Zeit verbautem Holz und neuem Bauholz kein Unterschied bezüglich der Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften besteht, sofern das Holz nicht geschädigt ist. Dieser Grundsatz kann auch bei Holz als Bestandteil von Brettschichtholz und Holzwerkstoffen vorausgesetzt werden. Die ungünstigen Einflüsse von mechanischen und biologischen Schädigungen des Holzes auf dessen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften, beispielsweise infolge Überbeanspruchung, Schwindens (Risse), Auflösung des Klebverbundes (Delaminierung) sowie Insekten- und Pilzbefalls, sind bei der Ermittlung des Trag- und Verformungsverhaltens von verbautem Holz zu berücksichtigen.

Die im Rahmen der Zustandserfassung gewonnenen Erkenntnisse (Beanspruchungen, Verformungen, Schädigungen usw.) sind bei der Tragwerksanalyse so abzubilden, dass das Trag- und Verformungsverhalten in geeigneter Form möglichst wirklichkeitsnah erfasst wird. Speziell zu berücksichtigen sind dabei: • die mögliche Art und Richtung der Kraftüber tragung bei Verbindungen • die Nachgiebigkeit von Verbindungen • die Exzentrizität bei Krafteinleitungen und Verbindungen • der Einfluss von Bauvorgängen (Bau- und Belas tungsgeschichte) und baulichen Veränderungen

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Bei der Überprüfung bestehender Holztragwerke erfolgt die Tragwerksanalyse im allgemeinen wie bei neuen Holztragwerken unter Annahme einer linearen Beziehung zwischen Spannung und Dehnung. Bei Bauteilen und Verbindungen mit druckbeanspruchten Bereichen oder Verbindungsmitteln aus Stahl, die in der Lage sind, plastische Verformungen zu entwickeln, darf ein nichtlineares (elastisch-plastisches) Verhalten berücksichtigt werden. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass eine ausreichende Verformungsfähigkeit der betreffenden Bereiche und eine ausreichende Tragreserve der benachbarten, spröde versagenden Bereiche gewährleistet sind.

werksmodell, die geometrischen Grössen, die Tragwiderstände und das Verformungsvermögen. Norm SIA 269 Ziffer 4 gibt vor, wie die Aktualisierung grundsätzlich erfolgen muss:

3.1.2 Bauwerksakten Im Idealfall liegen für die Erhaltung von Tragwerken umfassende, nachgeführte Bauwerksakten vor. Tatsächlich sind in den meisten Fällen die Bauwerksakten nicht oder nur lückenhaft vorhanden. In diesen Fällen müssen als Grundlage für eine fachgerechte Überprüfung und allfällige bauliche Erhaltungsmassnahmen die notwendigen Dokumente unter Berücksichtigung der Verhältnismässigkeit nachträglich erstellt werden. Selbstverständlich sind die Bauwerksakten insbesondere im Anschluss an eine Überprüfung oder Erhaltungsmassnahmen nachzuführen und auf dem aktuellen Stand zu halten.

Baustoff- und Baugrundeigenschaften Die Identifikation der Baustoffe oder des Baugrunds erfolgt aufgrund des Studiums der Bauwerksakten und bei der Zustandserfassung. Eine Baustoff- oder Baugrundeigenschaft sowie die Umrechnungsfaktoren und Widerstandsbeiwerte sind gemäss den Bestimmungen der Normen SIA 269/2 bis 269/8 zu aktualisieren.

3.1.3 Aktualisierung Im Gegensatz zur Projektierung beim Neubau existiert bei der Überprüfung das Bauwerk mit seiner Vergangenheit bereits, und wesentliche Einzelheiten darüber können ermittelt werden. Dieser Prozess, in dem vorhandene Kenntnisse durch neue Informationen ergänzt werden, ist in der Norm SIA 269 Ziffer 4 als Aktualisierung definiert. Selbstverständlich soll die Aktualisierung zielgerichtet erfolgen; der Aufwand muss in der Gegenüberstellung zum Nutzen der neu gewonnenen Informationen verhältnismässig sein. In der Praxis ist der gesamte Aufwand für die Aktualisierung vor Beginn der Überprüfung häufig nicht mit einer wünschenswerten Genauigkeit zuverlässig abschätzbar. Die Aktualisierung berücksichtigt unter anderem: • die Ereignisse während der Bauausführung und der Nutzung • die Erkenntnisse aus Beobachtungen und Messungen während der bisherigen Nutzung • die bisherigen Massnahmen • die Resultate von Zustandserfassungen • die vereinbarten Nutzungszustände während der Restnutzungsdauer • die Erfahrung aus dem Verhalten vergleichbarer Tragwerke unter vergleichbarer Nutzung Zu aktualisieren sind grundsätzlich die Einwirkungen, die Baustoff- und Baugrundeigenschaften, das Trag-

Einwirkungen Aktualisierte charakteristische Werte werden in der Regel gemäss Norm SIA 269/1 festgelegt. Falls statistische Verteilungen für Variablen von veränderlichen Einwirkungen aufgrund von Messreihen oder anderen Informationen vorhanden sind, wird das Verfahren für die Ermittlung des charakteristischen Werts und des Überprüfungswerts der Auswirkung vorgegeben.

Aktualisierung von Tragwerksmodellen und geometrischen Grössen Das gewählte Tragwerksmodell muss das Tragverhalten wirklichkeitsnah abbilden und sich für die Vorhersage des Tragverhaltens in den betrachteten Überprüfungssituationen eignen. Die Aktualisierung von geometrischen Grössen basiert auf den vorhandenen Abmessungen sowie Schädigungen und Mängeln, die im Rahmen der Zustandserfassung festgestellt werden. Widersprüche zu den Bauwerksakten sind zu klären. Aktualisierung von Tragwiderständen und Verformungsvermögen Die Aktualisierung des Tragwiderstands und des Verformungsvermögens erfolgt nach den Grundsätzen der Normen SIA 262 bis 267, SIA 266/2 sowie SIA 269/2 bis 269/8. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die Einwirkungen und das Verformungsvermögen des Tragwerks gegenseitig beeinflussen können. Die Einflüsse von Schädigungen und Mängeln auf den Tragwiderstand und das Verformungsvermögen sind zu quantifizieren und als aktualisierte geometrische Grössen oder als aktualisierte Baustoff- und Baugrundeigenschaften zu berücksichtigen. Falls statistische Verteilungen für Variablen zur Ermittlung des Tragwiderstands oder des Verformungsvermögens aufgrund von Beobachtungen und Messungen vorhanden sind, wird das Verfahren für die Ermittlung der charakteristischen Werte einer Eigenschaft und der Überprüfungswerte des Tragwiderstandes vorgegeben. Die aktualisierten Werte sind in der Projektbasis festzuhalten.

11 Erhaltung von Holztragwerken

3.2 Zustandserfassung Die Zustandserfassung bildet die Grundlage für die Zustandsbeurteilung und die Massnahmenempfehlung. Das generelle Ziel der Zustandserfassung ist, die Übereinstimmung der Angaben in den Bauwerksakten zu prüfen, den Zustand sowie allfällige Schädigungen und Mängel des Tragwerks zu erkennen und für die Zustandsbeurteilung zu dokumentieren. Die Untersuchung fokussiert sich auf jene Bereiche, die das Verhalten des Tragwerks beeinflussen. 3.2.1 Kenntnisstand zum Tragwerk Der Kenntnisstand über ein Holztragwerk kann recht unterschiedlich sein. Vielfach sind beispielsweise Bauwerksakten nicht oder nur unvollständig verfügbar. In der Praxis kann der Ingenieur unter dem Kostendruck des Auftraggebers stehen und mit der Forderung nach einer ‹empirischen Beurteilung› aufgrund eines (sehr) beschränkten Kenntnisstandes konfrontiert sein. In der Norm SIA 269 bleibt der Kenntnisstand zum Tragwerk praktisch unberücksichtigt, und entsprechende Anhaltspunkte für die Erfüllung der Sorgfaltspflicht werden nicht vorgegeben. Basierend auf der entsprechenden Einteilung der Kenntnisstände in der

Figur 2 Kenntnisstand über das Holztragwerk gemäss Norm SIA 269/5 Anhang C.1.

Geometrie Tragwerks- und Bauteilabmessungen

beschränkt Übersichts- und Projektpläne oder beschränkte Massaufnahme der wesentlichsten Abmessungen

Norm EN 1998-3:2005 [24] bietet deshalb der Anhang C.1 der Norm SIA 269/5 als Ergänzung zur Norm SIA 269 eine Definition zum Kenntnisstand über das Tragwerk als einheitliche Leitlinie für die sogenannte Sorgfalt. Aufgrund der bekannten Angaben über ein Holztragwerk werden dabei ein beschränkter, ein normaler und ein umfassender Kenntnisstand definiert, siehe Figur 2. Gegenüber dem Eigentümer/Auftraggeber bietet diese Einteilung die Möglichkeit einer praxisgerechten Orientierung und Erläuterung der Notwendigkeit allfälliger Aufnahmen und Untersuchungen zur Erfüllung der Sorgfaltspflicht. Grundsätzlich ist gemäss Norm SIA 269/5 Anhang C.1 im Rahmen der Zustandserfassung beim Holztragwerk allgemein und zusätzlich bei rund 20 % der Bauteile und Verbindungen in den am stärksten gefährdeten Bereichen zu überprüfen, inwiefern die vorhandenen Planunterlagen, Angaben in den Bauwerksakten und getroffenen Annahmen der wirklichen Situation entsprechen. Falls wesentliche Abweichungen bestehen, ist eine vollständigere Aufnahme durchzuführen.

Kenntnisstand normal Konstruktionspläne oder erweiterte Massaufnahme

Konstruktive Einzelheiten Wichtigste Detailausbildungen

Konstruktionsprinzip in Projektplänen und Leistungsverzeichnissen oder Annahmen entsprechend der üblichen Bauweise zur Zeit der Errichtung

Konstruktionspläne oder erweiterte Aufnahme von rund 50 % der Details in den am stärksten gefährdeten Bereichen

Baustoffeigenschaften

Vorgaben in Projektplänen und Leistungsverzeichnissen oder Annahmen entsprechend der üblichen Bauweise zur Zeit der Errichtung

Konstruktionspläne, Abrechnungen und anderen Bauwerksakten oder erweiterte Aufnahme von rund 50 % der Bauteile und Verbindungen in den am stärksten gefährdeten Bereichen unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen

umfassend vollständige, nachgeführte Ausführungspläne (Konstruktionspläne, Werkstattpläne, Abbundpläne) oder umfassende Massaufnahme vollständige, nachgeführte Ausführungspläne (Konstruktionspläne, Werkstattpläne, Abbundpläne) oder umfassende Aufnahme von rund 80 % der Details in den am stärksten gefährdeten Bereichen vollständige, nachgeführte Ausführungspläne zusammen mit Bestätigungen der Qualitätssicherung oder umfassende Untersuchung mit speziellen Methoden von rund 80 % der Bauteile und Verbindungen in den am stärksten gefährdeten Bereichen unter Berücksichtigung der klimatischen Bedingungen

12 Erhaltung von Holztragwerken

3.2.2 Methoden der Zustandserfassung Typische Verfahren für die Zustandserfassung bei Holztragwerken sind in Figur 3 zusammengestellt. Für Figur 3 Typische Verfahren zur Zustandserfassung bei Holztragwerken [10].

Methode Visuelle Untersuchung

weiterführende Angaben über die typischen Verfahren zur Zustandserfassung bei Holztragwerken siehe beispielsweise [25, 26, 27].

Ziel, Untersuchung Effektive Ausführung, allgemeiner Zustand, Baustoffeigenschaften • Feststellen der effektiven Ausführung, Verifizieren der Bauwerksakten • Verformungen (Durchbiegungen, Verschiebungen, Auslenkungen, Verdrehungen usw.; bei Verbindungen Lockerung der Verbindungsmittel, klaffende Fugen usw.) • Schädigungen infolge Überbeanspruchung des Holzes und der Verbindungsmittel (Eindrückungen, Stauchungen, plastische Verformungen, Längs-, Schub-, Abscher- und Querzugrisse usw.) • Risse infolge Spaltwirkung der Verbindungsmittel, Schwindrisse • Auflösung des Klebverbunds (Delaminierung) • Feuchtebeanspruchung (Witterungs- bzw. Feuchteschutz, Holzfeuchte, Austrocknungsmöglichkeiten usw.) • Querschnitts- und Festigkeitsminderungen des Holzes infolge Pilz- und Insektenbefalls sowie der Verbindungsmittel infolge Korrosion • visuelle Bestimmung der Festigkeitsklasse Massaufnahme Erfassen der aktuellen Geometrie, Abmessungen und Verformungen des Tragwerks inkl. Details für die Tragwerksanalyse • Massaufnahme am Tragwerk (Geometrie, Querschnittsabmessungen usw.) • Aufnahme der Verbindungen (Detailausbildung, Holz dicken, Anzahl und Abstände der Verbindungsmittel usw.) Vermessung Erfassen der aktuellen Geometrie, Abmessungen und Verformungen des Tragwerks für die Tragwerksanalyse • Massaufnahme am Tragwerk (Geometrie, Querschnittsabmessungen usw.) Holzfeuchtemessung (MesHolzfeuchte sung des el. Widerstands) • lokale Messung der Holzfeuchte (siehe SN EN 13183-2) Bohrwiderstandsmessung Hinweise zur Beurteilung der Baustoffeigenschaften über spezifische Korrelation Rohdichte – Festigkeit/Steifigkeit • lokales Rohdichteprofil, lokale Feststellung von Schädi gung durch Pilz- und Insektenbefall sowie von nicht einsehbaren Querschnittsverminderungen und Rissen Eindringwiderstandsmessung Hinweise zur Beurteilung der Baustoffeigenschaften über spezifische Korrelation Rohdichte – Festigkeit/Steifigkeit • lokale Rohdichte, evtl. Feststellen von Schädigungen durch Pilz- und Insektenbefall Ausziehwiderstandsmessung Hinweise zur Beurteilung der Baustoffeigenschaften über spezifische Korrelation Rohdichte – Festigkeit/Steifigkeit • lokale Rohdichte, evtl. Feststellen von Schädigungen durch Pilz- und Insektenbefall Ultraschall-Laufzeitmessung Hinweise zur Beurteilung der Baustoffeigenschaften über spezifische Korrelation Schallgeschwindigkeit – Festigkeit/Steifigkeit • Laufzeit eines Ultraschallsignals durch ein Bauteil

Hilfsmittel Fernglas, Spiegel, Endoskop (für nicht direkt einsehbare Bereiche), Massstab, Rissmassstab, Schublehre, Distanzmessgerät, Taschenmesser, Schraubenschlüssel, Hammer, Holzfeuchtemessgerät, Fotoausrüstung, Planunterlagen, Checklisten, Protokollvorlagen

Massstab, Schublehre, Messband, Distanzmessgerät, Nivelliergerät

Theodolit, Totalstation, Messkamera (Fotogrammetrie), 3D-Laserscanner Holzfeuchtemessgerät Bohrwiderstandsmessgerät

Eindringwiderstandsmessgerät

Messgerät zur Ermittlung der Schraubenausziehkraft

Ultraschallgerät, Messband, Holzfeuchtemessgerät

13 Erhaltung von Holztragwerken

Methode Dehnungsmessungen

Ziel, Untersuchung Einschätzung des aktuellen Beanspruchungszustands • lokale Messung der vorhandenen Dehnung mit Entlastungsschnitten Belastungsversuche Einschätzung das Trag- und Verformungsvermögens, Kalibrierung des Tragmodells • Messung der Verformungs- und evtl. der Dehnungs differenzen infolge zusätzlicher, kontrollierter Belastung Darrverfahren Holzfeuchte, Darrdichte • Ermittlung der Holzfeuchte (siehe SN EN 13183-1) Entnahme und Untersuchung Hinweise zur Beurteilung der Baustoffeigenschaften über von Bohrkernen spezifische Korrelation Rohdichte – Festigkeit/Steifigkeit • Untersuchung der Druckfestigkeit, der Scherfestigkeit, der Rohdichte und der Holzfeuchte Makroskopische und mikro- Bestimmung der Holzart skopische Untersuchungen Bestimmung der PiIz- oder Insektenart Zustand Oberflächenbehandlung Chemische Untersuchungen Art des Klebstoffes Holzschutzmittelbelastung Pilzbelastung Dendrochronologische Holzalter Untersuchung Röntgen Hinweise zur Beurteilung der effektiven Ausführung und des Zustands der Verbindungen und Verbindungsmittel Hinweise zur Beurteilung von Querschnittsverminderungen • Durchstrahlung mit Röntgenstrahlen Figur 4 Erkennbar erhöhte Holzfeuchtigkeit beim Untergurtanschluss des Fachwerkträgers durch Kondensat infolge lokal fehlender Luftdichtigkeit des beheizten Hallenraumes zum nicht wärmegedämmten Dachraum bei der Durchdringung (Elektroinstallation). Figur 5 Für die Zustandserfassung teilweise freigelegter Träger.

Hilfsmittel Dehnmessstreifen

Belastungsvorrichtung, Messuhren, Vermessungsgeräte, Messsystem Waage, Darrofen, Exsikkator Kernbohrer, Bohrmaschine

Lupe, Auflichtmikroskop, Mikroskop

Auflichtmikroskop, Bohrwiderstandsmessgerät mobiles Röntgengerät

14 Erhaltung von Holztragwerken

3.2.3

Baustoffe

3.2.3.1 Vollholz Die Festigkeit und Steifigkeit eines Bauteiles aus Holz wird hauptsächlich durch drei Faktoren beeinflusst: • die Holzstruktur des sog. fehlerfreien Holzes, die sich durch die Rohdichte oder allenfalls indirekt durch die Jahrringbreite beschreiben lässt • die Strukturstörungen des Holzes (Holzfehler), die innerhalb eines Bauteiles immer vorhanden sind • mechanische und biologische Schädigungen des Holzes infolge Insekten- und Pilzbefalls, Überbeanspruchungen, Schwindens (Risse) und bei verklebten Bauteilen die Auflösung des Klebverbundes (Delaminierung). Ein Bauteil aus Holz wird nur dann eine hohe Festigkeit erreichen, wenn seine Holzstruktur eine gute Qualität hat, also über eine hohe Rohdichte verfügt, und es gleichzeitig nur geringe Strukturstörungen sowie praktisch keine Schädigungen aufweist. Dieser Zusammenhang ist bei der Untersuchung und Beurteilung zu beachten. Die Aktualisierung der Festigkeitswerte sollte nicht alleine auf allfällige Angaben von Festigkeits- bzw. Sortierklassen in den Bauwerksakten abgestützt werden. Bei normalem Vollholz der Festigkeitsklasse FKII nach den Normen SIA 164:1981/92 [28] bzw. SIA 265/1:2018 [16] wurde der visuellen Sortierung in der Praxis in vielen Fällen wenig Beachtung geschenkt. Die Folgen davon können ungünstig sein, wenn die Kriterien der Festigkeitssortierung dabei nicht eingehalten wurden, aber auch günstig, weil dabei bessere Qualitäten nicht aussortiert und auch verbaut wurden. Grundsätzlich können die Festigkeits- und Steifigkeitswerte des Holzes aufgrund von visuellen Untersuchungen (Klassierung, Schadenfeststellung) beurteilt oder aufgrund der Korrelation einzelner Eigenschaftswerte, wie beispielsweise des Elastizitätsmoduls oder der Rohdichte, im Rahmen spezieller Untersuchungen ermittelt werden. Figur 6 Äste und Schrägfaserigkeiten im Untergurt eines Fachwerkträgers aus Vollholz.

