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DIN 1052 Zimmermannsmäßige Verbindungen
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2Zimmermannsmäßige Verbindungen
Grundlagen
• Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052
„Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus Holz“
� Versätze
� Zapfenverbindungen
� Holznagelverbindungen
• Sonstige Verbindungen indirekt ebenfalls durch DIN 1052 geregelt
Grundlagen
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3Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Blatt
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Häufigste Längsverbindung
• Zur Verlängerung horizontaler und auf ganzer Länge unterstützter Bauteile (z. B. Schwellen)
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4Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Blatt
Längsverbindungen
Vorteile
• Unkomplizierte Geometrie
• Einfache Herstellung von Hand
Nachteile
• Horizontale Bauteilfuge(schlechter konstruktiver Holzschutz)
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5Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Blatt
Längsverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in Balkenlängsrichtung
≤⋅ ⋅
c,0,d
c,0,d
F1
h b f
• Druckspannungen quer zur Faser
≤+ ⋅ ⋅
d
c,90,d
V1
(l 30mm) b fh Trägerhöhe [mm]b Trägerbreite [mm]Fc,0,d Bemessungswert der Druckkraft [N]Vd Bemessungswert der Querkraft [N]fc,0,d Bemessungswert der Druck-
festigkeit in Faserrichtung [N/mm²] fc,90,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit rechtwinklig zur Faser [N/mm²]
� Falls der Anschluss nicht absolut passgenau
ausgearbeitet ist, darf nur h/2 statt h angesetzt werden!
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6Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Blatt
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: -
• Druckkraft: hoch (seitliche Lagesicherung notwendig)
• Querkraft: gering (Aufreißen möglich)
• Biegung um die y, z, x - Achse: -
• Torsion um die x - Achse: -
Längsverbindungen
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7Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Stehendes Blatt
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Wie gerades Blatt
• Besserer Holzschutz durch vertikale Bauteilfuge
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8Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Zapfenstoß
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Wie gerades Blatt
• Besserer Holzschutz durch vertikale Bauteilfuge
• Gute Lagesicherung
• Aufnahme von Zugkräften möglich (z. B. durch Holznägel)
• Aufnahme von Torsionskräften möglich
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9Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Zapfenstoß mit Holznägeln
Längsverbindungen
Ft,d Bemessungswert der Zugkraft [N]n Anzahl tragender Holznägelm Anzahl Scherfugen pro NagelRd Bemessungswert der Trag-fähigkeit
eines Holznagels pro Scherfuge [N]d Holznageldurchmesser [mm]Anetto,Z Nettoquerschnitt Zapfen [mm²]Anetto,L Nettoquerschnitt Lasche [mm²]ft,0,d Bemessungswert der Zugfestigkeit
[N/mm²]
• Zugspannungen im Zapfen
≤⋅
t,d
netto,Z t,0,d
F1
A f
Nachweise nach DIN 1052
• Zugnachweis einer Holznagelverbindung
≤⋅ ⋅
t,d
d
F1
n m R= ⋅ ⋅
γ
2 modd
M
kR 9,5 d
• Zugspannung der Laschen
≤⋅ ⋅ ⋅
t,d
netto,L t,0,d
F1
2 A 0,4 f
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10Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Zapfenblattstoß
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Kombination aus geradem Blatt und Zapfenstoß
• Schlechter Holzschutz durch horizontale Bauteilfuge
• Maschinell nicht nacharbeitsfrei herzustellen
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11Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Hakenblatt
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Weiterentwicklung des geraden Blattes
• Statisch wirksame Stoßverbindung
• Dient zum Übertragen von Zug-und Druckkräften.
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12Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Hakenblatt
Längsverbindungen
Vorteile
• Übertragung von Zugkräften ohne zusätzliche Verbinder oder Stahlteile möglich
• Zur Aufnahme von Zug- oder Drucknormalkraft geeignet
Nachteile
• Herstellung erfordert ein hohes Maß an Präzision
• Geringe Zugbelastbarkeit durch starke Querschnittschwächung
• Querzugbelastung durch Exzentrizitäten
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13Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Hakenblatt
Längsverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in Balkenlängsrichtung
≤⋅ ⋅
c,0,d
c,0,d
F1
h b f
h Trägerhöhe [mm]b Trägerbreite [mm]hV Höhe des Vorholzes [mm]Fc,0,d Bemessungswert der Druckkraft [N]Ft,0,d Bemessungswert der Zugkraft [N]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit in Faserrichtung [N/mm²]
• Druckspannungen der Hakenstirn infolge Zug
≤⋅ ⋅
t,0,d
v c,0,d
F1
h b f
� Falls der Anschluss nicht absolut passgenau
ausgearbeitet ist, darf nur hA statt h angesetzt werden!
