Was bedeuten neue Holzarten aus Sicht der Normierung? - Andrea Frangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion IBK René Steiger, Empa ...

Was bedeuten neue Holzarten aus Sicht der
Normierung?

Andrea Frangi, ETH Zürich, Institut für Baustatik und Konstruktion IBK
René Steiger, Empa, Abteilung Ingenieur-Strukturen

                                                        S-WIN Wintertagung
                                                               Online, 28.1.2021
                                                                         Datum

Fragestellungen
 Muss für jede neue Baumart der "Einordnungsprozess"
  durchlaufen werden?
 Wie lange würde wahrscheinlich der Zeitraum vom Beginn
  bis zur Normierung dauern?
 Hat dies Auswirkungen beim Export und Import?
  Wenn ja, welche?
 Was würde es bedeuten, wenn die Schweiz einen eigenen
  Weg gehen würde?

Bauprozess

 Projektierung
      Entwurf
      Tragwerksanalyse
      Bemessung

 Ausführung
 Nutzung
 Erhaltung
 Rückbau

Projektierung - Tragwerksnormen
 SIA Tragwerksnormen    Eurocodes

Projektierung – SIA Tragwerksnormen
 Kompakte, praxisbezogene Hilfsmittel
  für gut ausgebildete Fachleute
 Natürliche Legitimation und Anerkennung in der Praxis
  durch Erarbeitung im Milizsystem in Kommissionen mit
  Planern, Unternehmern, Bauherren, Behörden
 Basis: Eigenverantwortung und Ausbildung
 Förderung der verantwortungsvollen Innovation
  (Ausnahmeartikel 0.4), zukunftstauglich

Bauprodukte
 Bauproduktegesetz
     Sicherheit von Bauprodukten
      gewährleisten und
      grenzüberschreitenden freien
      Warenverkehr erleichtern
     Qualitätsgesicherte
      Bauprodukte mit definierten
      Leistungen
     Anwendung harmonisierter
      technischer Normen (hEN)
      oder Europäischer
      technischer Bewertungen
      (ETB)
     ……

                                     BBL – Wegleitung zur Bauproduktegesetzgebung

Produktnormen - Bedeutung für den Holzbau
 hEN 14080:2013 - Timber structures — Glued laminated
    timber and glued solid timber — Requirements
   hEN 14081-1:2005+A1:2011 - EN 14081-1:2005+A1:2011
    Timber structures - Strength graded structural timber with
    rectangular cross section - Part 1: General requirements
   hEN 14374:2004 - Timber structures - Structural laminated
    veneer lumber – Requirements
   hEN 15497:2014 - Structural finger jointed solid timber -
    Performance requirements and minimum production
    requirements
   EN 16351:2015 - Timber structures — Cross laminated
    timber — Requirements
   ……

Europäische Normierung
                                   EG                                                          CH
                      1978 (!)                                                                              VSS
                                  CEN                                          SNV
                                                                                                            SIA
                                300 TC                                         KTN

                  EN                                                 EC                                    NAD

  Werkstoffe / Ausführung                       Berechnung / Bemessung
  (Produkte und Prüfung)                              (Tragwerke)
                                                                                   SNV: Schweizerische Normen-Vereinigung
CEN: Europäisches Komitee für Normung (zurzeit 34 Länder)                         KTN: SIA Kommission für Tragwerksnormen
TC: Technisches Komitee                                                               NAD: Nationale Anwendunsgdokumente
                                                            VSS: Schweizerischer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute

TC / SC mit Bedeutung für den Holzbau
                                                  CEN

    TC 38            TC 112           TC 124                           TC 193 / SC1     TC 250 / SC5
                                                         TC 175
Dauerhaftigkeit   Holzwerkstoff-   Holzbauwerke                        Klebstoffe für    Eurocode 5
                                                        Rund- und
von Holz und         platten                                             Holz und
                                                        Schnittholz
Holzprodukten                                                          Holzwerkstoffe

CH-Vertreter:                      CH-Vertreter:    CH-Vertreter:      CH-Vertreter:    CH-Vertreter:
                   CH-Vertreter:
F. Schwarze                         Ch. Sigrist     U. Luginbühl         G. Stapf        A. Frangi
                  V. Brombacher       bfh/ahb                                             ETH Zürich
     Empa            Pavatex SA                             HIS            Henkel
                                     G. Stapf                                            R. Steiger
                                       Henkel                                               Empa

 Info NK 265:      Info NK 265:    Info NK 265:         Info NK 265:    Info NK 265:    Info NK 265:
  G. Ratsch         G. Ratsch       Ch. Sigrist         U. Luginbühl      G. Stapf        A. Frangi
    Lignum            Lignum          bfh/ahb               HIS            Henkel         ETH Zürich

Muss für jede neue Baumart der
"Einordnungsprozess" durchlaufen werden?
Beispiel BAFU AP Holz Projekt
„Buchen-BSH“

                                                        L

                                                                                       H

Stamm                    Brett           Keilzinkung           Lamelle           BSH

        Einschnitt und           Festigkeits-             KZV-            Flächen-
         Trocknung                sortierung           verklebung        verklebung

Muss für jede neue Baumart der
"Einordnungsprozess" durchlaufen werden?