Ohne spezielle Untersuchungen kann auch altes Vollholz nach visuellen Merkmalen sinngemäss der Norm SIA 265:2012 einer Sortierklasse bzw. einer Festigkeitsklasse neu zugeordnet werden. Mit der Teilrevision der Norm SIA 265 im Jahr 2012 erfolgte bei der visuellen Sortierung des Vollholzes der Wechsel von der traditionellen ‹FK-Sortierung› gemäss Norm SIA 164:1981/92 [28] bzw. Norm SIA 265/1:2018 [16] zur Sortierung gemäss Norm DIN 4074-1 [29]. Altes Vollholz kann ebenso gemäss DIN 4074-1 einer Sortierklasse und der entsprechenden Festigkeitsklasse zugeordnet werden. Für altes Vollholz einer bestimmten Festigkeitsklasse gelten dann als aktualisierte Eigenschaften und Überprüfungswerte für Nachweise gemäss Norm SIA 269 die kennzeichnenden Eigenschaften und Bemessungswerte gemäss Norm SIA 265:2012. Strukturstörungen wie beispielsweise Äste und Schrägfaserigkeiten (Faserneigung) wirken sich je nach Beanspruchungsart (Zug, Druck, Biegung, Schub) und Beanspruchungsrichtung (parallel oder rechtwinklig zur Faserrichtung) unterschiedlich stark auf die Festigkeitswerte aus. Deshalb kann ein Bauteil den Anforderungen an die Tragsicherheit unter günstigen Umständen auch noch genügen, wenn die Kriterien für die Merkmale einer Sortierklasse nicht eingehalten werden. Spezielle Untersuchungen können weitere Hinweise für die Aktualisierung der Eigenschaften und Überprüfungswerte von altem Vollholz für Nachweise gemäss Norm SIA 269 liefern. Ergänzend zur visuellen Untersuchung kommen dafür grundsätzlich folgende typische Verfahren in Frage, siehe auch Norm SIA 269/5 Ziffer C.2 und [25]: • Ultraschall-Laufzeitmessung • Bohrwiderstandsmessung • Eindringwiderstandsmessung • Ausziehwiderstandsmessung • Entnahme und Untersuchung von Bohrkernen Neben den entsprechenden Geräten und Hilfsmitteln sind für diese Untersuchungen und nachfolgenden Beurteilungen ein spezifisches Fachwissen und Erfahrung erforderlich. Für den Umgang mit firmenspezifischen Produkten wie beispielsweise mit keilgezinktem oder schichtverleimtem Vollholz gilt die Norm SIA 269/5 im Grundsatz ebenfalls, auch wenn darin keine speziellen Angaben enthalten sind. In vielen Fällen lassen sich die aktualisierten Eigenschaften und Überprüfungswerte aufgrund von Herstellerangaben ermitteln. Andernfalls sind dazu geeignete Untersuchungen erforderlich.

15 Erhaltung von Holztragwerken

Bohrwiderstand

500 mV Figur 7 Querschnitt eines im Innern durch Fäulnis geschädigten Balkens (unten) mit zugehörigem Diagramm einer Bohrwiderstandsmessung (oben), aus [25].

Hausbockbefall A 0

Fäulnis Bohrweg

E 21 cm

3.2.3.2 Brettschichtholz Die Herstellung und der Aufbau von Brettschichtholz sind in der Schweiz seit 1953 in den Normen SIA 164 bzw. in der nachfolgenden Norm SIA 265 geregelt. Die Anforderungen und die Festigkeits- und Steifigkeitswerte wurden in den Neufassungen dieser Normen jeweils verändert. Deshalb muss für eine direkte Aktualisierung der Eigenschaften und Überprüfungswerte für Nachweise gemäss Norm SIA 269 von Brettschichtholz bekannt sein, welcher Norm das Brettschichtholz entspricht. Diese Normen waren bzw. sind in den folgenden Zeiträumen gültig: • Norm SIA 164:1953 [30] vom 1. Dezember 1953 bis am 1. Oktober 1981 • Norm SIA 164:1981/92 [28] vom 1. Oktober 1981 bis am 30. Juni 2004 • Norm SIA 265:2003 [31] vom 1. Januar 2003 bis am 31. Dezember 2011 • Norm SIA 265:2012 [15] seit dem 1. Januar 2012

Figur 8 Nach der Freilegung erkennbares Ausmass der Querschnittsverminderung in einem Kehlbalken des Tragwerks einer grossflächigen Deckenkonstruktion.

Erfüllt Brettschichtholz mit Herstellungsdatum im entsprechenden Zeitraum die Vorgaben der damals gültigen Norm SIA 164, gelten für Nachweise gemäss Norm SIA 269 die aktualisierten Eigenschaften und Überprüfungswerte gemäss Norm SIA 269/5 Anhang A. Bei Brettschichtholz einer bestimmten Festigkeitsklasse mit Aufbau und Herstellung gemäss Norm SIA 265 gelten als aktualisierte Eigenschaften und Überprüfungswerte die kennzeichnenden Eigenschaften und Bemessungswerte gemäss Norm SIA 265. Aktualisierte Eigenschaften und Überprüfungswerte für Nachweise gemäss Norm SIA 269 sind für Brettschichtholz, das vor 1953 hergestellt wurde oder das weder den Vorgaben der Normen SIA 164:1953 und SIA 164:1981/92 noch der Norm SIA 265 entspricht, mittels geeigneter Untersuchungen zu ermitteln, siehe Norm SIA 269/5 Anhang C.2. Das kann auch für nach abweichenden ausländischen Normen produziertes, importiertes Brettschichtholz zutreffen.

16 Erhaltung von Holztragwerken

3.2.3.3 Holzwerkstoffe Bei den Holzwerkstoffen besteht ebenfalls die Schwierigkeit, das Produkt eindeutig zu identifizieren und den Herstellungszeitraum zu ermitteln. Ist beides bekannt, können für Nachweise gemäss Norm SIA 269 die aktualisierten Eigenschaften und Überprüfungswerte aufgrund von Herstellerangaben bzw. der dem Produkt zugrunde liegenden Norm ermittelt werden. Falls es sich um Holzwerkstoffe handelt, die zu einer heutigen Norm konform sind [16, 32, 33], gelten als aktualisierte Eigenschaften und Überprüfungswerte die kennzeichnenden Eigenschaften und Bemessungswerte gemäss Norm SIA 265 bzw. SIA 265/1. Bei fehlenden Angaben sind für Nachweise gemäss Norm SIA 269 die aktualisierten Eigenschaften und Überprüfungswerte der Holzwerkstoffe mittels spezieller Untersuchungen zu ermitteln, siehe Norm SIA 269/5 Anhang C.2. 3.2.3.4 Formaldehyd und chlororganische Holzschutzmittel Bauteile aus Holz und Holzwerkstoffen können Formaldehyd und chlororganische Holzschutzmittel (z.B. Pentachlorphenol) enthalten, die in Innenräumen zu Beeinträchtigungen und Gesundheitsschädigungen führen können [34, 35]. Formaldehyd wird für die Produktion von Kunstharzen verwendet, die wiederum der Herstellung von Holzwerkstoffen, schichtverklebtem Vollholz und Brettschichtholz dienen. Formaldehyd ist aber auch in Klebstoffen, in veredelten TexFigur 9 Eingemauertes Auflager des Hängewerks einer Dachkonstruktion.

Figur 10 Bogenträger aus Brettschichtholz einer Strassenbrücke. Links: im Überbeton der Fahrbahnplatte eingeschlossen. Rechts: mit erkennbarem Fäulnisschaden im Bereich der Fahrbahn nach der Freilegung.

tilien, Isolationen, Papierprodukten usw. zu finden [36]. In Holzschutzmitteln erfolgte der Einsatz der Wirkstoffe Pentachlorphenol (PCP) und Lindan schwergewichtig von 1950 bis 1975 [37]. In der Schweiz wird PCP bei Bauholz seit ca. 1980 und bei Schnittholz seit 1989 nicht mehr eingesetzt. Lindan war ab 1971 nur noch auf Importholz vorhanden. Beide Wirkstoffe sind in Schutzmitteln und auf Importholz seit 1989 in der Schweiz verboten. Bei Verdacht auf eine Kontamination ist eine Untersuchung zu veranlassen. Der Vollzug des Chemikaliengesetzes (SR 813.1) [38] liegt bei den Kantonen. Für das Vorgehen in konkreten Fällen wende man sich an die kantonalen Chemikalienfachstellen. Dauerhaftigkeit, Schädigungen infolge Pilz- und Insektenbefalls Im Rahmen der Zustandserfassung ist die physikalische Beanspruchung des Tragwerks und seiner Teilbereiche zu klären. Neben den möglichen Feuchtequellen, dem Witterungsschutz und den konstruktiven Details, die ein rasches Abfliessen und Austrocknen von eingedrungenem oder kondensiertem Wasser gewährleisten sollten, sind insbesondere die weiteren bauphysikalischen und mikroklimatischen Verhältnisse zu untersuchen. Besondere Beachtung ist dabei Holz in direktem Kontakt mit Mauerwerk, Beton oder Erdreich zu schenken. Die Zuordnung der Bauteile in Gefährdungs- bzw. Gebrauchsklassen erfolgt gemäss der Empa/Lignum-Richtlinie ‹Holzschutz im Bauwesen› [39]. In den Holzbautabellen HBT1 (2012) [40] ist dazu eine Übersicht enthalten, siehe auch Kapitel 3.5.4. Grundlage dafür bilden die einschlägigen ENNormen [41 bis 46]. Diese wurden 2013 [102] respektive 2016 [103] in revidierter Form veröffentlicht. Die Revision der Anwendungsdokumente [39] und [40] ist im Gange. Schädigungen infolge Pilz- und Insektenbefalls sind gemäss der Empa/Lignum-Richtlinie ‹Holzzerstörende Pilze und Insekten; Analyse, Prognose, Bekämpfung› [47] zu erfassen und zu analysieren. 3.2.4

17 Erhaltung von Holztragwerken

3.2.5 Zustand des Tragwerks Die Systemgeometrie und die bestehenden Verformungen des Tragwerks bilden wesentliche Grundlagen für die Tragwerksanalyse und sind mit einer für die Ermittlung der Beanspruchungen ausreichenden Genauigkeit aufzunehmen, siehe Norm SIA 269/5 Anhang C.1 und C.2. Wegen des weitgehend elastischen Verhaltens der Holztragwerke können Zwangsbeanspruchungen infolge von Ausführungsungenauigkeiten, Auflagerverschiebungen usw. ein relevantes Spannungsniveau erreichen, das im Tragsicherheitsnachweis zu berücksichtigen ist. Bei zusammengesetzten Bauteilen und Tragwerken kann zudem die vorhandene Beanspruchung wesentlich von der Bau- und Belastungsgeschichte abhängig sein. So sind beispielsweise bei einem Verbundquerschnitt Beanspruchungen, die vor der Herstellung des Verbunds auftreten, von den Teilquerschnitten alleine und Beanspruchungen, die nachher auftreten, vom Verbundquerschnitt aufzunehmen. Die resultierenden Gesamtspannungen ergeben sich folglich aus der Superposition der Spannungen vor und nach der Herstellung des Verbundes. Wurden bis zur Herstellung des Verbundes noch temporäre Hilfsabstützungen verwendet, sind für die Spannungsermittlungen im Bauzustand und im Endzustand unterschiedliche Systeme sowie die Wirkung der abstützenden Kräfte zu berücksichtigen. Wenn keine ausreichenden Kenntnisse vorhanden sind, lässt sich die Bau- und Belastungsgeschichte des Tragwerkes eventuell auch aus den zur Ausführungszeit üblichen Verfahren ableiten.

Figur 11 Brücke im Skigebiet. Bei fehlenden Planunterlagen ist die Aufnahme der Systemgeometrie aufwendig.

Figur 12 Zugbruch im Untergurt eines Fachwerkträgers aus Vollholz.

3.2.6 Zustand der Bauteile Als Grundlage für die Überprüfung steht im Rahmen der Zustandserfassung die Untersuchung und Dokumentation folgender Eigenschaften der Bauteile im Vordergrund: • Holzart und Verwendungsform des Holzes (Vollholz, Brettschichtholz, Holzwerkstoffe und Verbunde mit anderen Baustoffen), allenfalls mit Querschnittsaufbau • Querschnittsabmessungen und Bauteilgeometrie • Strukturstörungen des Holzes (Festigkeitsklassen) • Verklebungen, Art des Klebstoffs, Zustand der Verklebung • Holzfeuchte • biologische Schädigungen infolge Pilz und Insektenbefalls • mechanische Schädigungen und Risse • Verformungen (Durchbiegungen, Verschiebungen, Verdrehungen) der Bauteile Die vorhandenen Abmessungen der Holzquerschnitte dienen als aktualisierte geometrische Grössen. Dabei ist zu beachten, dass sich die Festigkeits- und Steifigkeitswerte der Norm SIA 265:2012 auf den Nennquerschnitt beziehen (siehe Kapitel 3.3.4) und deshalb zulässige Abweichungen als entsprechende Grenzwerte für die Messgenauigkeit vorgegeben werden. Falls eine Messung mit der geforderten Genauigkeit nicht möglich ist und grössere Abweichungen einen erheblichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit des Tragwerks ausüben, sind diese Abweichungen gemäss Norm SIA 260 Formel (5) zu berücksichtigen.

18 Erhaltung von Holztragwerken

3.2.7 Zustand der Verbindungen Als Grundlage für die Überprüfung steht im Rahmen der Zustandserfassung die Untersuchung und Dokumentation folgender Eigenschaften der Verbindungen im Vordergrund: • Art und Wirkungsweise der Verbindung, Abmes sungen der Holzteile und Verbindungsmittel, Anzahl der Verbindungsmittel mit ihren Abständen untereinander und zu den Rändern • Strukturstörungen des Holzes (Festigkeitsklasse) im Verbindungsbereich • Material der Verbindungsmittel (Festigkeits eigenschaften) • Holzfeuchte im Verbindungsbereich • Passgenauigkeiten der Verbindung bzw. der Verbindungsmittel • Holzrisse infolge der Spaltwirkung der Verbindungsmittel oder des Schwindens

Figur 13 Risse im Knotenbereich eines Fachwerkträgers aus Vollholz.

Figur 14 Zugbruch im Untergurtstoss des Fachwerkträgers einer Fuss- und Radwegbrücke.

• Verformungen (Verschiebungen, Verdrehungen) der Verbindung • Schädigungen infolge von Überbeanspruchungen des Holzes (Eindrückungen, Stauchungen, Längs-, Schub-, und Querzugrisse) und der Verbindungs mittel (plastische Verformungen, Risse) • Querschnitts- oder Festigkeitsminderungen des Holzes infolge Pilz- und Insektenbefalls sowie der Verbindungsmittel infolge Korrosion Ergänzende spezifische Hinweise auf typische Mängel und Schädigungen bei häufig vorkommenden Verbindungsarten sind in Figur 15 zusammengestellt.

19 Erhaltung von Holztragwerken

Figur 15 Typische Mängel und Schädigungen bei Verbindungen von Holztragwerken, verbunden mit einer Reduktion bzw. einem Verlust des Tragwiderstands sowie grossen Verformungen [10].

Verbindung Alle Verbindungen

Holz-Holz-Verbindungen (Versatz, Schwalbenschwanz, Hakenblatt, Zapfen) Holzstiftverbindungen Nagelverbindungen

Bolzenverbindungen (Bauschraubenverbindungen)

Stabdübelverbindungen

Schraubenverbindungen

Einlass- und Einpressdübelverbindungen

Verklebungen

Typische Mängel und Schädigungen • klaffende Fugen (fehlende Sicherung der Verbindung) • Risse (Aufspalten, Schwindrisse, Längs- und Querzugrisse) • Pilz- und Insektenbefall • Eindrückungen, Stauchungen • klaffende Fugen • Risse im Abscherbereich • (nicht sichtbare) Brüche der Holzstifte • Lockerung, fehlender Pass-Sitz • zu kleine Abstände untereinander und zum Rand bzw. zum Hirnholzende • zu kleine Holzdicken • zu kleine Einschlagtiefen • Korrosion • grosse Verformungen infolge des Lochspiels und geringer Anschlusssteifigkeiten • zu kleine Abstände untereinander und zum Rand bzw. zum Hirnholzende • Lockerung der Bolzen (lose Unterlagsscheiben) • zu kleine Unterlagsscheiben (ins Holz eingedrückte Unterlagsscheiben) • Korrosion • fehlender Pass-Sitz der Stabdübel • Stabdübel nicht mehr in planmässiger Lage • zu kleine Abstände untereinander und zum Rand bzw. zum Hirnholzende • zu kleine Holzdicken • Korrosion • (nicht sichtbare) Brüche der Schrauben • zu kleine Abstände untereinander und zum Rand bzw. zum Hirnholzende • zu kleine Holzdicken • zu kleine Einschraubtiefen • Lockerung der Schrauben • Korrosion • fehlender Pass-Sitz der Dübel • Lockerung der Bolzen (lose Unterlagsscheiben) • zu kleine Abstände untereinander und zum Rand bzw. zum Hirnholzende • Risse im Abscherbereich • Korrosion • zu grosse Dicke der Klebfugen • Auflösung des Klebverbunds • Risse in den Fügeteilen im Bereich der Klebfugen

20 Erhaltung von Holztragwerken

3.3 Tragwerksanalyse und Nachweise Die Tragwerksanalyse und die Nachweise erfolgen analog zu den Grundsätzen der Norm SIA 260, dabei sind aber die entsprechenden Einflussgrössen mit ihren aktualisierten Werten zu berücksichtigen. Die den Nachweisen zugrunde gelegten Versagensarten des Tragwerks sind insbesondere danach zu beurteilen, ob sich das Versagen vor dem Erreichen des Tragwiderstands ankündigt. Im Rahmen der generellen Überprüfung steht die Beurteilung des Tragwerkskonzepts aufgrund der Analyse der Mechanismen und Art des möglichen Tragwerksversagens mit dem Erkennen massgebender Bereiche des Tragwerks im Vordergrund. Oft genügen in dieser Phase bereits überschlägige deterministische Nachweise der Tragsicherheit. Bei detaillierten Überprüfungen werden in der Regel nur massgebende Teile des Tragwerks einer verfeinerten Tragwerksanalyse mit einer vertieften Ermittlung von Einwirkungen und Auswirkungen unterzogen. Dabei werden üblicherweise deterministische Nachweise der Tragsicherheit geführt. In speziellen Fällen sind probabilistische Nachweise der Tragsicherheit möglich; dafür müssen allerdings aktualisierte Verteilungen der Basisvariablen als Grundlage vorhanden sein. 3.3.1

Nachweis der Tragsicherheit – deterministischer Nachweis

3.3.1.1 Widerstandsbeiwert γM Der Widerstandsbeiwert γM resultiert gemäss Norm SIA 260 aus der Multiplikation des Partialfaktors γm, der die ungünstigen Abweichungen der Baustoffeigenschaft vom charakteristischen Wert Xk berücksichtigt, mit dem Partialfaktor γR, der die Unschärfen im Widerstandsmodell erfasst. In der Norm SIA 265:2012 Ziffer 2.2.5 werden für die verschiedenen Bauteile und Verbindungen im Tragsicherheitsnachweis allerdings nicht Widerstandsbeiwerte γM, sondern anzusetzende Verhältniswerte γM/ηM angegeben. Der Umrechnungsfaktor ηM ermöglicht dabei theoretisch die Umrechnung des charakteristischen Werts des Tragwiderstands Rk bzw. der Festigkeit fk von Kurzzeit-Normversuchs-Verhältnissen auf für Bauteile geltende Bedingungen und deckt die Einflüsse der Bauteilgrösse (Massstabseffekte), der Temperatur für den Bereich T ≤ 50 °C und teilweise der Einwirkungsdauer ab. Nach [48] kann der Umrechnungsfaktor ηM nicht eigenständig zahlenmässig festgelegt werden, da er vom Widerstandsbeiwert γM abhängig ist. Für verbindliche, bauweisenspezifische Vorgaben zur Festlegung des aktualisierten Widerstandsbeiwertes γM,act fehlen deshalb ausreichende Grundlagen.