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14Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Hakenblatt
Längsverbindungen
hB Höhe des Hakenhalses [mm]hV Höhe des Vorholzes [mm]b Trägerbreite [mm]lv Vorholzlänge [mm]Ft,0,d Bemessungswert der Zugkraft [N]My,d Bemessungswert des
Exzentrizitätsmomentes:My,d = 0,5 ⋅ Ft,0,d ⋅ (hB+hV) [Nmm]
ft,0,d Bemessungswert der Zugfestig-keit in Faserrichtung [N/mm²]
fm,y,d Bemessungswert der Biegefestig-keit um die y-Achse [N/mm²]
fv,d Bemessungswert der Schubfestigkeit [N/mm²]
Nachweise nach DIN 1052
• Zugspannungen im Schnitt A-A
+ ≤⋅ ⋅ ⋅
⋅
y,dt,0,d
2B t,0,d B
m,y,d
MF1
h b f b h f6
• Abscheren Vorholz im Schnitt B-B
≤⋅ ⋅
t,0,d
v v,d
F1
l b f≤ ⋅V VBedingung : l 8 h
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15Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerades Hakenblatt
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: mittel
• Druckkraft: hoch (bei entsprechender Lagesicherung)
• Querkraft: sehr gering
• Biegung um die y - Achse: -
• Biegung um die z - Achse: sehr gering
• Torsion um die x - Achse: -
Längsverbindungen
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16Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Zur Herstellung frei tragender (nicht unterstützter) Stöße
• Insbesondere zur Ausbildung von Gerberträgern (Kragträger und gelenkig angehängter Träger)
• Anordnung des Gerberstoßes im Momentennullpunkt
• Benannt nach dem Erfinder„Heinrich Gottfried Gerber“
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17Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
Vorteile
• Weiterleitung großer Querkräfte
• Statt langer Durchlaufträger Verwendung kürzerer Bauteile
• Effektive und händisch leicht herstellbare Verbindung
• In der Sanierung von Duchlaufträgern einsetzbar
Nachteile
• Verwendung von Stahlverbindungsmitteln zwingend erforderlich
• Rissgefahr bei falscher Anordnung der Bauteile
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18Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
Richtige Anordnung Falsche Anordnung
Spaltgefahr!Keine Spaltgefahr.
Kraftübertragung durch Bolzen mit Unterlegscheiben.
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19Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
i Bolzennummern Bolzenanzahlbnetto Trägerbreite abzgl. Bolzenloch [mm]hi Trägerhöhe am Bolzen i [mm]Vd Bemessungswert der max. Querkraft [N]fv,d Bemessungswert der Schubfestigkeit
[N/mm²]
Nachweise nach DIN 1052
• Querkraft
⋅ ⋅ ⋅≤
⋅ ⋅
d
i netto v,d
11,5 i Vn 1h b f
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20Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
n Anzahl der BolzenVd Bemessungswert der max. Querkraft
[N]fc,90,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit rechtwinklig zur Faser [N/mm²]kc,90 Beiwert nach DIN 1052
(hier in der Regel 1)Aef Wirksame Querdruckfläche einer
Unterlegscheibe [mm²]
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen quer zur Faser (unter U-Scheibe)
≤⋅ ⋅ ⋅
d
c,90 ef c,90,d
V1
n k A f
1438610524
116779222
94468020
74576816
59685812
Aef, Scheibe
da, Scheibe
dBolzen
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21Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Längsverbindungen
n Anzahl der BolzenVd Bemessungswert der max. Querkraft
[N]NR,d Grenzzugkraft eines Bolzens [N]AS Spannungsquerschnitt Bolzen [mm²]fy,b,k char. Streckgrenze Bolzen [N/mm²]fu,b,k char. Zugfestigkeit Bolzen [N/mm²]γM,S Teilsicherheitsbeiwert Stahl (1,1)
Nachweise nach DIN 1052
• Zugspannungen Bolzen
≤⋅
d
R,d
V1
n N
⋅ ⋅ γ =
⋅ ⋅ γ
S y,b,k M,SR,d
S u,b,k M,S
A f /(1,1 )N min
A f /(1,25 )
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22Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gerberstoß
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: -
• Druckkraft: - (nicht Zweck der Verbindung)
• Querkraft: hoch
• Biegung um die y - Achse: - (nicht Zweck der Verbindung, da Gerbergelenk)
• Biegung um die z - Achse : -
• Torsion um die x - Achse : -
Längsverbindungen
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23Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräges Hakenblatt (mit rechtwinkliger Hakenecke)
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Kombination von geradem Hakenblatt und Gerberstoß
