Nägel im Holzbau - die Erforschung des Trag- und Verformungsverhaltens

Die Tragfahigkeit von Nageln (Drahtstifte) und Nagelverbindungen im Holzbau war lange Zeit ausschliesslich uber Tabellen, die auf experimentellen Untersuchungen basierten, geregelt. In den letzten 100 Jahren untersuchten unterschiedliche Forscher das Last-Verformungsverhalten dieser Verbindungen und entwickelten Modelle, mit denen auf Grundlage von analytischen Gleichungen die Tragfahigkeit und das Verformungsverhalten von Nageln berechnet werden konnen. Die zunachst in Not- und Sparkonstruktionen eingesetzten Nagel werden heutzutage v. a. im Holztafelbau verwendet. Im Bestand finden sich aber auch zahlreiche, teils weitgespannte Fachwerkkonstruktionen, deren Tragsicherheit auf den genagelten Verbindungen in den Knotenpunkten basiert. In dem folgenden Beitrag wird die Erforschung und Entwicklung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Holz-Verbindungen mit Nageln als Verbindungsmittel chronologisch und detailliert erlautert. Die entsprechenden Meilensteine werden genauer betrachtet. Unterschiedliche Methoden fur die Bestimmung der Tragfahigkeit werden vorgestellt. Auf mechanische Phanomene, die nach und nach erforscht wurden, wird eingegangen. Mit dem heute erreichten Stand des Wissens konnen vielfaltige Verbindungen nachgewiesen werden. Zudem ist es moglich, deren Steifigkeit explizit zu bestimmen. Tabellen und Grafiken verdeutlichen die einzelnen Meilensteine der geschichtlichen Entwicklung und vergleichen konkret die unterschiedlichen normativen Regelungen seit Beginn der Einfuhrung des Nagels in den Ingenieurholzbau in Deutschland. Hierbei kann gezeigt werden, dass es trotz unterschiedlicher Herangehensweisen seit 1933 kaum anderungen bei den Ergebnissen der rechnerischen Bestimmung der Tragfahigkeit gibt. Nails in wood construction - fundamental research and continuous standardisationFor a long time, the load-carrying capacity of nails and nailed connections in timber structures was regulated only by tables based on experimental investigations. In the last 100 years, different researchers investigated the load-deformation behaviour of these connections and developed models with which the load-carrying capacity and deformation behaviour of nails can be estimated very precisely on the basis of analytical equations. At first used in material saving construction in economical difficult times, nails are nowadays mainly used for the connections of the sheathing to the ribs for light-frame elements. In the following article, the research and development of the load-carrying capacity and deformation behaviour of timber-timber connections with nails as fasteners is explained chronologically and in detail. Different methods to determine the load-carrying capacity are presented. Mechanical phenomena that have been discovered stepwise are dealt with. Actually, very individual connections can be verified by using code regulations. In addition, it is possible to determine the stiffness of the connection. Tables and graphics illustrate the milestones of the historical development and specifically compare the normative regulations since the introduction of the nail in engineered timber construction in Germany. Here it can be shown that despite the constantly changing definitions, the calculation results regarding the load-bearing capacity has remained in a similar order of magnitude since 1933 until today.

Automated summary

This article provides a detailed explanation of the research and development of load-carrying capacity and deformation behavior of timber-timber connections with nails as fasteners, as well as the application of nails in engineered timber construction. The article also introduces different methods to determine load-carrying capacity and discusses mechanical phenomena.