Falls ungünstige Abweichungen vom charakteristischen Wert sowie Unschärfen im Widerstandsmodell die üblichen Verhältnisse bei neuen Tragwerken übersteigen, besteht die qualitative Forderung, dass der Widerstandsbeiwert γM angemessen zu erhöhen ist. Unsicherheiten infolge eines beschränkten Kenntnisstandes sind zudem mittels einer Sensitivitätsanalyse der Beurteilung zu berücksichtigen. 3.3.1.2 Einfluss der Einwirkungsdauer ηt Der Einfluss der Einwirkungsdauer wurde in der Norm SIA 164:1981/92 bei Lastfällen mit der Einwirkung Wind mit der Erhöhung der entsprechenden Festigkeitswerte um 25 % überschätzt [48]. In der Norm SIA 265:2012 sind die Verhältniswerte γM/ηM für die häufigste Bemessungssituation festgelegt, dabei wird vereinfachend der günstige Einfluss der Einwirkungsdauer bei kurzfristigen Einwirkungen (z.B. Wind) vernachlässigt. Gemäss SN EN 1995-1-1:2004 [49] wäre in diesem Fall eine Erhöhung der Festigkeitswerte im Verhältnis von 0,9/0,8 = 1,13 möglich. Deshalb darf gemäss Norm SIA 269/5 Ziffer 4.2.3 bei Gefährdungsbildern mit der Einwirkung Wind beim deterministischen Nachweis der Tragsicherheit zur Berücksichtigung des Einflusses der Einwirkungsdauer bei Vollholz, Brettschichtholz, Furnierschichtholz und Brettsperrholz der Beiwert ηt = 1,10 eingesetzt werden. Bei Bauteilen aus Holzwerkstoffen ist zu beachten, dass für diese in der Norm SIA 265/1:2018 [16] ein von der Norm SIA 265:2012 abweichendes Bemessungskonzept besteht, siehe [50] und Kapitel 3.3.1.4. 3.3.1.3 Einfluss der Feuchtigkeit ηw Die Verminderung der Festigkeits- und Steifigkeitswerte infolge des Feuchtigkeitseinflusses ist substantiell in der Norm SIA 265 im Vergleich zur Norm SIA 164:1981/92 praktisch unverändert geblieben, siehe Norm SIA 265:2012 Ziffer 3.2.1. Einzig die Umteilung der Bauteile ‹in offenen, überdachten Konstruktionen› in die Kategorie ‹vor der Witterung teilweise geschützte Bauteile› in Norm SIA 265:2012 Tabelle 2 und die damit verbundene Zuordnung dieser Bauteile zur Feuchteklasse 2 nach Norm SIA 265:2012 Tabelle 3 hat zur Folge, dass bei diesen Bauteilen nun die Festigkeitswerte mit dem Umrechnungsfaktor ηw = 0,8 und die Steifigkeitswerte mit dem Umrechnungsfaktor ηw = 0,9 zu reduzieren sind. Diese Regelung deckt auch ungünstige Fälle ab, weshalb es in der Praxis allenfalls empfehlenswert sein kann, auf eine schematische Anwendung dieser Reduktion zu verzichten. Statt dessen sind die wirklichen Verhältnisse zu betrachten und die möglichen Folgen einzuschätzen. Liegt die Ausgleichsfeuchte nämlich nur einige Wochen im Jahr über 12 %, lässt sich das Bauteil nach Norm SIA 265:2012 Ziffer 3.2.1.2 auch der Feuchteklasse 1 zuordnen, womit ηw = 1,0 ist und keine Reduktion der Festigkeits- und Steifigkeitswerte nötig wird.

21 Erhaltung von Holztragwerken

3.3.1.4 Umrechnungsfaktor ηmod bei Holzwerkstoffen Bei Bauteilen aus Holzwerkstoffen ist grundsätzlich zu beachten, dass für diese in der Norm SIA 265/1:2018 [16] ein von der Norm SIA 265:2012 abweichendes Bemessungskonzept besteht, siehe [50]. Weil für Holzwerkstoffe keine differenzierten Angaben über die Einflüsse des Feuchtegehalts (ηw) und der Einwirkungsdauer (ηt) vorliegen, wurde das ‹kmod -Konzept› des Eurocodes 5 (SN EN 1995-1-1:2004 [49]) übernommen und für den Modifikationsbeiwert kmod der entsprechende Umrechnungsfaktor ηmod mit ηmod = ηm ηw ηt eingeführt. Nachweis der Tragsicherheit – probabilistischer Nachweis Gemäss Norm SIA 269 darf anstelle des deterministischen Nachweises auch ein probabilistischer Tragsicherheitsnachweis geführt werden, falls aktualisierte Verteilungen der Basisvariablen vorliegen. Die dazu verfügbaren Grundlagen im Holzbau waren insbesondere für Verbindungen nicht ausreichend, um spezifische Bestimmungen in die Norm SIA 269/5 aufzunehmen. Generelle Informationen sind aber im ‹JCSS Probabilistic Model Code› Kapitel 3.5 [51] sowie in [52] zu finden. Auch wenn für den probabilistischen Tragsicherheitsnachweis ungenügende Angaben vorliegen sollten, können entsprechende Untersuchungen im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse wertvolle Anhaltspunkte für die Zustandsbeurteilung liefern. 3.3.2

3.3.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit Der Einfluss der Einwirkungsdauer und der Holzfeuchte auf die Verformungen ist gemäss Norm SIA 265 zu erfassen. Dabei sind Kriechverformungen unter Berücksichtigung von Dauer und Grösse der bisherigen Beanspruchung infolge ständiger und quasi-ständiger Einwirkungen zu ermitteln. Als Kriechen werden zeitabhängige Verformungszunahmen unter gleichbleibender Beanspruchung bezeichnet. Wird Holz über längere Zeit belastet, überlagern sich den elastischen (Anfangs-)Verformungen zusätzliche Kriechverformungen, woraus die zeitabhängigen Gesamtverformungen resultieren. Kriechverformungen des Holzes sind im allgemeinen von der Holzart, der Dauer, der Höhe und der Art der Beanspruchung sowie von der Holzfeuchtigkeit abhängig. Diese Kriechverformungen infolge der ständigen Einwirkungen und der quasi-ständigen Anteile veränderlicher Einwirkungen dürfen näherungsweise als das φ-fache der entsprechenden elastischen Verformungen w0 bestimmt werden. Die Kriechzahl φ ist demnach als Verhältniswert der Kriechverformung zur elastischen Anfangsverformung definiert. Richtwerte für die Kriechzahlen φ für Bauteile aus Vollholz, Brettschichtholz oder Furnierschichtholz für unterschiedliche Feuchteklassen und verschiedene Holzfeuchten beim Einbau werden in der Norm SIA

265 Tabelle 5 angegeben. Generell ist zu beachten, dass sich die Richtwerte der Kriechzahl φ im wesentlichen auf biegebeanspruchte Bauteile im Gebrauchszustand, d.h. mit einem maximalen Beanspruchungsniveau von rund 45 % der Kurzzeitfestigkeit, beziehen. Während das Kriechverhalten bei faserparalleler Zugund Druckbeanspruchung etwa in der gleichen Grössenordnung liegt, ist es unter Querdruck- und Querzugbeanspruchung ausgeprägter, und unter Schub- und Torsionsbeanspruchung übersteigt es die Werte des Biege-Kriechens etwa um das Zwei- bis Dreifache [53, 54]. Richtwerte für die Kriechzahlen φ für Bauteile aus Holzwerkstoffen sind in der Norm SIA 265/1:2018 Tabelle 17 angegeben. Bei den meisten Holzwerkstoffen treten deutlich grössere Kriechverformungen auf als beim Vollholz. Auch bei der Berechnung der Kriechverformungen wurden in der Norm SIA 265 im Vergleich zur Norm SIA 164:1982/92 [28] praktisch keine Anpassungen vorgenommen, weshalb als Basis weiterhin die in [55] gemachten Darlegungen gelten. Allerdings haben auch hier die bereits erwähnte Umteilung der Bauteile ‹in offenen, überdachten Konstruktionen› in die Kategorie ‹vor der Witterung teilweise geschützte Bauteile› (siehe Norm SIA 265:2012 Tabelle 2) und die damit verbundene Zuordnung dieser Bauteile zur Feuchteklasse 2 (siehe Norm SIA 265:2012 Tabelle 3) zur Folge, dass bei diesen Bauteilen nun der Richtwert der Kriechzahl φ für vorkonditioniertes Holz von 0,5 auf 0,8 und für angetrocknet oder feucht eingebautes Holz von 1,0 auf 2,0 erhöht wird. Während mit den bisherigen Werten in vielen Fällen bei Bauteilen ‹in offenen, überdachten Konstruktionen› die Kriechverformungen unterschätzt wurden, decken die neuen Richtwerte nun diese Fälle besser ab. Holzfeuchtewechsel unter Last vergrössern das Ausmass der Kriechverformungen; ein kleinerer Schwankungsbereich wirkt sich dementsprechend günstig aus. Neben der eigentlichen mittleren Ausgleichsfeuchte am Einbauort stellt sich diesbezüglich unter anderem auch die Frage, wie gross der Schwankungsbereich der Holzfeuchte wirklich ist bzw. wie träge die Anpassungen der Holzfeuchte den klimatischen Veränderungen der Umgebung beim vorhandenen Querschnitt tatsächlich folgen. Dabei ist zu beachten, dass sich der Schwankungsbereich der Holzfeuchte mit zunehmender Querschnittsgrösse und Schichtdicke der Oberflächenbehandlung reduziert. Eine eingehende Analyse und Beurteilung der effektiven Situation und damit verbunden die Einschätzung einer situativ angepassten Kriechzahl φ aufgrund der einschlägigen Fachliteratur bzw. von Versuchsergebnissen scheinten insbesondere bei möglichen irreversiblen Folgen einer Verformung angebracht zu sein.

22 Erhaltung von Holztragwerken

Die während der Restnutzungsdauer noch zu erwartende Kriechverformung von Vollholz und Brettschichtholz kann nach [55] mittels folgender Faustregel abgeschätzt werden: • Das erste Drittel der gesamten Kriechverformung wird nach etwa einer Woche erreicht. • Das zweite Drittel der gesamten Kriechverformung wird nach etwa einem Jahr erreicht. • Die gesamte Kriechverformung wird nach etwa 30 Jahren erreicht. Für Brettsperrholz und andere Holzwerkstoffe ist diese Faustregel allerdings nicht gültig. 3.3.4 Querschnittsabmessungen Bei den Querschnittsabmessungen ist das Schwinden (und Quellen) des Holzes zu beachten. Im Gegensatz zur Norm SIA 164:1981/92 [28], wo auch die Querschnittsverminderungen durch das Schwinden infolge der Austrocknung auf die Ausgleichsfeuchte indirekt in den vorgegebenen Festigkeits- und Steifigkeitswerten generell berücksichtigt wurden, beziehen sich die Festigkeits- und Steifigkeitswerte der Norm SIA 265 auf den Nennquerschnitt, und Abweichungen müssen innerhalb genormter Grenzen liegen, siehe z.B. Norm SIA 265:2012 Ziffer 3.3.3.2, oder sind direkt zu berücksichtigen, falls diese Grenzen überschritten werden. Weil in der Norm SIA 269/5 der Bezug der Festigkeitsund Steifigkeitswerte auf die Norm SIA 265 festgelegt ist, gelten als aktualisierte Querschnittsabmessungen die bei der Zustandserfassung ermittelten effektiven Abmessungen des Holzquerschnittes bezogen auf die Ausgleichsfeuchte während der Restnutzungsdauer. Rissneigung α

Figur 16 Unbedenkliche Risstiefen bei Vollholz, Einzelrisse t1, t2 oder Summe t = t1 + t2 von Rissen (Gesamtrisstiefe) in Abhängigkeit von der Rissneigung α, aus [57].

90° 75° 60°

α1

45° 30°

Schub Biegung

15° 0° 0

Gesamtrisstiefe t (% B)

Figur 17 Sturzträger aus Brettschichtholz in teilweise delaminiertem Zustand.

α2

100

Selbstverständlich sind auch lokale Querschnittsverminderungen beim Tragsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweis zu berücksichtigen. Dabei ist zu beachten, dass die Verformung als Integral über die ganze Bauteillänge berechnet wird und infolgedessen eine lokale Reduktion der Querschnittswerte theoretisch nur einen geringen Einfluss auf die rechnerische Verformung hat. Dieses Berechnungsmodell beschreibt aber die wirklichen Verhältnisse nur ungenügend. Insbesondere bei biegebeanspruchten Bauteilen können Querschnittsverminderungen in den stark beanspruchten Randzonen die Biegesteifigkeit derart vermindern, dass das reduzierte Trägheitsmoment in der Berechnung über eine wesentlich grössere wirksame Länge angesetzt werden muss, um zutreffende rechnerische Durchbiegungen zu erhalten. 3.3.5 Risse und Delaminierung Je nach Beanspruchungsart und Beanspruchungsrichtung reduzieren Risse den Tragwiderstand erheblich. Bei der Ermittlung des Tragwiderstandes gemäss Norm SIA 265 sind deshalb vorhandene Risse als Verminderungen der wirksamen Fläche bzw. des wirksamen Querschnittes bei folgenden Nachweisen zu berücksichtigen: • bei Zugbeanspruchungen schräg und rechtwinklig zur Faserrichtung • bei Biegezugbeanspruchungen schräg und rechtwinklig zur Faserrichtung • bei Torsionsbeanspruchungen • bei Schubbeanspruchungen mit Ausnahme von Schwindrissen, welche die wirksame Querschnitts breite im Vollholz um weniger als 40 % bzw. im Brettschichtholz um weniger als 30 % reduzieren • bei Abscherbeanspruchungen • bei Querzugbeanspruchungen infolge von Längs kräften wegen gekrümmter oder geknickter Achse bei Trägern mit veränderlicher Höhe und bei ge krümmten Trägern mit Ausnahme von Schwind rissen, welche die wirksame Querschnittsbreite im Brettschichtholz um weniger als 20 % reduzieren • bei Ausklinkungen, Einschnitten und Durchbrüchen Für Vollholz basiert die Ausnahme der Schwindrisse bis zum angegebenen Ausmass bei Schubbeanspruchung auf den Untersuchungsergebnissen und Empfehlungen in [56]. Für Brettschichtholz lehnt sich die Ausnahme der Schwindrisse bis zum angegebenen Ausmass bei Schubbeanspruchung und bei Querzugbeanspruchung an die in Deutschland dafür übliche Vorgabe [58] an. Die Auflösung des Klebeverbunds, die sogenannte Delaminierung, kann unterschiedliche Ursachen haben, die es neben dem Ausmass der Schädigung zu klären gilt. Der Nachweis der Tragsicherheit ist dabei aufgrund besonderer Untersuchungen zu führen.

23 Erhaltung von Holztragwerken

Stabilität von Druckstäben und Biegeträgern Nachweise der Stabilität von Druckstäben (Knicken) und von Biegeträgern (Kippen) gemäss Norm SIA 265:2012 Ziffern 4.2.8 und 4.2.9 setzen die Einhaltung der Begrenzungen bezüglich Geradheit und seitlicher Vorkrümmung nach Ziffer 8.2.5 voraus. Demnach darf bei druckbeanspruchten Bauteilen die in Bauteilmitte gemessene Abweichung von der Geraden bezogen auf die Länge höchstens betragen: • Druckstäbe aus Vollholz: l/300 • Druckstäbe aus Brettschichtholz und Holzwerkstoffen: l/500 • Biegeträger, Bogen und Rahmen: seitliche Auslenkung l/600 3.3.6

Figur 18 Obergurt des Nagelbrettbinders (Fachwerkträgers) eines Flachdaches in seitlich stark verformtem Zustand.

Obwohl bei der Messung am bestehenden Tragwerk auch eine Verformung infolge der vorhandenen Einwirkungen (z.B. Eigen- und Auflast) mitgemessen wird, kann als seitliche Vorkrümmung näherungsweise die bei der Zustandserfassung in Bauteilmitte gemessene Abweichung von der Geraden angenommen werden. Räumliche Stabilisierung und Verbände Bei Berechnungen zur Stabilisierung von Bauteilen durch Einzelabstützungen, Träger, Verbände oder Beplankungen gemäss Norm SIA 265:2012 Ziffer 5.8 sind die entsprechenden Begrenzungen bezüglich der Schiefstellungen und der seitlichen Vorkrümmungen zu beachten. Als seitliche Vorkrümmung kann näherungsweise die bei der Zustandserfassung in Bauteilmitte gemessene Abweichung von der Geraden angenommen werden. Bei historischen Holztragwerken ist der Stabilität einiger typischer Tragsysteme besondere Beachtung zu schenken. Dies ist speziell bei Dachtragwerken mit der häufig anzutreffenden Form des liegenden Binders der Fall. Der liegende Binder kann mit einem Sprengwerk in trapezartiger Form verglichen werden. Unter asymmetrischer Einwirkung ist das Verhalten dieses Tragwerks weitgehend von der Wirksamkeit der Büge, der Mitwirkung der Sparren und einer allenfalls vorhandenen horizontalen Halterung des Spannriegels abhängig. Ein Fallbeispiel mit weitergehenden Erläuterungen dazu ist in [59] dargestellt. 3.3.7

3.3.8

Verbindungen

3.3.8.1 Verminderungen des Tragwiderstandes Die Auswirkungen von Schädigungen sind generell als Verminderungen des Tragwiderstandes der Verbindungen bei der Ermittlung der Überprüfungswerte zu berücksichtigen. Dies betrifft insbesondere: • Risse infolge Spaltwirkung der Verbindungsmittel • Schwindrisse im Verbindungsbereich • Schädigungen infolge von Überbeanspruchungen des Holzes (Eindrückungen, Stauchungen, Längs-, Schub-, Abscher- und Querzugrisse) • Schädigungen infolge von Überbeanspruchungen der Verbindungsmittel (plastische Verformungen, Risse) • Auflösung des Klebverbundes (Delaminierung) • Querschnitts- und Festigkeitsminderungen des Holzes infolge Pilz- und Insektenbefalls • Querschnitts- und Festigkeitsminderungen der Verbindungsmittel infolge Korrosion 3.3.8.2 Zimmermannsmässige Holzverbindungen Wegen der grossen Vielfalt der zimmermannsmässigen Holzverbindungen und aufgrund der Eingaben im Rahmen der internen Vernehmlassungen verzichtete die Arbeitsgruppe SIA 269/5 letztlich darauf, spezifische Nachweise für die Verbindungen in der Norm SIA 269/5 einzuführen. Grundlagen zur Modellbildung und Nachweise für typische Verbindungen wie beispielsweise die Zapfenverbindungen sind unter anderem in [23, 25, 40, 60, 61, 62] verfügbar. 3.3.8.3 Stabdübelverbindungen Norm SIA 164:1981/92 Vor dem Inkrafttreten der Norm SIA 265:2003 wurden die damals so genannten Passbolzen verbindungen nach den Bestimmungen der Norm SIA 164:1981/92 [28] bemessen. Die zulässige Belastung der Passbolzen beruhte dabei auf einem empirischen Tragmodell, das basierend auf Versuchen an zweischnittigen Holz-Holz-Verbindungen ermittelt wurde. Bei Stahlblech-Holz-Verbindungen durften die zulässigen Belastungen generell um 10 % erhöht werden. Mit diesem Ansatz konnte das Tragverhalten von unterschiedlichen Ausführungen der Verbindungen (Holz-Holz- und Stahl-Holz-Verbindungen) nicht differenziert erfasst werden.

24 Erhaltung von Holztragwerken

Lignum-Holzbautabellen 2 (1990) [63] Basierend auf einem starr-plastischen Ansatz wurde in den 1980er Jahren ein Tragmodell entwickelt, das die verschiedenen Versagensarten einer Passbolzenverbindung beschreibt. Damit konnten folgende Einflüsse auf das Tragverhalten einer Passbolzenverbindung berücksichtigt werden: • die Auslegung der Verbindung: Holz-Holz Verbindungen, Stahl-Holz-Verbindungen mit aussenliegenden oder innenliegenden Stahllaschen • die Lochleibungsfestigkeit des Holzes • die Festigkeit der Verbindungsmittel Die Tabellenwerte der Lignum-Holzbautabellen 2 (1990), S. 32–35 [63], beruhten auf diesem Tragmodell. Insbesondere für mehrschnittige Verbindungen mit innenliegenden Stahllaschen und Passbolzen aus hochfestem Stahl konnten im Vergleich zur Norm SIA 164:1981/92 bedeutend höhere zulässige Belastungen angesetzt werden. Allerdings sind die tabellierten Werte in den Lignum-Holzbautabellen 2 (1990) gemäss heutigem Wissensstand aus folgenden Gründen zu hoch angesetzt:

Figur 19 Zulässige Belastung eines Passbolzens aus Stahl Fe 360 mit Durchmesser 12 mm, aus [65].