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24Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräges Hakenblatt
Längsverbindungen
Vorteile
• Übertragung von Zugkräften möglich
• Leichter Zusammenbau durch nicht parallele Flanken
• Lagesicherung
Nachteile
• Herstellung erfordert ein hohes Maß an Präzision
• Scherfuge durch Schräge deutlich kürzer als bei geradem Hakenblatt
• Ohne weitere Verbindungsmittel Neigung zum Auseinander-rutschen bei Zug
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25Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Schräges Hakenblatt mit lotrechter Hakenecke
Längsverbindungen
Vorteile
• Keine Neigung zum Aus-einanderrutschen bei Zug
• Lagesicherung
Nachteile
• Haken durch kurfaserigen Bereich sehr empfindlich für Beschädigungen
• Herstellung erfordert ein hohes Maß an Präzision
• Schwierige Montage durch drei parallele vertikale Stoßflächen
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26Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräges Hakenblatt
Längsverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
Zug- und Druckkraft (siehe gerades Hakenblatt)
• Druckspannungen in Balkenlängsrichtung
• Druckspannungen der Hakenstirn
• Zugspannungen im Schnitt A-A
• Abscheren Vorholz im Schnitt B-B
Querkraft (siehe Gerberstoß)
• Querkraft
• Druckspannungen quer zur Faser
• Zugspannungen Bolzen
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27Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräges Hakenblatt
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: gering bis mittel, abhängig vom Anschnittwinkel
• Druckkraft: nicht sinnvoll
• Querkraft: mittel bis hoch (Abhängig von der Einschnitttiefe)
• Biegung um die y- Achse: nicht erwünscht (Gerbergelenk)
• Biegung um die z- Achse: -
• Torsion um die x-Achse: -
Längsverbindungen
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28Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Schräges Hakenblatt mit Keilen
Längsverbindungen
Anmerkungen
• Wie schräges Hakenblatt
• Toleranzausgleich durch Keile
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29Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des geraden Blattes für eine Ecke
• Wird meist bei unterstützen Ecken (z. B. Schwellen) eingesetzt
• Wird meist durch aufgehenden Pfosten beansprucht
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30Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt
Vorteile
• Einfache Geometrie
• Händische Herstellung rationell möglich
Nachteile
• Schlechter konstruktiver Holzschutz durch waagerechte Kontaktflächen und sichtbares Hirnholz
• Schlechte Lagesicherung
Eckverbindungen
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31Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Verdecktes Eckblatt
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Eckblattes
• Verbesserter Holzschutz durch abgedecktes Hirnholz
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen.
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32Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt
Eckverbindungen
Fc,90,d Bemessungswert der Druckkraft [N]Aef Wirksame Querdruckfläche [mm²]AZ Fläche Zapfenloch [mm²]fc,90,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
rechtwinklig zur Faser [N/mm²]kc,90 Beiwert nach DIN 1052
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen senkrecht zur Faser
≤− ⋅ ⋅
c,90,d
ef z c,90 c,90,d
F1
(A A ) k f
Fc,d
AZapfen
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33Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: -
• Druckkraft: nicht sinnvoll
• Querkraft: mittel bis hoch (Abhängig von der Einschnitttiefe)
• Querdruck: mittel bis hoch
Eckverbindungen
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34Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt (freitragend)
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Freitragendes Eckblatt zur Querkraftübertragung
• Verbindung mit Bolzen und Unterlegscheiben
• Prinzip wie Gerberstoß, Trägerache aber geknickt
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35Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt (freitragend)
Eckverbindungen
Richtige Anordnung Falsche Anordnung
Spaltgefahr!Keine Spaltgefahr.