 Grundsätzlich ja, wenn keine Grundlagen vorhanden sind.
 Bauprodukte aus Vollholz: einfache Gruppierung für
    gewisse Aspekte möglich, kaum für Sortierung.
   Verklebte Bauprodukte (BSH, CLT, LVL, usw.):
    Klebstoff auf Baumart spezifisch abzustimmen,
    QSS für Keilzinkung, Flächenverklebung sehr hoch.
   Shortcuts z.T. möglich, z.B. Lochleibungsfestigkeit
    abhängig von der Dichte
   Je nach Anwendungsbereich nicht alle mechanischen
    Eigenschaften erforderlich
   ……

Muss für jede neue Baumart der
"Einordnungsprozess" durchlaufen werden?
                                    Nadelholz BSH                                    Buchen BSH
Eigenschaft           Symbol       GL32c          GL32h    GL40c     GL40h        GL48c          GL48h      GL55c       GL55h
Biegefestigkeit       fm,g,k        32.0           32.0     40.0       40.0        48.0           48.0       55.0        55.0
                      ft,0,g,k      19.5           25.6     26.0       32.0        30.0           38.4       36.5        44.0
Zugfestigkeit
                      ft,90,g,k             0.5                                  Hübner (2013)  0.4
                      fc,0,g,k      24.5           32.0     40.0       45.0        45.0           50.0       50.0        55.0
Druckfestigkeit
                      fc,90,g,k             2.5                               Hübner (2013)  6.0 (9.0)
Schubfestigkeit       fv,g,k                3.5                                            6.0
Rollschubfestigkeit   fr,g,k                1.2                     Ehrhart et al. (2015), Aicher et al. (2016)  2.5
                      E0,g,mean    13’500         14’200   14’000    14’200       15’200         15’400     16’400      16’600
                      E0,g,05                              13’000    13’200       14’200         14’400     15’400      15’600
E-Modul
                      E90,g,mean            300                                 Hübner (2013)  1’100
                      E90,g,05              250                                  Hübner (2013)  650
                      Gg,mean               650                                           1’100
Schubmodul
                      Gg,05                 540                                            900
                      Gr,g,mean             65                      Ehrhart et al. (2015), Aicher et al. (2016)  300
Rollschubmodul
                      Gr,g,05               54                      Ehrhart et al. (2015), Aicher et al. (2016)  250
                      ρg,05         400            440                                     660
Dichte
                      ρg,mean       440            490                                     690

          Beispiel BAFU AP Holz Projekt „Buchen-BSH“

Wie lange würde wahrscheinlich der Zeitraum
vom Beginn bis zur Normierung dauern?
 Schaffung der Grundlagen und technischen
  Rahmenbedingungen (Forschungsinstitute mit Industrie):
  4-8 Jahre
  (z.B. BAFU AP Holz Projekt Buchen-BSH: 5 Jahre)
 Umsetzung in die nationalen Normen: 1-2 Jahre
      Lignatec (z.B. "Bauen mit Laubholz„)
      Richtlinie mit Anforderungen an die Herstellung
      Norm SIA 265
 Umsetzung in die europäischen Normen: 5-10 Jahre
      Technical Specifications TS (Vornorm)
      Eurocodes EN 1995
      Produktnorm (z.B. prEN 14080-2 „BSH aus Laubholz“)

Schritte bei der Erarbeitung von EN
      Code                                Stage
       0                        Proposal to develop an EN
       1                             Work definition
       2                         Questionnaire procedure
       3               Drafting in Technical Bodies (TC, SC, WG, PT)
       4              CEN Enquiry (Public comment at national level)
       5                        Adoption by weighted vote
       6                         Finalization and Printing
       7                         National Implementation
                              Review at least every 5 years

 Iterativer Prozess
 EN (Eurocodes) erscheint zuerst als Technical Specification TS
 Technische Korrekturen ab Stage 5 nur noch möglich, wenn bereits früher
 moniert oder wenn sicherheitsrelevant.
 Abstimmungen in allen Phasen: Mehrheitsentscheid auf Grund gewichteter
 Länderstimmen

Revision von Produktnormen
                              2013

                             8 Jahre

                              2005

Revision der Eurocodes

                         2015   2025

Revision der SIA Tragwerksnormen

 SIA Tragwerksnormen    Eurocodes

    SIA 265:2003
    SIA 265:2012          1. Generation: 2004
    SIA 265:2021          2. Generation: 2025
                          3. Generation: ca. 2050

Hat dies Auswirkungen beim Export und Import?
Wenn ja, welche?

 Für das Inverkehrbringen in der EU
  und im EWR muss zusätzlich zur
  Leistungserklärung das CE-
  Kennzeichen angebracht werden.
 Mit der CE-Kennzeichnung erklärt
  der Hersteller, dass sein
  Bauprodukt den geltenden
  Anforderungen der
  Harmonisierungsrechtsvorschriften
  der EU entspricht.

Was würde es bedeuten, wenn die Schweiz
einen eigenen Weg gehen würde?

 Alleinweg: schnell, effizienter
    aber….
   Ohne Zusammenarbeit und
    Synergien wäre Aufwand enorm
   Risiken müssten allein getragen
    werden
   Lösungen (Bauprodukte) nur in der
    CH anwendbar (kein Export)
   ……….

Schlussbemerkungen
 Normierung ist ein langfristiges Projekt, aber unabdingbar
 CH kann eine Vorreiterrolle in der Normierung spielen,
  aber dafür sind ausreichende personelle und finanzielle
  Ressourcen erforderlich
      aktive Mitwirkung und starke Inputs unabdingbar
 Normierung nur sinnvoll für Holzarten mit ausreichendem
  Potential (Waldbestand, mechanische Eigenschaften)
      Interessante Anwendungsbereiche identifizieren
      Vorgehen in Schritten sinnvoll
 Wahl von neuen Holzarten für den Holzbau 2100 mit DACH
  abstimmen und auf gute Erfahrungen zurückgreifen
      Klimawandel trifft DACH in ähnlicher Weise