6.0

zulässige Belastung Fs [kN]

• Spätere Untersuchungen zeigten, dass diese hohen Tragwiderstände nur für das einzelne Verbindungsmittel gelten. Bei einer Verbindung mit mehreren Passbolzen in Kraftrichtung hintereinander muss der Tragwiderstand infolge Aufspaltens des Holzes reduziert werden. In der Norm SIA 265 wird diese Abminderung mit dem Reduktionsbeiwert kred erfasst. • Für zweischnittige Verbindungen mit einem innenliegenden Blech und für die Seitenhölzer von mehrschnittigen Verbindungen entsprechen die Tabellenwerte in gewissen Schlankheits bereichen nicht dem Tragmodell, weil die Berechnung der Tabellenwerte fehlerhaft ist. Die Figur 19 verdeutlicht diesen Fehler; darin sind als Beispiel die Tabellenwerte und das Trag modell für einen Passbolzen aus Stahl Fe 360 mit einem Durchmesser von 12 mm in einer zweischnittigen Verbindung mit einem innen liegenden Blech aufgetragen. Die Normenkommission SIA 265 hat im Februar 2008 in Form einer Mitteilung [64] auf diesen Sachverhalt aufmerksam gemacht. Ob bei bestehenden Tragwerken mit Passbolzenverbindungen, die gemäss diesen Lignum-Holzbautabellen 2 (1990) bemessen wurden, ein Sicherheitsrisiko besteht, kann nur über eine Nachrechnung mit aktualisierten Überprüfungswerten (Einwirkungen, Baustoffeigenschaften, Geometrie der Verbindung) abgeklärt werden. b

5.0 4.0 3.0 Tragmodell

2.0

Tabellenwerte

1.0 0.0 0

100 Holzdicke a m [mm]

150

200

as t as a m = b-t

25 Erhaltung von Holztragwerken

Norm SIA 265:2003 Mit der Ablösung der Norm SIA 164:1981/92 durch die Norm SIA 265:2003 wurden auch die Regelungen für die Stabdübelverbindungen verändert. Die Grundlagen dazu sind in [66] erläutert. Bei der Überprüfung der nach Norm SIA 164:1981/92 ausgeführten Verbindungen wird auffallen, dass der Mindestabstand der Stabdübel untereinander in Faserrichtung von 6 d neu auf 7 d vergrössert wurde. Der Überprüfungswert des Tragwiderstandes darf für Verbindungen mit einem Mindestabstand der Stabdübel untereinander in Faserrichtung von 6 d bei rissfreiem Holz im Verbindungsbereich trotzdem gemäss Norm SIA 265:2012 ermittelt werden, wenn dabei der Reduktionsfaktor kred für den effektiv vorhandenen Abstand der Stabdübel untereinander in Faserrichtung des Holzes berücksichtigt wird. Falls der Abstand zum beanspruchten Hirnholzende (Rand) parallel zur Faserrichtung gemäss Norm SIA 265 nicht eingehalten ist, ist der Tragwiderstand der Verbindung durch das lokale Versagen in diesem Bereich (Aufspalten, Abscheren) begrenzt. Der Arbeitsgruppe SIA 269/5 ist kein allgemeingültiges Tragmodell bekannt, das diesen Fall abdeckt. Figur 20 Mit je einem Holzstift gesicherte Anschlüsse der Strebe und des Riegels an einen Hängepfosten, aus [25].

Norm SIA 265:2012 Im Rahmen der Teilrevision wurden erkannte Fehler redaktioneller sowie technischer Art korrigiert und die Norm SIA 265 auf den aktuellen Stand der Technik gebracht. Die Grundlagen dazu sind in [67] erläutert. Für die stiftförmigen Verbindungsmittel werden die Ansätze der charakteristischen Lochleibungsfestigkeit des Holzes, des charakteristischen Fliessmomentes (plastischer Biegewiderstand) der Verbindungsmittel und des Reduktionsbeiwertes bei mehreren Verbindungsmitteln in Kraftrichtung hintereinander den Regelungen im Eurocode 5 bzw. in der Norm DIN 1052 weitgehend angeglichen. Bei den spezifischen Bemessungsregeln und Nachweisen für die Stabdübelverbindungen bestanden die Ziele einer Verbesserung der Anwendungssicher heit der Normbestimmungen und der Anpassung der Bemessungswerte an das Niveau der Norm DIN 1052:2008-12 [60]. Unter Beibehaltung der Form des bisherigen Ansatzes wurde ein ‹vereinfachtes› Verfahren für die Berechnung des Bemessungswertes des Tragwiderstandes eingeführt. Ein alternatives ‹genaueres› Verfahren im Anhang soll in besonderen Fällen eine Optimierung der Bemessung ermöglichen und dabei in der Anwendung immer noch einfacher sein als die Berechnung der Bemessungswerte im Eurocode 5 [49] und das ‹genauere› Berechnungsverfahren in der Norm DIN 1052:2008-12. 3.3.8.4 Holzstiftverbindungen Bei Holz-Holz-Verbindungen in historischen Tragwerken dienen Holzstifte oftmals zur konstruktiven Lagesicherung und zur Übertragung von Zugkräften bei vorwiegend druckbeanspruchten Bauteilen. Für einzelne auf Abscheren beanspruchte Holzstifte in Holz-Holz-Verbindungen wurde auf der Grundlage von [60, 68] in der Norm SIA 269/5 Anhang B ein Tragsicherheitsnachweis eingeführt. Verbindungen mit mehreren Holzstiften sind bei historischen Tragwerken eher unüblich, und über das Zusammenwirken mehrerer Holzstifte lagen keine Untersuchungen vor. Darum beschränkt sich der Nachweis auf einen Holzstift. Holzstifte haben oft keine runde Querschnittsform; in vielen Fällen kann aber der Nachweis näherungsweise mit einem runden Ersatzquerschnitt geführt werden.

26 Erhaltung von Holztragwerken

3.4 Zustandsbeurteilung [5] Die Zustandsbeurteilung bewertet den Zustand des Tragwerks als Gesamtes oder von einzelnen Bauteilen und beinhaltet eine Abschätzung der weiteren Zustandsentwicklung. Die Beurteilung umfasst die Tragsicherheit, die Gebrauchstauglichkeit, die Dauerhaftigkeit und die Robustheit. Bei der Robustheit sind die Folgen von Schädigungen infolge aussergewöhnlicher Einwirkungen oder Umwelteinflüsse auf die Tragfähigkeit und die Stabilität des Tragwerks zu untersuchen. Es ist abzuklären, ob sich ein Versagen mit grossen Verformungen ankündigt und dadurch rechtzeitig festgestellt werden kann. Ist eine Zustandsbeurteilung nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit möglich, kann die Massnahmenplanung mit bestimmten akzeptierten Risiken, einer Prognose des Verhaltens sowie der Festlegung entsprechender Grenzwerte samt zugehörigen Überwachungs- und Sicherheitsmassnahmen verbunden werden (entsprechend der Beobachtungsmethode gemäss der Norm SIA 260). Die Zustandsbeurteilung beruht üblicherweise auf einer quantitativen Analyse der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit mittels deterministischen Nachweises. 3.4.1 Quantitative Analyse Bei der quantitativen Analyse der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit ist festzustellen, ob die entsprechenden deterministischen (oder probabilistischen) Nachweise erfüllt sind. Die Wahl des Tragmodells und der Einfluss der massgebenden Parameter auf das Ergebnis des Nachweises sind zu überprüfen. Kann eine genügende Tragsicherheit nicht nachgewiesen werden, ist zu beurteilen, ob sich der massgebende Versagensmechanismus vor Erreichen des Tragwiderstands ankündigt. Weiter ist abzuschätzen, ob eine zusätzliche, detaillierte Überprüfung neue Erkenntnisse liefern kann. 3.4.2 Empirische Analyse Eine empirische Analyse darf dann vorgenommen werden, wenn der deterministische oder der probabilistische Nachweis der Tragsicherheit nicht oder nicht ausreichend zuverlässig erbracht werden kann. Bei einer empirischen Analyse darf eine genügende Tragsicherheit vermutet werden, wenn alle folgenden Bedingungen erfüllt sind: • Es sind keine Schädigungen und Mängel feststellbar, welche die Tragfähigkeit mindern. • Das Tragwerk hat über eine längere Nutzungs dauer ein befriedigendes Tragverhalten gezeigt. • Ähnliche Erfahrungen mit dem Tragverhalten von vergleichbaren Tragwerken liegen vor. • Für die Restnutzungsdauer sind keine Änderungen der Nutzung vorgesehen. • Das Risiko eines Tragwerksversagens und dessen Folgen können als akzeptierbar eingestuft werden.

Falls eine genügende Tragsicherheit aufgrund einer empirischen Analyse vermutet wird, sind ergänzende Sicherheitsmassnahmen zu treffen. Diese sind gemäss folgenden Kriterien objektspezifisch festzulegen: • Bedeutung des Bauwerks und Schadenpotential • Art des Tragwerksversagens (mit/ohne Ankündigung) • Überwachbarkeit des Tragverhaltens • Kontrollierbarkeit der Nutzung • Kosten-Risiko-Überlegungen • Möglichkeiten der Schadenbegrenzung Als ergänzende Sicherheitsmassnahmen sind in Betracht zu ziehen: • Beschränken der Nutzung und Begrenzen der Restnutzungsdauer • Begrenzen von Nutzlasten (gegebenenfalls durch konstruktive Massnahmen) • Überwachen des Tragverhaltens (Kontrollmessung, Zwischeninspektion) • permanentes oder periodisches Überwachen der Nutzung • Einrichten von automatischen Warn- und Sicherungsanlagen • Vorbereiten von Notfallmassnahmen • Erarbeiten von Alarmdispositionen • Einführen von Evakuationsplänen 3.4.3 Sichernde Sofortmassnahmen Sichernde Sofortmassnahmen sind umzusetzen, wenn die Sicherheit offensichtlich nicht gewährleistet ist. Als sichernde Sofortmassnahmen sind in Betracht zu ziehen: • Beschränken der Nutzung • bauliche Sofortmassnahmen, beispielsweise Abstützung und Unterspriessung des Tragwerks • Intensivieren der Überwachung • Ausserbetriebnahme und Absperrung des Bauwerks • Alarmieren gefährdeter Personen • Evakuieren gefährdeter Personen und Sachgüter

27 Erhaltung von Holztragwerken

3.4.4 Prognose der Zustandsentwicklung Die Prognose der Zustandsentwicklung beinhaltet Angaben zur voraussichtlichen Entwicklung des Zustands des Tragwerks sowie der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit für die in der Nutzungsvereinbarung festgelegte Restnutzungsdauer. Dabei werden die voraussehbaren Veränderungen der Einwirkungen, der Tragwiderstände und des Tragverhaltens unter Einbezug möglicher Schädigungsmechanismen berücksichtigt. Die Prognose der Zustandsentwicklung hinsichtlich der Dauerhaftigkeit des Holzes kann qualitativ entsprechend der Zuordnung der Bauteile in Gefährdungsklassen im Rahmen der Zustandserfassung gemäss der Empa/Lignum-Richtlinie ‹Holzschutz im Bauwesen› [39] und dem Vergleich der darin für die Gebrauchsklasse empfohlenen und der effektiv vorhandenen Schutzmassnahmen vorgenommen werden. Die Norm SN EN 335-1 [41] unterscheidet vier für die Schweiz relevante Gebrauchsklassen für verbautes Holz. In den Holzbautabellen HBT1 (2012) [40] ist dazu eine Übersicht enthalten, siehe Figuren 23 und 24. Massgebend für die Einteilung sind die Holzfeuchtigkeit und die Dauer ihrer Einwirkung.

Figur 21 Richtwerte für die Nutzungsdauer der Hölzer mit unterschiedlicher natürlicher Dauerhaftigkeit für verschiedene Lagen eines Bauteiles.

Lage des Bauteiles im Freien mit ständigem Erdkontakt im Freien ohne ständigen Erdkontakt im Freien regengeschützt unter Dach

Für die zeitliche Abschätzung sind in der Figur 21 Richtwerte für die Nutzungsdauer in Abhängigkeit der natürlichen Dauerhaftigkeit einer Holzart für verschiedene Lagen eines Bauteiles zusammengestellt. Bei anderer Bauteillage mit Feuchtebeanspruchung liegen die Nutzungsdauern je nach Detailausbildung etwa in gleichen Grössenordnungen. Diese Richtwerte wurden in der Norm SIA 269/5 basierend auf [69, 70] und den Rückmeldungen im Vernehmlassungsverfahren festgelegt. In der Figur 22 ist die natürliche Dauerhaftigkeit (Dauerhaftigkeitsklasse) einheimischer Holzarten angegeben. Bei Schädigungen infolge Pilz- und Insektenbefalls sind die Diagnose und die Prognose einer weiteren Schadenausbreitung gemäss der Empa/Lignum-Richtlinie ‹Holzzerstörende Pilze und Insekten; Analyse, Prognose, Bekämpfung› [47] durchzuführen.

Richtwerte für die Nutzungsdauer in Jahren1) von Hölzern der Dauerhaftigkeitsklasse 1 2 3 4 5 über 25 15–252) unter 5 unter 5 unter 5 über 502)

40–502)

25–402)

12–252)

unter 5

unbegrenzt2)

bis 202)

1) unter Berücksichtigung der Regeln des konstruktiven Holzschutzes (Konstruktionsdetails, Verbindungen usw.), siehe Norm SIA 265 Ziffern 7.1 und 7.2 2) Bei ungünstiger Situation (Detailausbildung, Klima, Oberflächenbehandlung usw.) kann die Nutzungsdauer wesentlich kürzer sein.

Figur 22 Natürliche Dauerhaftigkeit einheimischer Holzarten (Dauerhaftigkeitsklassen) nach SN EN 335-2 [42].

Holzart Fichte Tanne Lärche Douglasie Kiefer Buche Esche Edelkastanie Eiche

Natürliche Dauerhaftigkeit1) einheimischer Holzarten Holzzerstörende Pilze Hausbock 4 SH 4 SH 3–4 S 3–4 S 3–4 S 5 D 5 D 2 D2) 2 D

1) Natürliche Dauerhaftigkeit gegen Pilze: 1 = sehr dauerhaft bis 5 = nicht dauerhaft Das Splintholz aller Holzarten wird der Dauerhaftigkeitsklasse 5 zugeteilt. Klasse 1 nur bei fremdländischen Nutzholzarten Natürliche Dauerhaftigkeit gegen Insekten: D = dauerhaft S = anfällig SH = Kernholz anfällig 2) Anfällig auf den Bockkäfer Hesperophanes cinereus

Anobium SH SH S S S S S S S

28 Erhaltung von Holztragwerken

Figur 23 Richtwerte für die Nutzungsdauer der Hölzer mit unterschiedlicher natürlicher Dauerhaftigkeit für verschiedene Lagen eines Bauteiles nach [39] aus [40].

Gebrauchsklassen bei verbautem Holz mit Art der Gefährdung und Anwendungsempfehlung für Konstruktionen mit oder ohne chemischen Holzschutz Allgemeine Gebrauchs- AnwendungsArt der Anwendungsempfehlung Gebrauchsklasse bereich Gefährdung bedingungen und Holzfeuchte Variante 1 Variante 2 ohne chemischen mit chemischem Holzschutz: Holzschutz: natürliche Dauerhaf- Lignum-Prüfzeichen tigkeit der Holzart1) und Schutzklasse2) dauernd trocken 0 Bauteile in keine 1–5 – Holzfeuchte zentral beheizten, um 10 % bewohnten Räumen abgedeckt 1.1 einsehbare und Insekten 1–5 – (trocken), leicht kontrollierbare ohne Erdkontakt Konstruktionshölzer Holzfeuchte 10–18 % 1.2 nicht einsehbare Insekten D, {S, SH} Iv und schwer P1 kontrollierbare Konstruktionshölzer abgedeckt 2.1 Nassräume, rel. Befall durch 1–5 B (aber Risiko einer Luftfeuchtigkeit Schimmelpilze und wenn schwer und wenn schwer Befeuchtung), teils über 70 % holzzerstörende kontrollierbar: kontrollierbar ev. ohne Erdkontakt Pilze ist nicht 1–3, (4,5) P, F Holzfeuchte auszuschliessen P1 ev. P2 gelegentlich > 20 % 2.2 kleine Querschnitte keine Fäulnis, 1–5 ev. B im Freien unter Dach Bläuepilze P1 ev. P2 (Verkleidungen)

nicht abgedeckt, ohne Erdkontakt Holzfeuchte häufig > 20 %

2.3

mittlere bis grosse Querschnitte im Freien unter Dach, (Konstruktionsholz)

keine Fäulnis, Bläue- und Schimmelpilze, Insekten

1–4

B, Iv P1

2.4

in nicht belüfteten Kellern kleine Querschnitte im Freien (Verkleidungen, Zaunlatten usw.)

Fäulnis, Insekten

1, 2, (3), {4,5}

geringe Fäulnis gefahr, sofern das Wasser ablaufen kann; Bläuepilze, Verwitterung Fäulnis, Bläuepilze, Insekten, Verwitterung Fäulnis durch holzzerstörende Pilze (inkl. Moderfäule)

1, 2, (3), {4,5}

B, Iv P2 B, W P3 ev. P2

3.1

3.2

im Kontakt mit Erde oder Wasser Holzfeuchte ständig > 20 %

mittlere bis grosse Querschnitte im Freien (Konstruktionsholz) Masten, Schwellen, Pfähle, Verbauungen, Holz im Wasser

1, 2, (3), {4,5}

P, B, Iv, W P4 ev. P2/3

1, (2), {3}, D

P, Iv, W, ev. E je nach Einsatzbereich P4 bis P8

1) Klassierung der natürlichen Dauerhaftigkeit von Holzarten, siehe Figur 22: 1 = grösste bis 5 = geringste natürliche Dauerhaftigkeit ( ) = Natürliche Dauerhaftigkeit in der Regel ausreichend, aber unter bestimmten Gebrauchsbedingungen kann eine Behandlung empfehlenswert sein. { } = abhängig vom Einsatzgebiet, den Anforderungen an die Standdauer, dem Klima, der Exposition usw. D = dauerhaft gegen Insekten. 2) Erläuterungen zu den Lignum-Prüfzeichen (Wirkstoffe) und den Schutzklassen P1–P8 (Eindringtiefe) siehe in [40].

29 Erhaltung von Holztragwerken

Figur 24 Beispiele für die Anwendungsbereiche und ihre Gebrauchsklassen nach [39] aus [40]. 1.1 2.2

1.2 0

2.2

3.1

2.3

3.1

2.1 0

3.2

2.4 4

3.5 Massnahmenempfehlung [5] Die Massnahmenempfehlung bildet die Basis für den Grundsatzentscheid des Werkeigentümers über das weitere Vorgehen. Die Massnahmenempfehlung kann folgende Optionen beinhalten: • Akzeptieren des bestehenden Zustands • sofortige Korrektur des bestehenden Zustands mit sichernden Sofortmassnahmen • ergänzende Sicherheitsmassnahmen • Durchführen einer (weiteren) detaillierten Überprüfung • Ändern der Überwachung und Instandhaltung • Instandsetzungs-, Erneuerungs- und/oder Veränderungsmassnahmen • Ersatz des gesamten Tragwerks oder Ausserbetriebnahme einzelner Teile davon • Rückbau Die Massnahmenempfehlung ist selbstverständlich unter Berücksichtigung der Machbarkeit zu erarbeiten, siehe Kapitel 4 und 5. Dazu sind allenfalls auch Vorabklärungen mit der Brandschutzbehörde und bei geschützten Bauwerken mit der zuständigen Fachstelle der Denkmalpflege unumgänglich.

2.3

30 Erhaltung von Holztragwerken

4 Massnahmenplanung 4.1 Einleitung Die Massnahmenplanung nach einer Überprüfung beruht auf dem Grundsatzentscheid des Werkeigentümers über die vorgesehene Nutzung des Tragwerkes und über das weitere Vorgehen. Im Rahmen der Massnahmenplanung sind auf die Restnutzungsdauer ausgerichtete betriebliche und/oder bauliche Erhaltungsmassnahmen zu definieren [5]. Zu den betrieblichen Erhaltungsmassnahmen gehören die Überwachung und die Instandhaltung gemäss dem Überwachungs- und dem Unterhaltsplan. Bauliche Erhaltungsmassnahmen werden auf der Grundlage der Massnahmenempfehlung im Rahmen

der Massnahmenplanung projektiert und dann ausgeführt. Dabei sind die Anforderungen der Denkmalpflege, des Wärme-, Schall- und Brandschutzes sowie bei Holztragwerken des Holzschutzes zu berücksichtigen. Wie Neubaumassnahmen werden bauliche Erhaltungsmassnahmen phasenweise projektiert. Die erste Phase wird als Massnahmenkonzept bezeichnet und entspricht der Phase Vorprojekt gemäss SIA-Leistungsmodell LM 112. Die zweite Phase, das Massnahmenprojekt, entspricht der Phase Bauprojekt gemäss SIA-Leistungsmodell LM 112 [94].