Kraftübertragung durch Bolzen mit Unterlegscheiben.
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36Zimmermannsmäßige Verbindungen
Eckblatt (freitragend)
Eckverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
siehe Gerberstoß:
• Querkraft
• Druckspannungen quer zur Faser (unter U-Scheibe)
• Zugspannungen im Bolzen
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37Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schwalbenschwanzeckblatt
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Eckblattes
• Wird meist bei unterstützen Ecken (z. B. Schwellen) eingesetzt
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen
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38Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schwalbenschwanzeckblatt
Vorteile
• Gute horizontale Lagesicherung
• Aufnahme geringer Horizontallasten möglich
Nachteile
• Verbindung kann durch Verdrehung und geringe Überlastung leicht brechen
Eckverbindungen
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39Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Verdecktes Schwalbenschwanzeckblatt
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Schwalbenschwanzeckblattes
• Verbesserter Holzschutz durch abgedecktes Hirnholz
• Aufwändige Verbindung, erfordert hohe Passgenauigkeit
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen
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40Zimmermannsmäßige Verbindungen
Französisches Blatt
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Eckblattes
• Wird meist bei unterstützten Ecken (z. B. Schwellen) eingesetzt
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41Zimmermannsmäßige Verbindungen
Französisches Blatt
Vorteile
• Durch geneigte Kontaktflächen schließen sich Bauteilfugen bei Auflast
• Lagesicherung ohne Zwängungen
• Händisch leicht herstellbar
Nachteile
• Maschinelle Herstellung aufwändiger
Eckverbindungen
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42Zimmermannsmäßige Verbindungen
Scherzapfen
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Zapfenstoßes
• Aufwändige Herstellung
• Gabellagerung verhindert Verdrehung und vertikales Verschieben
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43Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Verdeckter Scherzapfen
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Abwandlung des Scherzapfens
• Verbesserter Holzschutz durch abgedecktes Hirnholz
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44Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gehrung mit Schwalbenschwanz
Eckverbindungen
Anmerkungen
• Aufwändige Verbindung, erfordert hohe Passgenauigkeit
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45Zimmermannsmäßige Verbindungen
Gehrung mit Schwalbenschwanz
Vorteile
• Horizontale Lagesicherung
• Guter Holzschutz durch abgedecktes Hirnholz
• Standardverbindung bei Abbundprogrammen und CNC-Maschinen
Nachteile
• Maschinelle Herstellung erforderlich
• Kein Zapfenloch zur Lagesicherung eines Eckpfostens möglich
Eckverbindungen
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46Zimmermannsmäßige Verbindungen
Kreuzkamm
Verkämmungen
Anmerkungen
• Wegen Ausbruchgefahr sollte Balken überstehen
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen
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47Zimmermannsmäßige Verbindungen
Kreuzkamm
Verkämmungen
Bessere Ausführung Schlechtere Ausführung
Ausbruchgefahr!Keine Ausbruchgefahr.
