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Maria Loebjinski

• Die geltende Normung zur Konstruktion und Bemessung baulicher Anlagen fußt auf dem Prinzip der Grenzzustände. Normative Vorgaben und Empfehlungen befinden sich in stetiger Weiterentwicklung zur kontinuierlichen Verbesserung des europäischen Normungskonzepts unter Einbeziehung aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse und Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung. Während die Normung im Neubau den aktuellen Wissensstand gut widerspiegelt, bestehen für den Bestandsbau nur wenige Vorgaben zur Bestandsaufnahme, sowie zur Bewertung der Tragfähigkeit. In Ermangelung spezifischer normativer Regelungen finden die für den Neubau entwickelten Vorgaben auch im Bestandsbau Anwendung. Dies führt häufig zu unangemessenen, wenig substanzschonenden Maßnahmen, welche zudem, nicht zuletzt aus ökonomischen Gründen, die Attraktivität der Erhaltung bestehender Bausubstanz gegenüber dem Neubau senkt. Die Notwendigkeit einer fokussierten Weiterentwicklung der Normung auf die Bedürfnisse des Bestandsbaus wird deutlich. Aufgrund der besonderenDie geltende Normung zur Konstruktion und Bemessung baulicher Anlagen fußt auf dem Prinzip der Grenzzustände. Normative Vorgaben und Empfehlungen befinden sich in stetiger Weiterentwicklung zur kontinuierlichen Verbesserung des europäischen Normungskonzepts unter Einbeziehung aktueller wissenschaftlicher Erkenntnisse und Erfahrungen aus der praktischen Umsetzung. Während die Normung im Neubau den aktuellen Wissensstand gut widerspiegelt, bestehen für den Bestandsbau nur wenige Vorgaben zur Bestandsaufnahme, sowie zur Bewertung der Tragfähigkeit. In Ermangelung spezifischer normativer Regelungen finden die für den Neubau entwickelten Vorgaben auch im Bestandsbau Anwendung. Dies führt häufig zu unangemessenen, wenig substanzschonenden Maßnahmen, welche zudem, nicht zuletzt aus ökonomischen Gründen, die Attraktivität der Erhaltung bestehender Bausubstanz gegenüber dem Neubau senkt. Die Notwendigkeit einer fokussierten Weiterentwicklung der Normung auf die Bedürfnisse des Bestandsbaus wird deutlich. Aufgrund der besonderen Herausforderungen des Materials, des historischen Wertes gebauter Konstruktionen und seiner praktischen Relevanz und Aktualität spielt der Holzbau in diesem Zusammenhang eine besondere Rolle. In der Arbeit wird zur Konkretisierung der Forschungslücke zunächst der aktuelle Stand normativer Regelungen und normungsvorbereitender Arbeiten in Deutschland und ausgewählten europäischen Ländern dargelegt. Last- und Materialparameter werden zuverlässigkeitstheoretisch modelliert, wobei ein Schwerpunkt auf der Analyse der Methoden zur Verbesserung des Widerstandsmodells liegt. Folgend werden Studien zur Zuverlässigkeit von Holzbauteilen in ausgewählten, für historische Holzkonstruktionen typischen, Bemessungssituationen durchgeführt und die Ergebnisse in Bezug auf die geltenden normativen Festlegungen bewertet. Die Studien betreffen einachsige Beanspruchungen und Spannungskombinationen (Querschnittsversagen) aus ständigen Lasten, Nutz-, Schnee- und Windlasten. Einflussfaktoren auf die rechnerische Zuverlässigkeit werden mittels Sensitivitätsstudien analysiert und bewertet. Nach einer Abschätzung des impliziten Sicherheitsniveaus bei Anwendung normativer Regelungen im Holzbau werden Anpassungen der Zielzuverlässigkeit für Maßnahmen im Bestand diskutiert und Vorschläge für ein Instandsetzungs- und ein Reparaturlevel unterbreitet. Für diese werden für relevante Bemessungssituationen des historischen Holzbaus probabilistische Kalibrierungen zur Optimierung des Teilsicherheitsbeiwertes des Materialwiderstands durchgeführt. Ergebnisse vereinfachter Verfahren werden vergleichend dargestellt bewertet. Abschließend wird ein Anwendungskonzept zur stufenweisen Modifizierung des Teilsicherheitsbeiwertes des Materialwiderstands für die praktische Anwendung entwickelt, welches Aktualisierungsmöglichkeiten der Tragfähigkeitsbewertung für unterschiedliche Kenntnisstände im individuellen Projekt ermöglicht und an praktischen Beispielen präsentiert.…
• Current codes for the design and evaluation of structures are based on the limit states format. Codes and standards are under continuous development to consider recent scientific findings and experience from practical application. While codes embracing the design of new structures rather well reflect current knowledge, only few recommendations concerning the assessment and evaluation of existing structures are available. Due to this lack of specific normative regulation, codes developed for the design of new structures are applied for the evaluation of existing ones as well. This often leads to inappropriate, less substance-careful technical measures that, not at least due to economic constraints, lower the attractivity of the preservation of existing structures compared to the erection of new ones. The need for a focused further development of codes and standards considering the specific needs when working with existing structures comes into sight. Due to special challenges coming with the natural grown material, the historic valueCurrent codes for the design and evaluation of structures are based on the limit states format. Codes and standards are under continuous development to consider recent scientific findings and experience from practical application. While codes embracing the design of new structures rather well reflect current knowledge, only few recommendations concerning the assessment and evaluation of existing structures are available. Due to this lack of specific normative regulation, codes developed for the design of new structures are applied for the evaluation of existing ones as well. This often leads to inappropriate, less substance-careful technical measures that, not at least due to economic constraints, lower the attractivity of the preservation of existing structures compared to the erection of new ones. The need for a focused further development of codes and standards considering the specific needs when working with existing structures comes into sight. Due to special challenges coming with the natural grown material, the historic value of built structures and its practical relevance and actuality, existing timber structures play a central role in this context. Aiming for an ascertainment of the scientific gap, this research presents codes and pre-normative work in Germany and selected European countries in a first step. Load and material parameters are modelled from a reliability-based point of view; a focus is set on the analysis of methods for the improvement of the material model. In a next step, reliability analyses of timber elements in selected limit states relevant for historic timber structures are performed and evaluated within the context of current codified design rules. Studies are focussed on uniaxial stresses and stress combinations from permanent actions, live, snow and wind loads. Parameters influencing the calculated reliability are analysed and evaluated by sensitivity studies. Based on an evaluation of the implicit safety level calculated applying current normative design rules for timber structures, modifications of the target reliability for technical measures in existing structures are discussed and a proposal for a maintenance and a rehabilitation level is provided. For these levels and relevant limit states, probabilistic calibrations for an optimisation of the partial safety factor on the material side are performed. Results of simplified methods are considered as a comparison and results are discussed. Finally, a concept including the stepwise modification of the partial safety factor for structural timber intended for practical application is developed. Options to update the evaluation of the load-bearing capacity of a structure in an individual project depending on the knowledge level are shown and illustrated by practical examples.…