4.2 Massnahmenkonzept Im Rahmen des Massnahmenkonzeptes werden insbesondere Lösungsmöglichkeiten im Sinne von Erhaltungsvarianten ausgearbeitet und bewertet. Am Schluss steht der Entscheid des Werkeigentümers über die weiterzuverfolgende Erhaltungsvariante. Das Massnahmenkonzept ist in einem Bericht festzuhalten, der in der Regel folgende Elemente enthält:

• Veranlassung, Zielformulierung, Abgrenzung • Grundlagen der Variantenstudie • Beschreibung der Erhaltungsvarianten und ihrer Machbarkeit • Kriterien für den Variantenvergleich • Beschreibung und Begründung der optimalen empfohlenen Erhaltungsvariante • zusätzlich durchzuführende Abklärungen im Rahmen der nächsten Projektierungsphase • Angaben zum Betrieb und zu Nutzungs beschränkungen während der Ausführung der Erhaltungsmassnahmen [94]

4.3 Massnahmenprojekt Im Rahmen des Massnahmenprojektes werden insbesondere ein genehmigungs- und ausführungsfähiges Projekt der gewählten Erhaltungsvariante erarbeitet, die dazugehörigen Kosten ermittelt und der für die Ausführung erforderliche Terminplan erstellt. Am Schluss steht der Grundsatzentscheid des Werkeigentümers betreffend Umsetzung des Massnahmenprojektes. Das Massnahmenprojekt ist in einem Bericht festzuhalten, der in der Regel folgende Elemente enthält:

• Auftrag, Zielformulierung und Vorgaben aus dem Massnahmenkonzept • Beschreibung und Begründung der gewählten Erhaltungsvariante • Beschreibung der Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit • Nutzung während der Ausführung der Erhaltungsvariante • Aussagen zur Verhältnismässigkeit der Erhaltungsvariante • Beschrieb der beibehaltenen und allfällig neu entstehenden materiellen und kulturellen Werte • Projektorganisation, Bauprogramm und Kosten • Angaben zur Qualitätssicherung bei der Ausführung [94]

31 Erhaltung von Holztragwerken

4.4 Massnahmenplanung bei Baudenkmälern, historischen Bauten 4.4.1 Einleitung Erhaltungsmassnahmen bei historischen Bauten müssen unter Berücksichtigung der Charta von Venedig [74], die als Grundlage für den Umgang mit historischer Bausubstanz anerkannt ist, geplant und ausgeführt werden. In der Regel übernimmt ein Planungsteam aus Fachleuten der Denkmalpflege, Architekten, Ingenieuren und weiteren Spezialisten die Aufgabe der Massnahmenplanung bei Baudenkmälern. Die Fachstelle definiert, wie die historische Substanz zu erhalten und wie mit ihr umzugehen ist. Sie ist für die planerischen Entscheide gemeinsam mit der Bauherrschaft und den beteiligten Planern verantwortlich [21]. Die anspruchsvolle Aufgabe erfordert vom ganzen Team die nötige Erfahrung im Umgang mit historischen Bauten und die Kenntnis der Aufgaben und Grundsätze der Denkmalpflege. 4.4.2

Rollenverteilung in der schweizerischen Denkmalpflege

Private und öffentliche Eigentümer Die hauptsächliche Verantwortung für die Erhaltung von Baudenkmälern kommt den privaten und öffentlichen Eigentümern zu [21]. Privatrechtliche Organisationen Zahlreiche privatrechtliche Organisationen tragen auf nationaler, regionaler oder lokaler Ebene wesentlich zum Verständnis für die Anliegen der Denkmalpflege bei. Diese Organisationen sind politisch unabhängig und sind unter gewissen Voraussetzungen legitimiert, gegen Verfügungen der Behörde Beschwerde einzureichen [21]. Kantone Gemäss Artikel 78 der Bundesverfassung sind die Kantone für den Natur- und Heimatschutz zuständig. Dies umfasst den Schutz von Landschaften, Ortsbildern, geschichtlichen Stätten sowie Natur- und Kulturdenkmälern, somit auch die Aufgaben der Archäologie und der Denkmalpflege. Die hierfür geschaffenen kantonalen Fachstellen sorgen für den Vollzug des Verfassungs- und Gesetzesauftrages und sind verantwortlich für die Massnahmen der Denkmalpflege wie Inventarisierung, Begleitung der denkmalpflegerischen Massnahmen, Beitragswesen, Archivierung und Öffentlichkeitsarbeit. Die Kantone können Fachkommissionen einsetzen, welche ihre Verantwortung an kommunale Fachstellen delegieren können.

Bei Objekten, die unter Bundesschutz stehen und vom Bund finanziell unterstützt werden, arbeiten die Kantone mit dem Bundesamt für Kultur BAK zusammen [21]. Bund Das BAK ist die Fachstelle des Bundes für Denkmalpflege, Archäologie und Ortsbildschutz. Es ist verantwortlich für die Berücksichtigung der denkmalpflegerischen Aspekte bei der Erfüllung der Aufgaben des Bundes. Der Bund unterstützt den Heimatschutz und die Denkmalpflege mit finanziellen Beiträgen an die Erhaltung, den Erwerb, die Pflege, die Erforschung und Dokumentation von schützenswerten Ortsbildern, geschichtlichen Stätten und Kulturdenkmälern [21]. Eidgenössische Kommission für Denkmalpflege EKD Die EKD ist eine beratende Fachkommission des Bundes. Sie berät das Departement des Innern in Fragen der Archäologie, Denkmalpflege und des Ortsbildschutzes und erstellt Gutachten zuhanden der Behörden, wenn ein Objekt bei Erfüllung einer Bundesaufgabe beeinträchtigt werden könnte [21]. Aufgaben und wichtige Grundsätze der Denkmalpflege Denkmalpflege heisst Denkmäler pflegen, bewahren, erhalten. Das Denkmal soll in seiner möglichst vollständig überlieferten Materie mit all seinen Zeitspuren erhalten werden. Zur Authentizität des Denkmals können auch spätere Veränderungen gehören. Die Instandhaltung von Baudenkmälern, das heisst die regelmässige Pflege und der regelmässige Unterhalt des denkmalpflegerisch wichtigen Bestandes, ist die einfachste, schonendste und meist auch kostengünstigste Massnahme zur Erhaltung desselben. Die Instandsetzung von Baudenkmälern beinhaltet Massnahmen der Konservierung und Sicherung, Reparatur (Restaurierung) und Renovierung. Instandsetzungsmassnahmen sind oft infolge mangelnder oder fehlender Instandhaltung erforderlich. Alle Instandsetzungsmassnahmen sind auf ein Höchstmass an Reversibilität auszurichten, das heisst, es sind Massnahmen zu ergreifen, die zu einem späteren Zeitpunkt rückgängig gemacht werden können, ohne dass an der materiellen Substanz eine Veränderung zurückbleibt [21], [72]. 4.4.3

32 Erhaltung von Holztragwerken

4.4.4

Instandsetzungskonzepte bei Baudenkmälern

Konservierung Konservieren heisst bewahren, erhalten. Konservieren ist oberster denkmalpflegerischer Grundsatz. Konservierungs- und Sicherungsmassnahmen haben das Ziel, den materiellen Bestand des Denkmals zu sichern und ohne wesentliche Eingriffe weiteren Substanzverlusten vorzubeugen. Konservatorische Massnahmen haben absoluten Vorrang vor allen anderen Massnahmen. Der materielle Bestand soll möglichst wenig verändert werden. Konservieren kann auch heissen, das Denkmal in einem fragmentarischen Zustand zu erhalten [73], [25]. Reparatur (Restaurierung) Die Funktion, die Nutzung oder der Gebrauchswert eines Baudenkmals erfordert oft auch eine über konservatorische Massnahmen hinausgehende Instandsetzung, die Reparatur oder die Renovierung. Reparieren, restaurieren heisst wiederherstellen. Bei der Reparatur werden im Anschluss an die Sicherung und Konservierung des originalen Bestandes punktuelle Schwachstellen und Schäden ausgebessert, neue Teile hinzugefügt, möglichst ohne den originalen Bestand zu schmälern. Bei Bauwerken unterscheidet man additive und reine Reparaturen. Bei der additiven Reparatur werden Schäden durch zusätzliche Bauglieder, die dem Bestand hinzugefügt werden, ausgeglichen. Mit der reinen Reparatur werden die Schäden im vorgegebenen historischen Bestand behoben. Bei diesem Verfahren erreicht man eine grössere funktionale, formale, materielle und bautechnische Homogenität am historischen Bestand, dies aber meist auf Kosten von Verlusten an der historischen Substanz. Die Reparatur bemüht sich um Schliessung und Ergänzung der Fehlstellen, welche die Gesamterscheinung und Nutzung beeinträchtigen [73], [25]. Renovierung Renovieren heisst erneuern. Diese Methode der Instandsetzung ist in der Denkmalpflege weit verbreitet und kommt vor allem zur Anwendung, wenn das Bauwerk umgenutzt wird. Die Renovierung zielt in besonderem Masse auf die ästhetische Einheit des Denkmals ab, im Sinne eines Wiederneumachens der äusseren Erscheinung. Im Erscheinungsbild wird eine geschlossene Form angestrebt. Damit das Renovieren als denkmalpflegerische Massnahme gilt, müssen denkmalpflegerische Grundsätze beachtet werden. Renovierungsmassnahmen haben grundsätzlich den gewachsenen Zustand des Denkmals mit allen historischen Schichten zu akzeptieren.

Die neuen Anforderungen müssen aus dem Bestand heraus und möglichst ohne Eingriffe in die historische Substanz entwickelt werden (additive Massnahmen). Die Veränderungen sollen jederzeit rückgängig gemacht werden können. Mit der Erneuerung wächst dem Bestand in seinem historischen Werdegang eine weitere Schicht hinzu. Dabei wird von heutigen Vorstellungen ausgegangen, die auf das mit der Zeit gewachsene Bauwerk übertragen werden. Eine Renovierungsmassnahme muss noch als Dienst am Original zu verstehen sein, welches in seiner Wirkung nicht beeinträchtigt und vor weiterer Gefährdung geschützt werden soll [73], [25]. Leitsätze zur Planung und Ausführung von Instandsetzungsmassnahmen bei Baudenkmälern Zusammenfassend ergeben sich die folgenden Leitsätze zur Planung und Ausführung von Instandsetzungsmassnahmen bei Baudenkmälern (Auszug aus [21] ‹Leitsätze zur Denkmalpflege in der Schweiz›): • Der überlieferte Bestand ist möglichst weitgehend zu erhalten. • Alle konservatorischen und restauratorischen Eingriffe sind auf ein Höchstmass an Reversibilität auszurichten. • Umfang und Tiefe eines Eingriffs sind möglichst klein zu halten. • Historische Elemente sollen instand gestellt, nicht ersetzt werden. • Das Denkmal ist so zu bewahren, dass die Spuren seines Alters erhalten bleiben. • Für die Konservierung/Restaurierung von Denk mälern sind Materialien und Anwendungs techniken zu verwenden, die sich bewährt haben. • Innerhalb des Planungsteams definiert die Fachstelle, wie die historische Substanz zu erhalten und wie mit ihr umzugehen ist. • Im Bewilligungsverfahren beurteilt die Fach stelle zuhanden der Entscheidbehörde die vorgesehenen Massnahmen. • Die schützenswerten Eigenschaften der Umgebung und die Wirkung des Denkmals sind zu erhalten. • Baunormen dürfen auf Denkmäler nicht ohne vertiefte Abklärung angewendet werden. Von Fall zu Fall ist abzuwägen, ob auf das Einhalten einer Norm ganz oder teilweise verzichtet werden muss oder ob das Normenziel durch andere geeignete Massnahmen erreicht werden kann. 4.4.5

33 Erhaltung von Holztragwerken

4.5 Brandschutz bei bestehenden Bauten 4.5.1 Vorschriften Mit den VKF-Brandschutzvorschriften BSV 2015, die am 1.1.2015 in Kraft getreten sind, werden neue Möglichkeiten der Holzanwendung für Neubauten, aber auch für bestehende Bauten eröffnet. Holzbauteile können neu in allen Gebäudekategorien und Nutzungen eingesetzt werden. Mit den neuen Vorschriften wird das bisherige Sicherheitsniveau im Personenschutz beibehalten; beim Sachwertschutz wird auf eine wirtschaftliche Optimierung gesetzt [76], was heisst, dass die Baukosten für Brandschutzmassnahmen tendenziell kleiner werden [75]. Gemäss Artikel 2.1 der VKF-Brandschutznorm (BSN) [2] gelten die Brandschutzvorschriften für neu zu errichtende Bauten und Anlagen sowie für solche Fahrnisbauten sinngemäss. Gemäss Artikel 2.2 der VKF-Brandschutznorm (BSN) sind bestehende Bauten und Anlagen verhältnismässig an die Brandschutzvorschriften anzupassen, wenn: a) wesentliche bauliche oder betriebliche Veränderungen, Erweiterungen oder Nutzungsänderungen vorgenommen werden b) die Gefahr für Personen besonders gross ist 4.5.2 Massnahmen Sehr oft sind bei älteren Gebäuden in Holzbauweise die heute gültigen Brandschutzvorschriften nicht eingehalten. Folglich sind Massnahmen zur Erreichung der Schutzziele notwendig. Dabei soll der Aufwand für Brandschutzmassnahmen (Schutzaufwand) in einem vernünftigen Verhältnis zu dem im Brandfall zu erwartenden Nutzen der Schutzmassnahmen stehen. Feuerschutztechnische Anpassungen bestehender Bauten, Anlagen und Einrichtungen sind soweit vorzunehmen, als sie für eine angemessene Verminderung der Feuerrisiken notwendig und zumutbar sind. Da korrekte Fluchtwege vor allem dem Personenschutz dienen, hat die Sanierung der Fluchtwege und damit ihre Anpassung an die gültigen Brandschutzvorschriften hohe Priorität. Brandschutzkonzepte Brandschutzkonzepte enthalten die zur Erreichung des Schutzzieles erforderlichen baulichen, technischen und organisatorischen Massnahmen. Die in den Brandschutzvorschriften verankerten Standardkonzepte (BSN Art. 10) [2] sind bei den meisten Neubauprojekten die einfachste und wirtschaftlichste Lösung. Bei feuertechnischen Anpassungen in bestehenden Bauten ist es oft sinnvoll, mit objektbezogenen Brandschutzkonzepten/Alternativkonzepten (BSN Art. 11) zu arbeiten. Dies erlaubt eine Berücksichtigung der speziellen Erfordernisse und Randbedingungen des Bestandes und gibt eine grössere Flexibilität in der Planung. Für die Festlegung eines optimalen Brandschutzkonzeptes bei bestehenden Bauten ist frühzeitig mit

der Brandschutzbehörde Kontakt aufzunehmen. Alternativkonzepte werden immer als Einzellösung beurteilt. Es muss ein Nachweis erbracht werden, welcher zeigt, dass die Schutzziele mit den alternativen Massnahmen erreicht werden. 4.5.3 Brandschutz in Baudenkmälern Die Regelungen für den Brandschutz in Baudenkmälern sind kantonal unterschiedlich. Schutzziele Baudenkmäler sind Bauten mit einzigartigem kulturellem Wert und können im Schadenfall nicht ersetzt werden. Es ist deshalb das Ziel, einerseits die historische Bausubstanz vor Zerstörung durch Feuer mittels Brandschutzmassnahmen wirksam zu schützen und anderseits die Bausubstanz durch die Brandschutzmassnahmen selbst nicht zu beeinträchtigen oder zu zerstören. Im Spannungsfeld zwischen Brandschutz und Denkmalpflege erfolgt die Festlegung der notwendigen Brandschutzmassnahmen bei Baudenkmälern in Abwägung der verschiedenen Schutzziele, Interessen und Randbedingungen durch die für den Brandschutz zuständige Behörde unter Beizug der Denkmalpflege und der Eigentümerschaft. Jedes Baudenkmal wird individuell beurteilt. Dabei soll die Verhältnismässigkeit der Massnahmen gewahrt werden. Brandschutzkonzept Bei Baudenkmälern gibt es selten Standardlösungen. Meist kommen Alternativkonzepte mit kompensatorischen Massnahmen zum Tragen. Organisatorische Brandschutzmassnahmen Die historische Bausubstanz wird durch organisatorische Massnahmen wie zum Beispiel Rauchverbote, beschränkte Personenbelegung oder Einschränkung von Nutzungen etc. am wenigsten oder gar nicht beeinträchtigt. Deshalb sollten im Sinne der Denkmalpflege die Möglichkeiten des organisatorischen Brandschutzes zuerst geprüft und ausgeschöpft werden, bevor weitere Massnahmen geplant werden. Dadurch können oft grössere Eingriffe in die Bausubstanz reduziert oder vermieden werden. Technische Brandschutzmassnahmen Technische Brandschutzmassnahmen sind zum Beispiel die Installation von Brandmelde- und Sprinkleranlagen oder Rauch- und Wärmeabzugsanlagen. Sie ermöglichen eine Verbesserung der Brandsicherheit mit relativ geringem Aufwand sowie die Kompensation von Normabweichungen in Bezug auf Feuerwiderstandsdauer oder Brandabschnittsbildung, so dass kaum bauliche Anpassungen und substanzschädigende Eingriffe nötig sind.

34 Erhaltung von Holztragwerken

Bauliche Brandschutzmassnahmen Oft ist die Ausführung baulicher Brandschutzmassnahmen wie der Einbau, die Erweiterung oder die Sanierung von Brandmauern und Brandabschnitten oder die Einrichtung von gesicherten Brandabschnitten und Fluchtwegen usw. erforderlich. Diese Eingriffe in den bestehenden Bau sind durch Zufügen baulicher Elemente zu lösen, welche später entfernt werden können, ohne Schäden zu hinterlassen. Wichtig ist deren sensible Einfügung in das Bauwerk. Die Ablesbarkeit der historischen Situation soll möglichst wenig

beeinträchtigt werden. Es ist deshalb eine Gestaltung der baulichen Massnahmen in zurückhaltenden, modernen Formen anzustreben. Bauliche Eingriffe in die historische Bausubstanz oder Teilabbrüche sollten vermieden werden. Um- oder Einbauten sollen soweit möglich an Stellen des Gebäudes erfolgen, die nicht empfindlich sind. Besonders bei baulichen Brandschutzmassnahmen ist die frühzeitige Einbindung der Denkmalpflege wichtig.

4.6 Erdbebenertüchtigung bei bestehenden Bauten Erdbebensicherheit von bestehenden Bauten Die Gefahr von Erdbeben in der Schweiz wurde lange unterschätzt. Die ersten Erdbebenbestimmungen wurden erst im Jahre 1970 in die Tragwerksnormen (Norm SIA 160:1970) aufgenommen. Aufgrund neuer Erkenntnisse im Erdbebeningenieurwesen und in der Seismologie wurden die Anforderungen zunächst in der Norm SIA 160:1989 und dann in der Norm SIA 261:2003 nochmals deutlich verschärft. Zirka 95 % des heutigen Gebäudebestandes wurden vor 2003 erstellt. Die alten Normen berücksichtigen Erdbeben nicht oder nur ungenügend. Gemessen an den heutigen Anforderungen weist deshalb ein gros ser Teil der bestehenden Bauten eine ungenügende Erdbebensicherheit auf [77]. 4.6.1

Figur 25 Verteilung des Gebäudebestandes nach Bauperioden (oben) und nach SIA-Normengenerationen (unten), basierend auf den Daten der Eidgenössischen Volkszählung aus dem Jahr 2000 [77] und [81].