Ausbruchgefahr wegen geometrischer Kurzfaserigkeit
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48Zimmermannsmäßige Verbindungen
Doppelter Kamm
Verkämmungen
Anmerkungen
• Wegen Ausbruchgefahr sollte Balken überstehen
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen
![Page 49: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/49.jpg)
49Zimmermannsmäßige Verbindungen
Doppelter Kamm
Verkämmungen
Ausbruchgefahr wegen geometrischer Kurzfaserigkeit
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50Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schwalbenschwanzkamm
Verkämmungen
Anmerkungen
• Reduzierte Ausbruchgefahr durch kleinen Konuswinkel
• Mit CNC-Maschinen nur in modifizierter Form nacharbeitsfrei herzustellen
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51Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht)
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Einsatz vorwiegend im Fachwerkbau
• Funktion der Lagesicherung
• Unsichtbare Verbindung
• Zapfenloch sollte einige Milli-meter tiefer ausgestemmt sein
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52Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht)
Zapfenverbindungen
Vorteile
• Effektive und händisch leicht herstellbare Verbindung
• Breites Anwendungsspektrum
Nachteile
• Fäulnisgefahr durch Ansammlung von Wasser in Zapfenlöchern
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53Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht)
Zapfenverbindungen
Fc,90,d Bemessungswert der Druckkraft [N]Aef Wirksame Querdruckfläche [mm²]AZ Fläche Zapfenloch [mm²]fc,90,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
rechtwinklig zur Faser [N/mm²]kc,90 Beiwert nach DIN 1052
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen senkrecht zur Faser
≤− ⋅ ⋅
c,90,d
ef z c,90 c,90,d
F1
(A A ) k f
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54Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht) mit Holznagel
Zapfenverbindungen
Ft,d Bemessungswert der Zugkraft [N]Vd Bemessungswert der Querkraft [N]n Anzahl tragender Holznägelm Anzahl Scherfugen pro NagelRd Bemessungswert der Tragfähigkeit
eines Holznagels pro Scherfuge [N]d Holznageldurchmesser [mm]Anetto Nettoquerschnitt Zapfen [mm²]Sy Flächenmoment 1. Grades des
Zapfenlochquerschnittes [mm]Iy Flächenmoment 2. Grades des
Zapfenlochquerschnittes [mm4]b Breite der Querschnittsfläche in
Höhe des Schwerpunktes [mm]ft,0,d Bemessungswert der Zugfestigkeit
[N/mm²]fv,d Bemessungswert der Schub-
festigkeit [N/mm²]
• Zugspannungen im Zapfen
≤⋅
t,d
netto t,0,d
F1
A f
• Querkraft am Zapfenloch
⋅≤
⋅ ⋅
d y
y v,d
V S1
I b f
Nachweise nach DIN 1052
• Zugnachweis der Holznagelverbindung
≤⋅ ⋅
t,d
d
F1
n m R= ⋅ ⋅
γ
2 modd
M
kR 9,5 d
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55Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht) mit Holznagel
Zapfenverbindungen
Ft,d Bemessungswert der Zugkraft [N]ar Abstand der beiden äußersten
Holznägel [mm]a Maximalabstand eines Holznagels
vom beanspruchten Rand [mm]h Höhe des querzugbeanspruchten
Bauteils [mm]hi Abstand der jeweiligen Nagelreihe
vom unbeanspruchten Rand [mm] n Anzahl der Nagelreihents Breite Seitenholz am Zapfenloch
[mm]ft,90,d Bemessungswert der Zugfestig-
keit rechtwinklig zur Faser [N/mm²]
Nachweise nach DIN 1052
• Querzug
( )≤
⋅⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
t,d
20,8
s r s t,90,d2
F1
18 ak k 6,5 2 t h f
h
= ⋅+
s r
1k max 1,4 a
0,7h
=
=
∑r 2
n1
i 1 i
nk
hh
Bei a/h ≥ 0,7 darf der
Nachweis entfallen.
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56Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (senkrecht)
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Zugkraft: mittel (Holznagel, Stahlstift)
• Druckkraft: mittel (reduzierte Querdruckfläche)
• Querkraft: -
Zapfenverbindungen
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57Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräger Zapfen
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Wie Zapfen, aber Schräganschluss
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58Zimmermannsmäßige Verbindungen