300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0 vor 1 919

1 919– 1 945

1 945– 1960

1 961– 1970

1 971– 1980

1 981– 1990

1 991– 2000

1 ab 2004 5 % 2 1990–2003 16 % 3 1971–1989 24 % 4 bis 1970 55 %

Norm SIA 269/8 ‹Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben› Während bei Neubauten die Kosten für Erdbebenmassnahmen in der Regel tief sind, kann die Ertüchtigung von bestehenden Bauten gemäss den gültigen Tragwerksnormen SIA 260–266 zu erheblichen, gar zu unverhältnismässigen Kosten führen. Die Norm SIA 269/8 ‹Erhaltung von Tragwerken – Erdbeben› [14] ersetzte das Merkblatt SIA 2018 [22] und regelt die Erbebenüberprüfung bei bestehenden Bauten sowie die anzustrebende Erbebensicherheit bei der Ertüchtigung unter Berücksichtigung der Verhältnis mässigkeit [78]. Grundsätzlich ist für bestehende Gebäude der normengemässe Zustand mit Erfüllungsfaktor grösser gleich 1, wie für Neubauten, zu erreichen. Sind die Kosten für die dazu erforderlichen Ertüchtigungsmassnahmen unverhältnismässig, erlaubt die Norm SIA 269/8, ein niedrigeres Sicherheitsniveau zu akzeptieren. Es sind die am weitesten gehenden Teilmassnahmen, die noch verhältnismässig sind, zu planen und auszuführen. Das anzustrebende ‹verhältnismässige› Sicherheitsniveau (Erfüllungsfaktor) wird aufgrund eines risikobasierten Verfahrens bestimmt. Dabei wird die Verhältnismässigkeit der Erdbebenmassnahmen mit Hilfe der sogenannten Massnahmeneffizienz beurteilt (Norm SIA 269/8). Die Massnahmeneffizienz ist das Verhältnis der in Geldeinheiten bewerteten Risikoreduktion durch die Erdbebenmassnahmen zu den Kosten der Erdbebenmassnahmen [78]. Zur Begrenzung des Individualrisikos müssen aber die in der Norm definierten minimalen Erfüllungsfaktoren erreicht werden. Eine Ausnahmeregel gilt bei Bauten mit einem sehr kleinen Personenrisiko (Norm SIA 269/8). 4.6.2

35 Erhaltung von Holztragwerken

4.6.3 Erdbebenertüchtigungmassnahmen Die Planung und Umsetzung von Erdbebenertüchtigungsmassnahmen bei bestehenden Bauten sind anspruchsvolle Aufgaben. Sie erfordern vom Bauingenieur oft vertiefte und differenzierte Untersuchungen sowie Kenntnisse und Erfahrungen im Erdbebeningenieurwesen, damit eine möglichst hohe Effizienz der Erdbebenmassnahmen erreicht wird. Eine erbebengerechte Ertüchtigung sollte optimal auf das Zusammenspiel der drei Tragwerkseigenschaften Steifigkeit, Tragwiderstand und Verformungsvermögen abgestimmt sein. Das primäre Ziel der Ertüchtigung sollte die Korrektur der Hauptschwachstelle bezüglich des Erdbebenverhaltens sein [77]. In [77] und [81] sind die folgenden Strategien zur Erbebenertüchtigung beschrieben: • Regularität verbessern • Verstärken • Duktilität erhöhen • Schwächen • Erdbebeneinwirkung durch Dämpfung reduzieren • Masse reduzieren • Nutzung ändern In der Praxis kommen dann oft mehrere Strategien kombiniert zur Anwendung. Grundsätzlich gelten für bestehende Holzbauten die gleichen Konzepte für erdbebengerechtes Entwerfen und Konstruieren wie bei Neubauten. Erdbebenertüchtigung bei Holzkonstruktionen Da es sich bei Erdbebenbeanspruchungen um Trägheitskräfte handelt, sind dank der kleinen Masse von Holz die Erdbebeneinwirkungen bei Holzbauten in der Regel wesentlich kleiner als bei Massivbauten. Oft sind die vorhandenen Aussteifungssysteme aus aufgelösten oder flächigen Dach-, Decken- und Wandscheiben bei bestehenden Holzbauten für die Windund Erbebeneinwirkungen zu schwach dimensioniert. Bei einer erforderlichen Ertüchtigung des Aussteifungssystems ist die Regelmässigkeit des Tragwerks im Grundriss und Aufriss anzustreben, und das Steifigkeitszentrum soll möglichst nahe beim Massenzentrum sein [79]. Die Anschlüsse der Dach- respektive Deckenscheiben an die Wandscheiben müssen oft auch verstärkt werden, weil ihr Erfüllungsgrad ungenügend ist. Erdbebenbeanspruchungen sind zyklische Beanspruchungen, die in Verbindungen positive und negative Beanspruchungen ergeben. Zimmermannsverbindungen wie zum Beispiel Kontaktstösse, Zapfen und

Versätze, die nur Kräfte auf Druck übertragen können, müssen bei bestehenden Holzkonstruktionen so verstärkt werden, dass sie auch die Zugkräfte infolge von Erdbeben übernehmen können. Anschlüsse, Verbindungen und Verankerungen von Holzkonstruktionen sind generell bezüglich Lastumkehr bei Erdbeben zu überprüfen und wenn nötig zu verstärken. Die Verstärkungen der Anschlüsse und Verbindungen sind duktil auszubilden (mechanische Verbindungen mit hohem Verformungsvermögen), damit dort im Erdbebenfall allenfalls Energie dissipiert (in Wärme umgewandelt) werden kann. Vorhandene spröde Anschlüsse und Verbindungen und Bauteile mit querzugbeanspruchten Bereichen sind so zu ertüchtigen, dass sie nicht die schwächste Stelle in der Konstruktion sind und unter Erdbebeneinwirkung mit ausreichender Sicherheit nicht versagen [79]. Erdbebenertüchtigungsmassnahmen bei denkmalgeschützten Bauten Baudenkmäler und Kulturgüter sind Unikate und ein Teil unserer Identität. Deshalb geht es bei Baudenkmälern in erster Linie um den Schutz des Objektes, während bei ‹normalen› Bauten der Personenschutz im Vordergrund steht [80]. Baudenkmäler sind in besonderem Masse durch Erdbeben gefährdet, weil die Festigkeit ihrer Baustoffe und somit die Tragfähigkeit ihrer Tragstruktur infolge von Alterungsprozessen abnimmt. Zudem ging man bei diesen Bauten oft an die Grenzen der Bautechnik [80]. Baudenkmäler müssen im Vergleich zu ‹normalen› Bauten, die eine Norm-Lebensdauer von nur etwa 50 Jahren haben, viel längere Zeit unbeschadet überstehen. Ertüchtigungsmassnahmen sind deshalb auf stärkere Bemessungs-Erdbeben auszulegen. Entsprechende Regeln stehen zurzeit noch nicht zur Verfügung [80]. Die Erdbebensicherheit eines Baudenkmales kann auch aufgrund der überstandenen Erdbeben beurteilt werden. Bei baulichen Massnahmen zur Sicherung gegen Erdbebenschäden müssen die Leit- und Grundsätze der Denkmalpflege berücksichtigt werden (siehe Kapitel 4.4). Insbesondere ist der Grundsatz der Reversibilität zu beachten, und Eingriffe in die materielle Substanz des Baudenkmals sind zu vermeiden oder minimal zu halten. Zurzeit erarbeitet eine interdisziplinäre Arbeitsgruppe mit Vertretern der Denkmalpflege, der Architektur und des Erdbebenbeningenieurwesens unter der Leitung der Koordinationsstelle des Bundes für Erbebenvorsorge eine Wegleitung für die Praxis. 4.6.4

36 Erhaltung von Holztragwerken

4.7 Holzschutzmassnahmen bei bestehenden Bauten 4.7.1 Einleitung Voraussetzung und Grundlage für eine erfolgreiche Planung und Ausführung der Reparatur von durch Bewitterung, Pilze und Insekten entstandenen Schäden bei Holzkonstruktionen sind eine diesbezüglich detaillierte Zustandsaufnahme, eine Diagnose der Schadenursache und eine Prognose der Zustandsentwicklung, welche im Rahmen der Überprüfung gemacht werden. Dies gilt insbesondere bei durch Pilze und Insekten verursachten biologischen Schäden [47]. 4.7.2

Massnahmen und Vorgehen

Schadenursachen beheben Ursache für den Befall des Holzes durch Pilze und Insekten ist insbesondere eine zu hohe Feuchtigkeit über längere Zeit. Es sind deshalb bauphysikalische oder konstruktive Massnahmen zu treffen, welche eine stets trockene Konstruktion gewährleisten [47]. Bekämpfende Holzschutzmassnahmen Reichen bauphysikalische und/oder konstruktive Massnahmen nicht aus, um eine Weiterentwicklung der Schäden durch Pilze und Insekten zu verhindern, so sind zur Bekämpfung des echten Hausschwammes

oder von holzzerstörenden Insekten chemische oder thermische Behandlungen in Betracht zu ziehen. Die Bekämpfung mit chemischen und thermischen Verfahren erfordert grundlegende Kenntnisse und Erfahrungen. Sie muss daher durch qualifizierte Fachleute durchgeführt werden [47]. Schäden reparieren Die nötigen Reparaturarbeiten und Verstärkungsmassnahmen an der Holzkonstruktion sind vom Schädigungsgrad und der vorgesehenen Nutzung abhängig. Je nachdem, ob es sich um ‹normale› oder denkmalgeschützte Bauwerke handelt, können dabei unterschiedliche Instandsetzungskonzepte zum Tragen kommen. Vorbeugende Holzschutzmassnahmen Über vorbeugende Holzschutzmassnahmen, die auch für bestehende Bauten Gültigkeit haben, gibt die Lignatec-Publikation 1/1995 ‹Holzschutz im Bauwesen – Empa/Lignum Richtlinie› [39] Auskunft. Vorbeugende Massnahmen gegen holzzerstörende Pilze und Insekten sind in der Lignatec-Publikation 14/2001 ‹Holzzerstörende Pilze und Insekten› [47] beschrieben.

4.8 Schallschutzmassnahmen bei bestehenden Bauten 4.8.1 Einleitung Die Ansprüche der Bewohner und Nutzer von Hochbauten in Bezug auf den Schallschutz sowohl zwischen Wohn- und Nutzungseinheiten als auch gegen Aussenlärm sind gestiegen. Die Norm SIA 181:2006 ‹Schallschutz im Hochbau› [82], die die Schallschutzanforderungen bei Neubauten regelt, trägt dieser Tatsache Rechnung, indem die Anforderungen gegenüber der Vorgängerversion Norm SIA 181:1988 erhöht wurden. Oft sind deshalb besonders bei älteren Hochbauten, speziell bei Holzbauten, die heute gültigen Schallschutzvorschriften nicht eingehalten. Die Norm SIA 181:2006 gilt zwar für Neubauten, bei wesentlichen Erneuerungen (Renovationen) und Veränderungen von bestehenden Hochbauten gelten aber gemäss der Lärmschutzverordnung (Art. 32 Abs. 3) [83] grundsätzlich die gleichen Anforderungen wie bei Neubauten. Ist die Einhaltung der Anforderungen unverhältnismässig, so kann die Vollzugsbehörde auf Gesuch hin Erleichterungen gewähren [84]. 4.8.2 Schallschutz in bestehenden Holzbauten Im Holzbau können mit mehrschaligen Decken- und Wandkonstruktionen gleich hohe Schalldämmwerte mit wesentlich kleinerer Masse wie bei einschaligen Konstruktionen in der Massivbauweise erreicht werden. Wichtig ist dabei der schalltechnisch optimierte

und korrekte Aufbau der mehrschaligen Konstruktion. Dabei spielen insbesondere der Schalenabstand, das Schalenmaterial und die Steifigkeit der Verbindung der Schalen eine wichtige Rolle. Es sind ein möglichst grosser Schalenabstand, eine genügend grosse flächenbezogene Masse der Schalen und eine möglichst weiche Verbindung zwischen den Schalen (Entkoppelung) anzustreben [85]. Bei der Planung und Ausführung von schallschutztechnischen Massnahmen bei Wand-, Decken und Dachkonstruktionen in bestehenden Holzbauten kann man sich grundsätzlich an die Regeln halten, die auch für Neubauten gelten. Angaben betreffend den Schallschutz von Holzdecken sind in der Lignatec-Publikation 22/2008 ‹Schallschutz von Decken› [86] zu finden. Da die tragende Schicht auch ihren schallschutztechnischen Beitrag im Gesamtaufbau leistet, hängt die Wahl von Ertüchtigungs- oder Verstärkungsmassnahmen bei Decken- und Wandtragkonstruktionen oft auch von den Schallschutzanforderungen ab. Beispiel Verstärkungsmassnahme bei vorhandener Deckenbalkenlage: Wahl einer Holz-Beton-Verbundkonstruktion anstelle einer Holz-Holzwerkstoff-Verbundkonstruktion (Holzrippendecke).

37 Erhaltung von Holztragwerken

4.9 Wärme- und Feuchteschutz bei bestehenden Bauten 4.9.1 Einleitung Der Wärmeschutz bei bestehenden Bauten ist heute von wesentlicher Bedeutung. Zurzeit werden in der Schweiz etwa 30 % des Primärenergieverbrauchs für die Heizung von Gebäuden aufgewendet. Fast zwei Drittel der Energiebezugsflächen befinden sich in Wohngebäuden. Da knapp vier Fünftel aller Gebäude in der Schweiz vor 1990 erstellt wurden, ist bei den bestehenden Gebäuden ein grosses Energieeinsparungspotential vorhanden, das durch ihre energetische Sanierung genutzt werden soll. Es besteht klimapolitischer Handlungsbedarf. Deshalb werden heute die Hausbesitzer auf der Grundlage des CO2-Gesetzes bei der energetischen Sanierung von Gebäuden durch das Gebäudeprogramm der Kantone unterstützt [87]. 4.9.2

Vorschriften

Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich (MuKEn) Für die materielle Gesetzgebung im Bereich des Energieverbrauchs von Gebäuden sind in der Schweiz die Kantone zuständig. Um eine möglichst weitgehende Harmonisierung der Vorschriften zu erreichen, hat die Konferenz Kantonaler Energiedirektoren die ‹Mustervorschriften der Kantone im Energiebereich› (MuKEn) erarbeitet. Zurzeit ist die Ausgabe 2008 gültig [89]. Die Umsetzung der MuKEn 2014 [100], welche die Grundlage für die Nachführung der Gebäudevorschriften an den heutigen Stand der Technik bilden, ist in den Kantonen im Gange. Ihre Inkraftsetzung ist bis 2020 geplant. Die Mustervorschriften bezwecken nicht eine totale Harmonisierung der energierechtlichen Bestimmungen, sondern eine Harmonisierung von Vorschriften in einzelnen, abgegrenzten Teilbereichen. So enthalten die Teile B–G des Basismoduls der Mustervorschriften die minimalen bundesrechtlichen Vorgaben an die Kantone. Im Teil B, Wärmeschutz von Gebäuden, sind die minimalen Anforderungen an beheizte und gekühlte Bauten enthalten. Dort sind die U-Wert-Grenzwerte und die Grenzwerte für den Heizwärmebedarf für Neubauten und auch für Umbauten und Umnutzungen vorgegeben. Der Nachweis eines ausreichenden Wärmeschutzes ist bei allen Neubauten und Umbauten zu erbringen; in gewissen Fällen, zum Beispiel bei Baudenkmälern, sind Ausnahmen möglich.

Norm SIA 380/1:2009 ‹Thermische Energie im Hochbau› [90] Abgestimmt auf die MuKEn 2008 beinhaltet die Norm SIA 380/1:2009 ‹Thermische Energie im Hochbau› den Mindestwärmeschutz. Betreffend Wärmebrücken verlangt die Norm SIA 380/1:2009 bei Umbauten und Umnutzungen anders als bei Neubauten lediglich, dass Wärmebrücken, deren flankierende Bauelemente von einem Umbau betroffen sind, soweit technisch möglich und wirtschaftlich vertretbar saniert werden sollen [88]. Norm SIA 380/1:2016 ‹Heizwärmebedarf› [101] Die Norm SIA 380/1:2016 mit dem neuen Titel ‹Heizwärmebedarf› ist seit dem 1. Dezember 2012 in Kraft. Sie ist eine überarbeitete Fassung der Norm SIA 380/1:2009 und basiert auf den Vorgaben der MuKEn 2014. Bis zur Umsetzung der MuKEn 2014 ist der energetische Nachweis nach Norm SIA 380/1:2009 zu führen. Ein Nachweis nach Norm SIA 380/1:2016 ist nur in Kombination mit einem Minergie-Nachweis für den Minergie-Standard 2017 zulässig. Norm SIA 180:2014 ‹Wärmeschutz, Feuchteschutz und Raumklima in Gebäuden› [91] Die Norm SIA 180:2014 beschreibt die Anforderungen an die thermische Behaglichkeit und die Bauschadenfreiheit. Sie regelt unter anderem die Anforderungen an den sommerlichen Wärmeschutz und an den Feuchteschutz [88]. 4.9.3

Wärme- und Feuchteschutz im Holzbau

U-Wert-Berechnung bei Holzkonstruktionen Dank den guten Dämmeigenschaften des Holzes sind Holzkonstruktionen ideal für den Bau wärmegedämmter Gebäudehüllen. Sehr oft sind wärmegedämmte Holzbauteile aus bauphysikalischer Sicht inhomogene Systeme. Das heisst, dass die Wärmedämmschichten zwischen der (stabförmigen) Holztragkonstruktion angeordnet sind. Der Holzquerschnitt bildet dabei eine Wärmebrücke, eine Inhomogenität. Die korrekte Berechnung der U-Werte bei inhomogenen Systemen ist anspruchsvoller als bei homogenen. In [93] wird ein komfortables Verfahren gezeigt, mit welchem sich für einen angestrebten U-Wert die erforderlichen Schichtdicken rechnerisch einfach und mit einer ausreichenden Genauigkeit optimieren lassen.

38 Erhaltung von Holztragwerken

Dampfdiffusion, Luftdichtigkeit und Winddichtigkeit Bei gedämmten Holzkonstruktionen ist der korrekte Aufbau sehr wichtig. Sie sind in der Regel so aufgebaut, dass auf der Warmseite dichtere Schichten, zum Beispiel dichte Holzwerkstoffplatten oder Dampfbremsen in Form von PE-Folien, das Eindringen von Wasserdampf in die Konstruktion bremsen, also erschweren. Damit der in die Konstruktion eingedrungene Wasserdampf gegen die Kaltseite hin diffundieren und austrocknen kann, sind dort die Schichten entsprechend diffusionsoffen auszubilden. Dabei ist die Verwendung von sorptionsfähigen Dämmstoffen von Vorteil. Sehr wichtig bei gedämmten Holzkonstruktionen ist auch eine gute Luftdichtigkeit. Bei grösseren Undichtigkeiten dringen grössere Mengen warmer Luft von innen nach aussen. Dies führt einerseits zu wesentlichen Energieverlusten und kann anderseits Feuchte- und Fäulnisschäden infolge starker und andauernder Kondenswasserbildung in der Konstruktion zur Folge haben. Die Luftdichtigkeitsschicht muss auf der Warmseite angebracht werden und besteht üblicherweise aus Holzwerkstoffplatten mit abgeklebten Fugen oder aus luftdichten Folien [92]. Zum Schutz der Isolation vor starker Auskühlung bei Wind ist auf der Kaltseite eine dampfdiffusionsoffene, winddichte Folie anzubringen. Der Wärme- und Feuchteschutz im Bestand stellt höhere Anforderungen an die Planung und Ausführung. Bei nachträglicher Dämmung von bestehenden Holzkonstruktionen sind grundsätzlich die gleichen Regeln wie bei Neubauten bezüglich des Schichtaufbaus zu befolgen. Bei bestehenden Dach-, Deckenund Wandkonstruktionen aus Holz benutzt man oft die Möglichkeit, vorhandene Hohlräume zwischen den Balken auszudämmen. Infolge unterschiedlicher Balkenabmessungen und unregelmässiger Abstände ist der Einpassaufwand bei Altbauten in der Regel höher. In solchen Fällen kann die Verwendung von eingeblasenen oder geschütteten Dämmstoffen von Vorteil sein. Auch die Erstellung der Luftdichtigkeitsschicht ist bei bestehenden Bauten schwieriger und aufwendiger. Sie muss gut geplant und mit grosser Sorgfalt ausgeführt werden, damit Leckstellen und Bauschäden vermieden werden können. Aus bauphysikalischer Sicht sind generell Aussendämmungen zu bevorzugen. Aus Gründen des Denkmalschutzes müssen zum Beispiel Fachwerkgebäude oder historische Mauerwerksbauten mit Holzbalkendecken und Holzdachkonstruktionen oft von innen gedämmt werden. Die Innendämmung widerspricht der bauphysikalischen Grundregel, die Wärmedämmung auf der ‹kalten› Seite anzubringen, ist aber heute aus bauphysikalischer Sicht möglich. Die Planung und Ausführung von Konstruktionen mit Innendämmungen ist aber anspruchsvoller, und die Schadenanfälligkeit ist bei innen gedämmten Konstruktionen höher.

Die Innendämmung hat eine Abkühlung der ausgemauerten Holzfachwerkwand oder des Mauerwerks zur Folge. Die Holzfachwerke oder die auf dem Mauerwerk aufliegenden Balkenköpfe von Holzdecken und Dachkonstruktionen liegen somit im Bereich tieferer Temperaturen. Die Wand kann deshalb bei eindringender Feuchte durch Schlagregen schlechter austrocknen. Damit besteht bei den Balkenköpfen eine erhöhte Gefahr von Kondenswasserbildung und Fäulnis. Der gedämmte Wandaufbau muss deshalb bauphysikalisch so konzipiert werden, dass Kondenswasser wieder austrocken kann und nicht zu Schäden führt. Auf der Innenseite ist die Austrocknung nach innen durch feuchteadaptive Dampfbremsfolien und Verwendung von Dämmstoffen mit hoher Feuchteaufnahmefähigkeit zu ermöglichen. Somit kann die Wand sowohl nach innen als auch nach aussen austrocknen. Zudem dürfen in der Wand keine Feuchtesperrschichten eingebaut werden, und die Dämmstärke der Wand muss so optimiert werden, dass die Abkühlung des Mauerwerks und die Kondenswasserbildung nicht zu gross sind [96]. Die Durchdringungen der Balken von Holzdecken und Dachkonstruktionen durch die Dämmschicht müssen auf der Innenseite gut und dauerhaft luftdicht ausgeführt werden, damit dort nicht warme und feuchte Luft zu den Balkenköpfen im Kaltbereich gelangt. Es ist abzuklären, ob infolge der Erhöhung der Luftfeuchte im energetisch sanierten, luftdichten Gebäude Fensterlüftung reicht oder ob lüftungstechnische Massnahmen nötig sind, um Feuchteschäden im Innenbereich zu vermeiden.

39 Erhaltung von Holztragwerken

Bauliche Erhaltungsmassnahmen

5.1 Einleitung Bauliche Erhaltungsmassnahmen werden auf der Grundlage der Massnahmenempfehlung im Rahmen der Massnahmenplanung projektiert und dann ausge-

führt. Bei den baulichen Erhaltungsmassnahmen wird zwischen der Instandsetzung respektive Erneuerung und der Veränderung unterschieden [94].

5.2 Instandsetzung und Erneuerung Das Ziel der Instandsetzung (Instandstellung) ist, die Tragsicherheit und die Gebrauchstauglichkeit des Tragwerkes für eine festgelegte Dauer wiederherzustellen. Bei der Erneuerung (Renovation) wird ein mit dem

ursprünglichen Neubau vergleichbarer Zustand hergestellt. Die Nutzung bleibt in beiden Fällen die ursprüngliche und wird nicht verändert [3].

5.3 Veränderung Die Veränderung hat zum Ziel, das Tragwerk durch dessen Anpassung an neue Anforderungen des Eigentümers zu erhalten. Entsprechend dem Ausmass der Anpassungen werden in der Norm SIA 469:1997 ‹Erhaltung von Bauwerken› [3] drei Arten von Veränderungen unterschieden, nämlich die Anpassung (Modernisierung), der Umbau und die Erweiterung [94]. Diese Begriffe sind dort wie folgt definiert:

• Anpassung: Anpassen eines Bauwerkes an neue Anforderungen, ohne wesentliche Eingriffe • Umbau: Anpassen an neuen Anforderungen, mit wesentlichen Eingriffen • Erweiterung: Anpassen an neue Anforderungen durch Hinzufügen neuer Bauwerksteile [3]

5.4 Bauliche Erhaltungsmassnahmen bei Holztragwerken Bei Holztragwerken stehen folgende bauliche Erhaltungsmassnahmen im Vordergrund: • lokale Reparatur oder Verstärkung einzelner Bauteilbereiche bzw. einzelner Verbindungen • Reparatur, Verstärkung oder Ersatz eines ganzen Bauteiles • Ergänzung des Tragwerkes mit zusätzlichen Bauteilen und Konstruktionen [95] Für eine erfolgreiche Planung und Umsetzung der meist anspruchsvollen baulichen Erhaltungsmassnahmen sind entsprechende Kenntnisse, fundiertes Fachwissen, viel Erfahrung und handwerkliches Geschick der Beteiligten erforderlich. Im folgenden Kapitel 5.5 werden ausgewählte Beispiele von Reparatur- und Verstärkungsmassnahmen beschrieben. Eine Übersicht typischer und spezieller Verfahren geben die Tabellen 1 und 2 in Kapitel 5.6. Reparatur Bei einer Reparatur werden beschädigte Bauteile oder Verbindungen instand gesetzt. Dabei ist es das Ziel, das ursprüngliche Trag- und Verformungsverhalten der Tragkonstruktion (Bauteile, Verbindungen) wiederherzustellen.

Verstärkung Sind in der Tragkonstruktion bezüglich Tragsicherheit und Steifigkeit Schwachstellen vorhanden oder werden infolge einer Umnutzung höhere Anforderungen bezüglich Tragfähigkeit und Steifigkeit gestellt, müssen die Tragkonstruktion oder Teile davon verstärkt werden. Der grundsätzliche Kraftfluss soll bei reinen Verstärkungsmassnahmen in der Konstruktion erhalten bleiben. Werden Tragkonstruktionen oder Bauteile durch zusätzliche Konstruktionen oder Hilfs konstruktionen unterstützt, entlastet und verstärkt, wird der Kraftfluss verändert. Die Auswirkungen von Reparatur- und Verstärkungsmassnahmen, die eine Veränderung des Trag- und Verformungsverhaltens der Tragkonstruktion zur Folge haben, sind im Rahmen der Tragwerksanalyse sorgfältig zu prüfen und zu untersuchen [95]. Bei der Planung und Ausführung von baulichen Erhaltungsmassnahmen sind günstige Veränderungen hinsichtlich der Robustheit und des Verhaltens im Falle von aussergewöhnlichen Einwirkungen, wie beispielsweise Brand oder Erdbeben, anzustreben [95]. Bevor Schädigungen und Mängel an der Tragkon struktion im Rahmen der Instandsetzung und der Veränderung behoben werden, müssen die Ursachen von Schädigungen erkannt, beseitigt und die Schä-

40 Erhaltung von Holztragwerken

digungsmechanismen unterbunden werden. So sind bei Schäden infolge Pilz- und Insektenbefalls in Holzkonstruktionen die Ursachen, beispielsweise ungünstige Feuchtebeanspruchung infolge bauphysikalischer Mängel wie Undichtheiten in Dach und Fassade, aufsteigender Feuchte im Mauerwerk, Feuchträumen etc., zu beheben. Anschliessend an die Reparatur und die Verstärkung von Tragwerk oder Tragwerksteilen sind diese zu schützen [95]. Klebverbindungen Bei baulichen Massnahmen, die zur Gewährleistung der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit die Festigkeit von Klebstoffen bzw. Klebverbindungen voraussetzen, ist die Eignung des Klebstoffs und des Verarbeitungsprozesses durch Verfahrensprüfungen

nachzuweisen, die möglichst den späteren Einsatzbedingungen entsprechen. Der Herstellungsprozess der Verbindung muss einer Qualitätskontrolle unterliegen, um sicherzustellen, dass die Zuverlässigkeit und die Qualität der Verbindung der technischen Spezifikation entsprechen. Nachweisführung und Qualitätssicherung bei Klebeverbindungen sind im Grundsatz in der Norm SIA 265 geregelt, und die Bestimmungen über die Ausführung sind auch für die Erhaltung in angepasster Form gültig. Fachspezifische Hinweise bei der Sanierung von Bauteilen aus Holz mit Einsatz von Klebstoffen sind in [98] zusammengestellt [95]. Bei Flächenverklebungen sind als Vorbereitung die zu verklebenden Oberflächen sauber zu reinigen und bei Unebenheiten zu hobeln oder plan zu schleifen.

5.5 Ausgewählte Beispiele von Reparatur- und Verstärkungsmassnahmen 5.5.1

Reparatur von Bauteilen und Verbindungen

5.5.1.1 Sanierung von Rissen Falls ein Bauteil infolge Rissbildung im Holz oder in den Klebfugen bei BSH eine ungenügende Tragfähigkeit aufweist, kann die Injektion von Klebstoffen in die Risse eine geeignete Massnahme der Instandsetzung sein. Voraussetzung dafür ist, dass die Rissöffnungen nicht grösser als 10 mm sind und die Rissoberfläche wenig bis mässig verfasert ist. Die Riss-Sanierung mit Klebstoffen wird heute mit Zweikomponenten-Klebsystemen ausgeführt. Geeignete Klebstoffsysteme, die in der Schweiz und in Europa verwendet werden, sind in Figur 26 dargestellt.

Figur 26 Auswahl von Klebstoffen für die Riss-Sanierung [97].

Klebstoffsystem

Astorid GSA-Harz (neue Holzbau Lungern) Jowat 2K-Konstruktionsklebstoff 692.30 Rotafix Structural Adhesive 400cc Spachtelmasse Purbond RE 3040

mit Vergussmasse Purbond RE 3064 WEVO EP20 mit Härter B20

Wichtig für einen guten Verbund zwischen Holz und Klebstoff sind nebst der Verwendung eines geeigneten Klebstoffes eine gute Qualität der zu verklebenden Oberflächen und die Technik, den Klebstoff in die Fugen so einzubringen, dass die Rissoberflächen möglichst vollflächig verklebt und keine Fehlstellen oder Lufteinschlüsse vorhanden sind. Die Vorbereitungsarbeiten, die Bearbeitung der Fugen und das Ausinjizieren müssen durch qualifizierte Spezialisten mit entsprechender Erfahrung ausgeführt werden. Vorgehensweise und Arbeitsgänge bei der Sanierung von Rissen in Holzbauteilen sind in [97] detailliert beschrieben.

Viskosität Topfzeit/Aushärtezeit/ (mPas bei 20 °C) Endfestigkeit (bei 20 °C) 25 000 80–100 min/24 h/k.A. (bei 25 °C) (bei 23 °C) 36 500 30 min/2 h/>24 h

max. angegebene Fugendicken

Herkunft

4 mm

Schweiz

3 mm

Schweiz

k.A.

6 h/48 h/k.A.

12 mm

England

pastös

4 mm, praktische Erfahrungen bis 4 cm

Schweiz

9000

10 min/nach 30 min ausreichende Festigkeit für Verguss/Injektion mit Purbond RE 3064 10 min/2 h/>24 h

k.A.

80 min/6 h/16 h

4 mm, praktische Schweiz Erfahrungen bis 4 cm 4 mm (8 mm in Deutschland (mit beschränktem Umfang) deutscher allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung Z-9.1-750, gültig bis 29.01.2020)

41 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.1.2 Lokale Reparatur/Rekonstruktion von Balken Bei lokal geschädigten Balken, beispielsweise Schäden durch Pilze und Insekten bei Balkenauflagern oder Balkenköpfen, ist der Ersatz der zerstörten Teilbereiche erforderlich. Für den Teilersatz werden in der Regel Holz-, Holzwerkstoff- oder Stahlteile eingesetzt. Diese werden entweder mit mechanischen Verbindungen oder Klebeverbindungen an den noch gesunden Teil des Balkens angeschlossen. Mechanische Verbindungen mit Nägeln, Schrauben, Stab-, Einpress- und Ringdübeln haben den Vorteil, dass sie auch unter Baustellenbedingungen vergleichsweise einfach hergestellt werden können. Klebeverbindungen haben den Vorteil, dass sie praktisch keine Nachgiebigkeiten aufweisen, also sehr steif sind. Ihre Herstellung unter Baustellenbedingungen ist wesentlich heikler und sollte nur von erfahrenen Fachleuten ausgeführt werden. Im Sinne der Denkmalpflege werden zwei Arten von Reparaturen unterschieden, einerseits die reine Reparatur (Rekonstruktion) und anderseits die additive Reparatur. Bei der reinen Reparatur geht es vor allem darum, das ursprüngliche Erscheinungsbild möglichst zu erhalten, bei der additiven Reparatur steht im Vordergrund, den originalen Bestand möglichst wenig zu schmälern. Teilersatz mit Klebeverbindungen Für einen Teilersatz mit Klebeverbindungen werden entweder Verbindungen mit eingeklebter Armierung oder solche mit aufgeklebten Bauteilen aus Holz oder Holzwerkstoffen ausgeführt. Bei Verbindungen mit eingeklebter Armierung verwendet man meist Gewindestangen aus Stahl, die mit Epoxydharz-, PU- oder

Figur 27 Rekonstruktion von Balkenenden mit geklebten Verbindungen. 1 Biegestoss mit eingeklebten Stahlstäben 2 eingeklebte Stahl oder Polyesterstäbe mit Prothese aus Kunstharzbeton 3 aufgeklebte Lamellen

Resorcinharzkleber mit dem Holz verklebt werden. Anstelle von Gewindestangen können auch glasfaserverstärkte Polyesterstäbe ins Holz eingeklebt werden. Diese Stäbe werden vor allem bei der als ‹BetaVerfahren› bekannten Bauart angewandt. Bei diesem Verfahren ersetzt man die zerstörten Holzteile nicht durch Holz, sondern durch Reaktionsharzbeton. Die Polyesterstäbe dienen dabei als Anschlussarmierung für die Krafteinleitung in den Holzbalken. Mit eingeklebten Stäben können Zug- und Druckkräfte in Richtung der Stabachse auf die zu verbindenden Bauteile übertragen werden. Die Lösungen mit eingeklebten Stäben, insbesondere mit Gewindestangen, kommen dann zum Zug, wenn grosse Kräfte angeschlossen respektive übertragen werden müssen. Eine geeignete Methode für die Rekonstruktion von Balken ist das flächige Aufkleben von Holz- oder Holzwerkstofflamellen im geschädigten Bereich. Die geschädigten Teile des Balkens werden ausgefräst und der noch intakte Teil durch planparallele Querschnittsabstufung in Richtung Balkenachse profiliert. Die ausgefrästen Bereiche werden mit Brettlamellen aufgefüttert und untereinander und mit dem Bestand verklebt (siehe Figur 27). Für die Verklebung sind die diesbezüglichen Hinweise in Kapitel 5.5.2.1 und in [98] zu befolgen. Der Pressdruck wird mittels Schraubpressklebung oder mit Pressen aufgebracht. Bei dieser Lösung werden die Kräfte über die Klebfuge übertragen. Es sind die entsprechenden Tragsicherheitsnachweise in den Fugen durchzuführen. Die Herstellung dieser hier beschriebenen Klebeverbindungen ist anspruchsvoll. Sie sollten nur durch spezialisierte Unternehmungen oder durch die entsprechenden Systemanbieter ausgeführt werden.

42 Erhaltung von Holztragwerken

Teilersatz mit mechanischen Verbindungen Die additive Reparatur bei Balken wird meist mit seitlichen Laschen ausgeführt, die mit mechanischen Verbindungen an den gesunden Teil des Balkens angeschlossen werden (siehe Figur 28). Bei der Rekonstruktion wird zumindest bezüglich Form ein möglichst originalgetreues ‹Ersatzteil› an den gesunden Teil des Balkens angeschlossen. Bei Anschlüssen mit mechanischen Verbindungen werden

Figur 28 Additive Reparatur bei Balkenenden. 1 Laschen aus Holz oder Holzwerkstoffen 2 Laschen aus Stahl 3 ‹Zwickauer Balkenschuh› (liegendes Stahl-U-Profil mit Bügel)

Figur 29 Rekonstruktion von Balkenenden mit mechanischen Verbindungen. 1 stehendes Blatt 2 liegendes Blatt 3 Stabdübelverbindung mit eingeschlitztem Blech

oft Blattstösse ausgeführt, weil diese relativ einfach auszuführen sind. Stabdübelverbindungen mit eingeschlitzten Blechen sind dann sinnvoll, wenn eine grös sere Leistungsfähigkeit der Verbindung gefragt ist (siehe Figur 29).

43 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.2

Verstärkung von Bauteilen und Verbindungen

5.5.2.1 Verstärkung Biegeträger Mechanischer Verbund mit zusätzlichen Trägern Eine ausführungstechnisch meist einfache und wirtschaftliche Lösung ist die Verstärkung von Biegeträgern mit zusätzlichen Trägern auf der Ober- oder Unterseite. Voraussetzung ist, dass genügend Bauhöhe zur Verfügung steht. Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit oder zur Reduktion der Bauhöhe werden die beiden Träger mechanisch miteinander verbunden, zum Beispiel mit Holzdübeln, Ringdübeln, Einpressdübeln, Stabdübeln, Bauschrauben oder Vollgewindeschrauben, wodurch ein verdübelter Balken entsteht. Wird der zusätzliche Träger nicht bis zu den Auflagern geführt, wie in Figur 30 dargestellt, ist Voraussetzung, dass der Biegeträger des Bestandes dort die gesamte Querkraft alleine übertragen kann. Bei der Bemessung dieser Verstärkungsmassnahmen und den statischen Nachweisen sind der Bauvorgang und die Belastungsgeschichte zu berücksichtigen. Es spielt eine wesentliche Rolle, ob die Verstärkungsmassnahme unter Last, mit völlig entlastetem Träger oder

Figur 30 Verdübelte Balken. 1 mit Einpressdübeln 2 mit Vollgewinde schrauben 3 seitliche Ergänzung

mit provisorischen Unterspriessungen ausgeführt wird. Ist die Bauhöhe beschränkt und die Zugänglichkeit gewährleistet, kann der Biegeträger auch seitlich mit Trägern oder Brettlamellen aus Holz oder Holzwerkstoffen verstärkt werden. Liegen die seitlichen Verstärkungen ebenfalls wie der bestehende Träger auf, und wird die Last direkt und nicht über den bestehenden Träger auf die Verstärkungen übertragen, ist eine Verbindung zwischen diesen Teilen nicht erforderlich. Eine konstruktive horizontale Verschraubung oder Ver nagelung dient allenfalls der Lagesicherung der Verstärkungen. Erfolgt die Lasteinleitung vom bestehenden Träger in die seitlichen Verstärkungen, also indirekt und/oder sind diese nicht direkt aufgelagert, so ist der mechanische Verbund zwischen den Trägern entsprechend den dort auftretenden Schubkräften auszulegen und zu dimensionieren.

44 Erhaltung von Holztragwerken

Klebeverbund mit Holz-, Holzwerkstofflamellen oder eingeklebter Armierung Ist eine wesentliche Erhöhung der Tragfähigkeit und Steifigkeit nötig, bietet sich bei Biegeträgern eine Verstärkung mit Klebeverbund an. Der Vorteil dieser Lösungen ist, dass mit wenig Materialeinsatz eine beträchtliche Leistungssteigerung möglich ist. Im Vordergrund steht die Verstärkung mit Holzlamellen. Analog dem flächig geklebten Verfahren bei der Rekonstruktion von Balken werden hier meist auf der Unter- oder Oberseite des Trägers Lamellen aus Holz schichtweise aufgeklebt. Verwendet man Lamellen aus Hölzern oder Holzwerkstoffen mit besseren mechanischen Eigenschaften als denjenigen des Bestandes, so ist es von Vorteil, wenn diese auf der Zugseite des Biegeträgers angebracht werden, weil dadurch ein günstigeres Bruchverhalten (Stauchen auf der Druckseite des Trägers) erreicht wird und der Verstärkungseffekt bezüglich Biegetragfähigkeit höher ist. Von den Holzwerkstoffen eignet sich das Furnierschichtholz besonders gut für diese Art der Verstärkung. Das Aufkleben von zusätzlichen Lamellen erfolgt normalerweise mit Schraubpressverklebung. Die sorgfältige Vorbereitung der Klebeflächen (Reinigen und eventuell Planschleifen oder -hobeln) und das Einhalten der Vorgaben des Klebstoffherstellers (Feuchtigkeit, Temperatur des Holzes und der Luft, offene Zeit, maximale Klebfugendicke, Pressdruck etc.) bei der Verklebung sind Voraussetzung für einen einwandfreien Klebeverbund. Verstärkungen mit eingeklebten Stahlstäben sind be-

Figur 31 Klebeverbund. 1 mit Holz- oder Holzwerkstofflamellen 2 mit eingeklebten Stahlstäben

sonders dann ein Thema, wenn die noch zur Verfügung stehende Bauhöhe sehr gering ist und die Biegetragfähigkeit oder vor allem die Steifigkeit stark erhöht werden muss. Stahlstäbe werden mit speziellen Verfahren eingeklebt, die besondere Vorrichtungen erfordern. Die Arbeiten werden von Fachleuten des Systemanbieters ausgeführt. Das System mit eingeklebten Stahlstäben wird heute oft für die Verbindung von Holzbauteilen bei Neubauten verwendet, vor allem dann, wenn ein grosser Wirkungsgrad der Verbindung gefragt ist. Der Verbund zwischen den Stahlstäben und dem Holz wird in der Regel mit Zweikomponentenklebstoffen auf Epoxydharzbasis ausgeführt. 5.5.2.2 Verstärkung Balkendecken Bei der Verstärkung von Balkendecken stehen in der Regel die Verbesserung des Schwingungsverhaltens oder die Erhöhung der Deckensteifigkeit im Vordergrund. Nebst den in Kapitel 5.5.2.1 aufgeführten Verstärkungsmöglichkeiten sind bei Balkendecken oft Verbundlösungen mit Holzwerkstoff- oder Betonplatten sehr geeignete und wirtschaftliche Verstärkungsmassnahmen. Bei der Verstärkung von Balkendecken ist nebst den Massnahmen zur Erhöhung der Biegetragfähigkeit und der Deckensteifigkeit auch ein Augenmerk auf die Ausführung der Balkenauflager zu richten. Zum Beispiel müssen Balkenauflager mit Zapfenverbindungen oft infolge zu hoher Querzugbeanspruchung bei der Ausklinkung oder zu hoher Schubbeanspruchung im Zapfenquerschnitt verstärkt werden.