Abgesteckter Zapfen
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Wie Zapfen
• Ausbrüche am Zapfenlochrand sind abgedeckt
• CNC-Variante in der Regel rund wegen Herstellung des Zapfenlochs mit zylindrischem Fräswerkzeug
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59Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen mit Randabsteckung
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Wie Zapfen
• Reduzierte Ausbruchgefahr am Zapfenlochrand
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60Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Einsatz vorwiegend im Fachwerkbau
• Haupt-Nebenträger-Verbindung
• Unsichtbare Verbindung
• Zapfenloch sollte einige Milli-meter tiefer ausgestemmt sein
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61Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Zapfenverbindungen
Vd Bemessungswert der Querkraft [N]bz Zapfenbreite [mm]bz,ef wirksame Zapfenbreite [mm]lz Zapfenlänge [mm]lz,ef wirksame Zapfenlänge [mm]fc,90,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit rechtwinklig zur Faser [N/mm²]kc,90 Beiwert nach DIN 1052
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen senkrecht zur Faser (Zapfenloch)
≤⋅ ⋅ ⋅
d
z z,ef c,90 c,90,d
V1
l b k f
• Druckspannungen senkrecht zur Faser (Zapfen)
≤⋅ ⋅ ⋅
d
z,ef z c,90,d
V1
l b 1,7 f
ho
hz
hu
he h
lz
c Vd
Randbedingungen:15 mm ≤ lz ≤ 60 mm1,5 ≤ h/b ≤ 2,5ho ≥ hu
hu/h ≤ 1/3hz ≥ h/6
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62Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Zapfenverbindungen
Vd Bemessungswert der Querkraft [N]bz Zapfenbreite [mm]he Abstand der unteren Ausklinkung
vom oberen Rand [mm]fv,d Bemessungswert der Schubfestig-
keit [N/mm²]kz Beiwert nach DIN 1052kv Beiwert nach DIN 1052kn Beiwert nach DIN 1052
Vollholz, Balkenschichtholz: 5BSH: 6,5; Furnierschichtholz: 4,5
Nachweise nach DIN 1052
• Schubspannungen im Zapfen
⋅≤
⋅ ⋅ ⋅ ⋅d
z e z v v,d
1,5 V1
b h k k f
= β ⋅ + ⋅ − β ⋅ − α2zk [1 2 (1 ) ] (2 )
α = ehh
β = z
e
hh
( )
= ⋅ α ⋅ − α + ⋅ ⋅ − α α
nv
2
1
kk min
c 1h 1 0,8
h
ho
hz
hu
he h
lz
c Vd
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63Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Zapfenverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
• Querzugspannungen im Zapfenloch
( )≤
⋅⋅ + ⋅ ⋅ ⋅
d2
0,8
s r z t,90,d2
V1
18 ak k 6,5 l h f
h
Vd Bemessungswert der Querkraft [N]a Abstand vom belasteten Rand bis
zum Zapfenloch [mm]h Höhe des Trägers mit Zapfenloch
[mm]lz Zapfenlänge [mm]ft,90,d Bemessungswert der Zugfestigkeit
senkrecht zur Faser [N/mm²]ks Beiwert nach DIN 1052 (hier 1)kr Beiwert nach DIN 1052 (hier 1)
Befindet sich das Zapfenloch am Trägerende, muss der Querzugnachweis mit doppelter Sicherheit (≤ 0,5) geführt werden, wenn der lichte Abstand des Zapfenlochs vom Rand kleiner als die Trägerhöhe ist; gleiches gilt für den Fall, dass bz > h ist.
ho
hz
hu
he h
lz
c Vd
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64Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Zapfenverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
• Querzugspannungen im Zapfenloch
Bei a/h ≥ 0,7 darf der Nachweis entfallen,
a/h < 0,2 nur für kurze Lasteinwirkungen
zulässig.
lz
ha
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65Zimmermannsmäßige Verbindungen
Zapfen (waagerecht)
Beurteilung der Tragfähigkeit
• Querkraft: relativ klein
• Zugkraft: mittel (Holznagel, Stahlstift)
• Druckkraft: mittel (reduzierte Querdruckfläche)
Zapfenverbindungen
![Page 66: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/66.jpg)
66Zimmermannsmäßige Verbindungen
Brustzapfen
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Verstärkter Zapfen
• Einsatz z. B. in Balkenlagen
• Hauptträger wird in Druckzone geschwächt
![Page 67: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/67.jpg)
67Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräger Brustzapfen
Zapfenverbindungen
Anmerkungen
• Verstärkter Zapfen
• Einsatz z. B. in Balkenlagen
• Hauptträger wird in Druckzone weniger geschwächt
![Page 68: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/68.jpg)
68Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schwalbenschwanzzapfen
Schwalbenschwanzzapfenverbindungen
Anmerkungen
• Querverbindung für Anschluss Nebenträger an Hauptträger
• Nur maschinell herstellbar
• Übertragung von Querkräften und geringen Zugkräften möglich
• Keine Stahlteile notwendig
• Schnelle Montage möglich
• Als tragende Verbindung nur mit allgemeiner bauaufsichtlicherZulassung (AbZ.) möglich
![Page 69: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/69.jpg)
69Zimmermannsmäßige Verbindungen
Schräger Schwalbenschwanzzapfen
Schwalbenschwanzzapfenverbindungen
Anmerkungen
• Querverbindung für Anschluss Schifter an Gratsparren
• Nur maschinell herstellbar
• Übertragung von Quer- und Zugkräften möglich
• Für tragende Verbindung: AbZ. erforderlich
![Page 70: DIN 1052 Zimmermannsmäßige · PDF fileZimmermannsmäßige Verbindungen 2 Grundlagen • Geregelt im Abschnitt 15 der DIN 1052 „Zimmermannsmäßige Verbindungen für Bauteile aus](https://reader034.vdokument.com/reader034/viewer/2022050622/5a7a0e477f8b9ae5058c97b8/html5/thumbnails/70.jpg)
70Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn in Winkelhalbierender)
Versätze
Anmerkungen
• Verbindung für Streben
• Verbindung für Kopfbänder
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71Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn in Winkelhalbierender)
Versätze
Vorteile
• Optimal Ausnutzung der Druckspannungsfestigkeiten
Nachteile
• Aufwändige manuelle Herstellung
• Ausreichende Vorholzlänge
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72Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn in Winkelhalbierender)
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in der Stirnfläche
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen tv Einschnitttiefe [mm]b Breite der Strebe [mm]h Höhe der Strebe [mm]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
in Faserrichtung [N/mm²]fc,α/2,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
im Winkel α/2 zur Faser [N/mm²]
( )α
α⋅≤
⋅ ⋅
2d
v c, / 2,d
S cos 2 1b t f
α ≤ ° ≤
α > °
v
h für 504th für 606
α =
α α α α⋅ + ⋅ ⋅ +
⋅ ⋅
c,0,d
c, ,d 2 222 4c,0,d c,0,d
c,90,d v,d
ff
f fsin sin cos cos2 2 2 22 f 2 f
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73Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn in Winkelhalbierender)
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in der Strebe
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]My,d Exzentrizitätsmoment [Nmm]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen lv Vorholzlänge [mm]b Breite der Strebe [mm]h Höhe der Strebe [mm]fv,d Bemessungswert der Schubfestigkeit
[N/mm²]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestigkeit in
Faserrichtung [N/mm²]fm,d Bemessungswert der Biege-
festigkeit [N/mm²]
⋅ α≤
⋅ ⋅d
v v,d
S cos1
b l f
< ≤ ⋅v v20 cm l 8 t
• Abscheren des Vorholzes
( )+ ≤
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
y,dd2
c,0,dm,d
MS1
b h f b h f6
( )= ⋅ ⋅ −y,d d vM S 0,5 h t
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74Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Stirnversatz (Stirn rechtwinklig zur Stabachse)
Versätze
Vorteil
• Einfacher manuell herstellbar
Nachteil
• Geringere Tragfähigkeit
• Ungünstiger Kraft-Faser-Winkel
• Größere Ausmittigkeit
• Fugenklaffen möglich
• Ungünstiger Kraft-Faser-Winkel
• Ausreichende Vorholzlänge
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75Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn rechtwinklig zur Stabachse)
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen im Versatzboden
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen tv Einschnitttiefe [mm]b Breite der Strebe [mm]h Höhe der Strebe [mm]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
in Faserrichtung [N/mm²]fc,α/2,d Bemessungswert der Druckfestigkeit
im Winkel α/2 zur Faser [N/mm²]
α ≤ ° ≤
α > °
v
h für 504th für 606
α =
⋅ α + ⋅ α ⋅ α + α
⋅ ⋅
c,0,dc, ,d 2 2
2 4c,0,d c,0,d
c,90,d v,d
ff
f fsin sin cos cos
2 f 2 f
α
⋅ α≤
⋅ ⋅d
v c, ,d
S cos1
b t f