45 Erhaltung von Holztragwerken

Holz-Beton-Verbund Die neu auf die bestehende Balkendecke gegossene Betonplatte wird über Schrauben, Dübel oder im Holz eingeklebte Armierungsstähle mit den Holzbalken verbunden. Es handelt sich hier um einen nachgiebigen Verbund zwischen den Holzbalken und der Betonplatte. Die Nachgiebigkeit hängt vom gewählten Verbundsystem und der Anzahl der Verbundmittel ab. Der Holz-Beton-Verbundträger wird statisch als T-Träger behandelt, wobei für die Betonplatte die mitwirkende Breite zu ermitteln ist. Bei der Herstellung der Betonplatte dient der in der Regel vorhandene Belag aus Brettern oder Holzwerkstoffplatten auf der Balkenlage als Schalung. Mit der Betonplatte können Unebenheiten des bestehenden Bodens ausgeglichen werden. Dank der grossen Masse und der Nichtbrennbarkeit des Betons kann mit einer Holz-Beton-Verbunddecke auch der Schall- und Brandschutz wesentlich verbessert werden. Da das Deckeneigengewicht durch diese Verstärkungsmassnahme deutlich erhöht wird, ist zu überprüfen, ob die bestehende Tragstruktur die zusätzlichen Auflasten übernehmen kann. Klebverbund Holz-Holzwerkstoffplatte (obere oder untere Beplankung) Zur Verstärkung der Balkendecke werden Holzwerkstoffplatten direkt auf die bestehende Balkenlage geklebt. In vielen Fällen weisen die bestehenden Balkenlagen eine ausreichende Tragfähigkeit auf, so dass die Klebeverbindung mit der Beplankung insbe-

Figur 32 Verstärkung von Balkendecken. 1 zur Holz-Beton Verbunddecke 2 zur Holz-Holzwerk stoff-Verbunddecke

sondere zur Erhöhung der Deckensteifigkeit und zur Erfüllung der Gebrauchstauglichkeitsnachweise dient. Üblicherweise werden die Platten auf die Balkenoberseite aufgeklebt. Es ist aber auch möglich, die Balken auf der Unterseite oder sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite mit Holzwerkstoffplatten zu verstärken. Durch die Verklebung erhält man einen starren Verbund zwischen Deckenbalken und Holzwerkstoffplatte und somit einen hohen Wirkungsgrad der Verstärkungsmassnahme. Für die Verklebung sind die diesbezüglichen Hinweise in Kapitel 5.5.2.1 und in [98] zu befolgen. Zur Erstellung einer befriedigenden Oberflächenqualität der Klebeflächen bei den bestehenden Deckenbalken muss vor allem bei alten Vollholzbalken mit grösserem Arbeitsaufwand gerechnet werden. Der Pressdruck für die Verklebung auf der Baustelle wird über Schraubpressung hergestellt. Von den Holzwerkstoffen werden meist Furniersperrhölzer oder Dreischichtplatten, seltener Grobspanplatten eingesetzt. Grundsätzlich kann der Verbund auch über mechanische Verbindungsmittel wie zum Beispiel Schrauben oder Nägel ausgeführt werden. Der Wirkungsgrad ist jedoch bei vernünftigen Verbindungsmittelabständen wegen der Nachgiebigkeit der Verbindung wesentlich kleiner. In den statischen Berechnungen wird der Verbundträger analog zum HolzBeton-Verbund als T-Träger respektive als Doppel-TTräger modelliert. Durch die ober- oder unterseitige Verstärkung mit Holzwerkstoffplatten entsteht aus der Balkendecke eine sogenannte Rippendecke, durch beidseitige Verstärkung eine Hohlkastendecke.

46 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.2.3 Verstärkungen zur Aufnahme von Querzugbeanspruchungen Queranschlüsse, Ausklinkungen, Durchbrüche, Satteldachträger, gekrümmte Träger Da die Querzugfestigkeit von Holz sehr tief und das Bruchverhalten bei Zugbeanspruchung senkrecht zur Faser sehr spröde ist, sollten Querzugbeanspruchungen in Holzbauteilen möglichst vermieden werden. Trotzdem sind in bestehenden Tragkonstruktionen aus Holz sehr häufig querzugbeanspruchte Bauteile anzutreffen, zum Beispiel Träger mit Queranschlüssen, Ausklinkungen, Durchbrüchen, gekrümmte Träger, Satteldachträger etc. Zur Vermeidung eines spröden Versagens und zur Erhöhung der Tragsicherheit ist es deshalb im Rahmen der Instandsetzung meist sinnvoll und nötig, die Bauteile lokal in den querzugbeanspruchten Bereichen zu verstärken.

Figur 33 Verstärkung durch aufgeklebte Platte oder durch Armierung (eingeklebt oder eingedreht). 1–4 Verstärkungen mit aufgeklebten Holz- oder Holz werkstofflamellen 5–8 Verstärkungen mit eingeklebten Stahlstangen, eingedrehten Voll gewindeschrauben oder Stahlstangen mit Holzgewinde 1+5 Queranschlüsse 2+6 Ausklinkungen 3+7 Trägerdurchbrüche 4+8 Trapezträger

Die Verstärkungen werden entweder mit Armierungen (innenliegende Verstärkungen) oder mit aussenliegenden Laschen durchgeführt. Sie haben die Aufgabe, die auftretenden Querzugkräfte zu übernehmen und zu übertragen. Die Armierungen bestehen in der Regel aus eingeklebten Stahlstäben (Gewindestangen, gerippte Armierungsstähle), Vollgewindeschrauben oder Gewindestangen mit Holzgewinde. Für aussenliegende Verstärkungen werden vorzugsweise aufgeklebtes Furniersperrholz, Furnierschichtholz, aufgeklebte Bretter oder eingepresste Nagelplatten verwendet. Für die Verklebung sind die diesbezüglichen Hinweise in Kapitel 5.5.2.1 und in [98] zu befolgen. Der Pressdruck wird durch Schraubpressung oder mit hydraulischen Pressen erzeugt. Aussenliegende Verstärkungen mit faserverstärkten Kunststoff-Lamellen (FRL-Lamellen) sind grundsätzlich möglich, werden aber auch aus Kostengründen eher selten ausgeführt. Die Bemessung der Verstärkung bei Queranschlüssen, Ausklinkungen, Durchbrüchen, gekrümmten Trägern und Satteldachträgern ist in der Norm SIA 265 [15] im Anhang D geregelt. 5.5.2.4 Verstärkung Bauschraubenverbindungen bei Dachbindern Bauschraubenverbindungen sind in der Regel Scherverbindungen. Die Bauschrauben haben aber auch die Aufgabe, die anzuschliessenden Bauteile im Verbindungsbereich zusammenzuhalten, zu sichern und Zugkräfte aufzunehmen, die infolge der Exzentrizitäten bei den Bauteilanschlüssen entstehen. Die meist zweischnittigen Holz-Holz-Verbindungen bei den Knoten von Dachbindern hat man aus konstruktiven Gründen in der Regel nur mit einer Bauschraube ausgeführt. Bei auf Abscheren beanspruchten Bauschrauben sind in diesen Knoten die Platzverhältnisse für Verstärkungsmassnahmen beschränkt. Einpressdübel Durch die Ergänzung der vorhandenen Bauschraubenverbindung mit Einpressdübeln (einseitige/halbe oder beidseitige) wird mit einer doch recht einfachen Massnahme eine beträchtliche Leistungssteigerung in der Verbindung erreicht. Die Verbindung mit Einpressdübeln weist ein duktiles Tragverhalten auf, weshalb diese Lösung einer Verstärkung mit Ringdübeln vorzuziehen ist.

47 Erhaltung von Holztragwerken

Vernagelte Lochbleche Ist eine grössere Leistungssteigerung gefordert, können anstelle von Einpressdübeln vernagelte Lochbleche montiert werden. Aufgrund der vorhandenen geometrischen Randbedingungen und der beschränkten Platzverhältnisse müssen diese massgeschneidert hergestellt werden. Diese Verstärkungsmassnahme erfordert auch einen entsprechenden Bearbeitungsaufwand im Holz. Vom Prinzip her funktioniert diese Verbindung gleich wie die Verbindung mit ein seitigen/halben Einpressdübeln, weshalb pro Scher ebene zwei Bleche eingebaut werden müssen. Die Ausführung der Verstärkungen mit Einpressdübeln oder vernagelten Stahlplatten bedingt die Demon tage zumindest eines Teils der Bauteile, die im betreffenden Knoten zusammenkommen.

Figur 34 Anschlussverstärkung mit vernagelten Lochblechen.

Figur 35 Anschlussverstärkung mit Stabdübelschrauben.

Stabdübel/Stabdübelschrauben Eine Verstärkung der Verbindung mit Stabdübeln oder Stabdübelschrauben hat den Vorteil, dass der Knoten nicht demontiert werden muss, stellt aber hohe Ansprüche an die Ausführung, weil diese am Bau stattfindet und weil die Genauigkeitsanforderungen bei Stabdübelverbindungen hoch sind. Bei dieser Verstärkungsvariante ist zu beachten, dass in der gleichen Verbindung verschiedene Verbindungsmittel (Bauschrauben, Stabdübel) mit unterschiedlichen Steifigkeiten eingesetzt werden. Aufgrund des vorhandenen Steifigkeitsverhältnisses zwischen den beiden Verbindungsystemen ist zu ermitteln, welchen Anteil der zu übertragenden Kraft jedes System übernehmen kann.

1 Mittelpfette 2 Zange 3 Strebe 4 je zwei Lochbleche, 4 Rillennägel, Bauschraube

48 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.2.5 Verstärkung Strebenanschlüsse mit Versätzen und Zapfenverbindungen Bei Strebenanschlüssen mit Versätzen und Zapfenverbindungen muss durch die Verstärkungsmassnahme in der Regel die Kraftkomponente in Achsrichtung des Balkens (Streckbalken oder Pfosten), an welchen die Strebe angeschlossen wird, aufgenommen werden, weil beim Versatz entweder die Vorholzlänge oder die Einschnitttiefe zu klein oder bei der Zapfenverbindung der Zapfen zu schwach ist. Aufgrund unter-

Figur 36 Beispiel Verstärkung eines Versatzes mit seitlichen Laschen.

schiedlichen Verformungs- und Bruchverhaltens der bestehenden Verbindung und der Verstärkungsmassnahme muss diese meist auf die volle Anschlusskraft ausgelegt werden. In den Figuren 36 und 37 sind Beispiele von Verstärkungsmassnahmen mit Stahl- Holz-Verbindungen dargestellt.

1 Strebe 2 Bund- oder Streckbalken 3 Stahllaschen 4 Stabdübelschrauben 5 Stütze

1 2

2 3 4

Figur 37 Beispiel Verstärkung einer Zapfenverbindung.

1 Pfosten 2 Streben 3 Kontaktfläche Streben

3 4

49 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.2.6 Verstärkung Stabdübelverbindungen mit Vollgewindeschrauben Im Rahmen des Forschungsvorhabens ‹Tragfähigkeit von Verbindungen mit selbstbohrenden Holzschrauben mit Vollgewinde› [99] wird eine Möglichkeit der Verstärkung von Holz-Holz- oder Stahl-Holz-Stabdübelverbindungen mit Vollgewindeschrauben vorgestellt. Die Vollgewindeschrauben als Verstärkungselemente werden rechtwinklig zur Stabdübelachse und rechtwinklig zur Kraftrichtung sowie in direktem Kontakt zu den Stabdübeln angeordnet. Die durchgeführten Versuche und die hergeleiteten Berechnungsmodelle basierend auf der Theorie von Johansen zeigen, dass mit dieser Verstärkungsmassnahme bei entsprechender Dimensionierung die Tragfähigkeit der Verbindung wesentlich gesteigert und das Auf-

Figur 38 Mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben verstärkte Verbindung [99].

4R d

spalten von spröden Stabdübelverbindungen vermieden werden kann. Diese Verstärkungsmassnahme erfordert zwar ein massgenaues Eindrehen der Vollgewindeschrauben, so dass der direkte Kontakt zu den Stabdübeln hergestellt werden kann, ist aber doch sehr einfach ausführbar, sehr wirkungsvoll und hat zudem den wesentlichen Vorteil, dass bei spröden Stabdübelverbindungen die Duktilität verbessert werden kann.

4R d

Figur 39 Typisches LastVerformungs-Verhalten von spaltgefährdeten und unterschiedlich verstärkten, nicht spaltgefährdeten Verbindungen [99].

Last Rd in [kN]

4R d

20 Rd

Rd a1

10 Rd

Rd Rd

a1<10dn0,4

0 0

Verschiebung in Richtung der Beanspruchung [mm]

50 Erhaltung von Holztragwerken

5.5.3 Verstärkung mit Zusatzkonstruktionen Zum einen können Tragstrukturen, die eine ungenügende Tragsicherheit aufweisen und aus Gründen des Denkmalschutzes nicht verändert werden dürfen, mit Zusatzkonstruktionen entlastet werden. Zum andern baut man Zusatzkonstruktionen dann ein, wenn mit Verstärkungen an den bestehenden Bauteilen und Verbindungen mit vernünftigem Aufwand keine ausreichende Verbesserung der Tragfähigkeit oder Gebrauchstauglichkeit erreicht werden kann. Werden durch den Einbau von Zusatzkonstruktionen die Steifigkeitsverhältnisse und der Kraftfluss in der Tragstruktur wesentlich verändert, sind die Auswirkungen sorgfältig zu untersuchen und zu überprüfen. Zusatzkonstruktionen können in Holz-, Stahl- oder Massivbauweise ausgeführt werden. Im Beispiel einer umgenutzten Scheune (siehe Figur 40) wurde eine fachwerkartige Zusatzkonstruktion

Figur 40 Verstärkung einer Scheunengiebelwand mit Zusatzkonstruktion.

aus Holz vor die bestehende Giebelwand eingebaut. Sie hat insbesondere die Aufgabe, die horizontalen Lasten aus Wind und Erdbeben in der Wandebene aufzunehmen und abzutragen. Gleichzeitig dient sie auch als gestalterisches Element im Raum. Zudem erlaubte es der Einbau dieser Zusatzkonstruktion, auf aufwendige Verstärkungsmassnahmen am Bestand zu verzichten, so dass die von innen sichtbare Tragstruktur der Giebelwand in ihrer ursprünglichen Art erhalten bleiben konnte. Die horizontalen Kräfte werden hier durch punktuelle Verbindungen bei den horizontalen Giebelwandriegeln (Riegel bei den Fusspfetten) von der bestehenden Giebelwandkonstruktion auf die Zusatzkonstruktion übertragen.

51 Erhaltung von Holztragwerken

5.6 Übersicht über typische und spezielle Verfahren bei Holztragkonstruktionen [95]

Figur 41 Typische Verfahren zur Reparatur/Verstärkung.

Massnahme üblicher Holzbau

Möglichkeiten Instandsetzung, Verstärkung, Ersatz Verstärkung, Verbindung

Mittel

Einbau von Blechformteilen Verstärkung, Verbindung Einbau von selbstbohrenden Holzschrauben mit Vollgewinde Holz-Beton-Verbund Verstärkung

Figur 42 Spezielle Verfahren1) zur Reparatur/Verstärkung mit Klebstoffen bzw. Klebeverbindungen.

Bemerkungen

DIBtZulassungen SIA 265, Literatur

verschiedene Systeme, teilweise auch mit Einsatz von Klebstoffen. Zusatzbeanspruchung durch Betoneigenlast auf das restliche Tragwerk beachten

Massnahme Möglichkeiten Verklebung Verbindung Schraubpressklebung Aufbringen des Pressdruckes mittels Schrauben beim Aufkleben von Brettlamellen aus Vollholz bis zu einer Dicke von 35 mm und Holzwerkstoffplatten bis zu einer Dicke von 50 mm

Mittel Bemerkungen geeignete Holzklebstoffe geeignete Holzklebstoffe, selbstbohrende Schrauben mit Schaft

aufgeklebte Faserverbundkunststoffe

Bewehrung, Verstärkung

geeigneter Klebstoff (Epoxydharz), Faserverbundkunststoff

Ausinjizieren, ‹Spachtelmethode› eingeklebte Stahlstäbe (Gewindestangen, Betonrippenstahl) Verpressdübel

Rissfüllung

geeigneter Klebstoff (Epoxydharz) geeigneter Klebstoff (Epoxydharz), Stahlstäbe

Gussverfahren mit Armierung

Bewehrung, Verstärkung, Verbindung

Verbindung

Hinweise SIA 265

Systemteile und Zubehör Bewehrung, Verstärkung, Ver- Systemteile bindung, Rekonstruktion und Zubehör

SIA 265, Literatur

Hinweise SIA 265 DIN 1052

bei Stahlbetontragwerken Literatur gebräuchlich, wenig Erfahrung bei Holztragwerken Literatur Ausführung durch System- SIA 265 anbieter empfohlen

spezielle Vorrichtungen erforderlich spezielle Vorrichtungen erforderlich, Ausführung durch Systemanbieter

1) Bei allen Verfahren sind geeignete klimatische Bedingungen, spezifische Erfahrung und eine Qualitätssicherung erforderlich.

DIBtZulassungen DIBtZulassungen

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53 Erhaltung von Holztragwerken

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Adressen und Partner Projektpartner

Industriepartner Flumroc AG Industriestrasse 8 Postfach 8890 Flums T +41 81 734 11 11 www.flumroc.ch

SIA, Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein Selnaustrasse 16, Postfach, 8027 Zürich www.sia.ch Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology Abteilung Ingenieur-Strukturen Überlandstrasse 129, 8600 Dübendorf www.empa.ch Berner Fachhochschule BFH Institut für Holzbau, Tragwerke und Architektur Solothurnstrasse 102, Postfach, 2500 Biel 6 www.ahb.bfh.ch

Massgebliche finanzielle Unterstützung Bundesamt für Umwelt BAFU, Aktionsplan Holz 3003 Bern www.bafu.admin.ch Berner Waldbesitzer BWB Halenstrasse 10, 3012 Bern www.bwb-pfb.ch

Die Kombination von Holz und Flumroc-Steinwolle ist äusserst wirkungsvoll, weil sie neben Wärmedämmung höchste Anforderungen an den Brandschutz erfüllt – auch dank einem Schmelzpunkt von über 1000 °C.

Profix AG Befestigungstechnik Kanalstrasse 23 4415 Lausen T +41 61 500 20 20 www.pro-fix.ch

RENOANTIK Holz-Restaurationstechnik Meienbergstrasse 67d 8645 Rapperswil-Jona T +41 55 216 15 50 www.renoantik.ch

Impressum Lignatec Die technischen Holzinformationen der Lignum Herausgeber Lignum, Holzwirtschaft Schweiz, Zürich Christoph Starck, Direktor Massgebliche finanzielle Unterstützung Bundesamt für Umwelt BAFU, Aktionsplan Holz Berner Waldbesitzer BWB Autoren Christoph Fuhrmann, dipl. Ing. HTL, Unterseen Dr. Silvio Pizio, dipl. Ing. ETH, Wolfhalden Koordination Roland Brunner, dipl. Ing. HTL, Lignum, Zürich Bildnachweis Die Fotos und Pläne in den Figuren stammen von nachfolgenden Personen: Figuren 4–5, 8–10, 14: Christoph Fuhrmann, Unterseen; Figuren 6, 12–13: Rico Kaufmann, Roggwil; Figur 11: Andri Freund, Samedan; Figur 17: Stefan Schuppisser, Kesswil; Figur 18: Walter Borgogno, Balgach; Foto Figur 40: Aerni + Aerni Ingenieure AG, Zürich; Plan in Figur 40: Käferstein & Meister Architekten, Zürich. Alle nicht explizit nachgewiesene Inhalte der Figuren stammen von den Autoren. Gestaltung und Realisation BN Graphics, Zürich Administration/Versand Lignum, Zürich Druck Kalt Medien AG, Zug

Die Schriftenreihe Lignatec informiert zu Fachfragen bezüglich der Verwendung von Holz als Bau- und Werkstoff. Lignatec richtet sich an Planer, Ingenieure, Architekten sowie an die Ver- und Bearbeiter von Holz. Lignatec wird zunehmend in der Ausbildung auf allen Stufen eingesetzt. Ein Sammelordner ist bei Lignum erhältlich. Mitglieder der Lignum erhalten ein Exemplar jeder Lignatec-Ausgabe gratis. Weitere Einzelexemplare für Mitglieder CHF 15.– Einzelexemplar für Nichtmitglieder CHF 35.– Sammelordner leer CHF 10.– Preisänderungen vorbehalten Das Copyright dieser Publikation liegt bei Lignum, Holzwirtschaft Schweiz, Zürich. Eine Vervielfältigung des Werks oder von Teilen desselben, die Wiedergabe von Inhalten im Internet und die Einspeisung von Inhalten in Datenbanken ist nur mit ausdrücklicher schriftlicher Genehmigung des Herausgebers zulässig. Haftungsausschluss Die vorliegende Publikation wurde mit grösster Sorgfalt und nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Die Herausgeber und Autoren haften nicht für Schäden, die durch die Benützung und Anwendung der vorliegenden Publikation entstehen können. LIGNUM Holzwirtschaft Schweiz Mühlebachstrasse 8, 8008 Zürich Tel. 044 267 47 77, Fax 044 267 47 87 info@lignum.ch www.lignum.ch Lignatec 31/2019 Erhaltung von Holztragwerken Erschienen im März 2019 ISSN 1421-0320