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76Zimmermannsmäßige Verbindungen
Stirnversatz (Stirn rechtwinklig zur Stabachse)
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in der Strebe
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]My,d Exzentrizitätsmoment [Nmm]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen lv Vorholzlänge [mm]b Breite der Strebe [mm]h Höhe der Strebe [mm]fv,d Bemessungswert der Schubfestigkeit
[N/mm²]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestigkeit in
Faserrichtung [N/mm²]fm,d Bemessungswert der Biege-
festigkeit [N/mm²]
⋅ α≤
⋅ ⋅d
v v,d
S cos1
b l f
< ≤ ⋅v v20 cm l 8 t
• Abscheren des Vorholzes
( )+ ≤
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
y,dd2
c,0,dm,d
MS1
b h f b h f6
= ⋅ ⋅ −
α
vy,d d
tM S 0,5 h
cos
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77Zimmermannsmäßige Verbindungen
Variante: Brustversatz
Versätze
Vorteil
• Minimale Ausmittigkeit
• Günstiger Kraft-Faser-Winkel
• Minimiertes Fugenklaffen
Nachteil
• Unschöne Optik
Nachweise nach DIN 1052
(siehe Stirnversatz (Stirn in Winkelhalbierender))
• Druckspannungen in der Stirnfläche
• Druckspannungen in der Strebe
• Abscheren des Vorholzes
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78Zimmermannsmäßige Verbindungen
Fersenversatz
Versätze
Anmerkungen
• Verbindung für Streben
• Überdeckung darf nicht auf Vorholz aufliegen (Rissgefahr in Strebe)
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79Zimmermannsmäßige Verbindungen
Fersenversatz
Versätze
Vorteile
• Einfache manuelle Herstellung
• Vermindertes Fugenklaffen
• Besserer Holzschutz durch Überdeckung der Fuge
Nachteile
• Größere Ausmittigkeit
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80Zimmermannsmäßige Verbindungen
Fersenversatz
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen im Versatzboden
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]My,d Exzentrizitätsmoment [Nmm]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen tv Einschnitttiefe [mm]b Breite der Strebe [mm]h Höhe der Strebe [mm]fc,0,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit in Faserrichtung [N/mm²]fc,α,d Bemessungswert der Druckfestig-
keit im Winkel α zur Faser [N/mm²]fm,d Bemessungswert der Biege-
festigkeit [N/mm²]
α
⋅ α≤
⋅ ⋅d
v c, ,d
S cos1
b t f
α ≤ ° ≤
α > °
v
h für 504th für 606
α =
⋅ α + ⋅ α ⋅ α + α
⋅ ⋅
c,0,dc, ,d 2 2
2 4c,0,d c,0,d
c,90,d v,d
ff
f fsin sin cos cos
2 f 2 f
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81Zimmermannsmäßige Verbindungen
Fersenversatz
Versätze
Nachweise nach DIN 1052
• Druckspannungen in der Strebe
Sd Bemessungswert der Druckkraft [N]α Innenwinkel unter dem sich beide
Stäbe treffen lv Vorholzlänge [mm]b Breite der Strebe [mm]fv,d Bemessungswert der Schub-
festigkeit [N/mm²]
⋅ α≤
⋅ ⋅d
v v,d
S cos1
b l f
< ≤ ⋅v v20 cm l 8 t
• Abscheren des Vorholzes
( )+ ≤
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
y,dd2
c,0,dm,d
MS1
b h f b h f6
= ⋅ ⋅ −
α
vy,d d
tM S 0,5 h
cos
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82Zimmermannsmäßige Verbindungen
Doppelter Versatz
Versätze
Anmerkungen
• Verbindung für Streben
• Kombination aus Stirn- und Fersenversatz
• Erfordert hohe Passgenauigkeit
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83Zimmermannsmäßige Verbindungen
Doppelter Versatz
Versätze
Vorteile
• Minimale Ausmittigkeit
• Günstiger Kraft-Faser-Winkel
• Hohe Kraftübertragung möglich
• Reduzierte Vorholzlänge
Nachteile
• Sehr aufwändige manuelle Herstellung
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84Zimmermannsmäßige Verbindungen
Doppelter Versatz
Eckverbindungen
Nachweise nach DIN 1052
Aufteilung der Gesamtkraft je zur Hälfte auf Stirn- und Fersenversatz.
Nachweise wie Stirn- (mit Winkelhalbierender) und Fersenversatz:
• Druckspannungen in der Stirnfläche bzw. im Versatzboden
• Druckspannungen in der Strebe
• Abscheren des Vorholzes
Sonderbedingungen für Versatztiefen: tv,1 ≤ 0,8 × tv,2
tv,1 ≤ tv,2 – 1,0 cm
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85Zimmermannsmäßige Verbindungen
Lagesicherung von Versätzen
Versätze
Bolzen Sondernagel Lochblech