Verbindungsmittel¶

Ein Verbindungsmittel ist ein einzelnes Befestigungsstück, das zwei Hölzer zusammenhält und die Kräfte überträgt — ein Nagel, eine Schraube, ein Bolzen oder eine Leimfuge.

Prosa-Definition¶

Ein Verbindungsmittel ist ein Element der App-Ontologie, das als einzelnes mechanisches oder geklebtes Tragstück Kräfte zwischen zwei oder mehr Bauteilen überträgt, das dazu eine eindimensional dominante Geometrie (Achse mit Anfangs- und Endpunkt sowie typabhängigem Querschnitt) und eine Typspezifikation (Nagel, Schraube, Bolzen, Stabdübel, Klammer, Klebung oder Dübel besonderer Bauart) besitzt und dessen Bemessung nach DIN EN 1995-1-1 Kapitel 8 erfolgt.

Mathematische Definition¶

Sei

𝓔 die Menge der Elemente nach element,
𝓤 der UUID-Raum nach uuid,
𝓑 die Menge der Bauteile nach bauteil,
𝓦_VM:= werkstoff_stahl ∪ axiales_holz ∪ {⊥_klebstoff} die Werkstoffmenge der Verbindungsmittel, formal referenziert auf die Werkstoff-Hierarchie (Stahl für stiftförmige und nicht-stiftförmige metallische Verbindungsmittel; axiales Holz für Holzdübel aus Hartholz; ⊥_klebstoff als Platzhalter für die noch zu definierende Klebstoff-Klasse nach EC5 Kap. 10, Folgearbeit). Aluminium- Verbindungsmittel werden konventionell der Stahl-Klasse zugeordnet, bis eine eigene Werkstoffklasse werkstoff_aluminium eingeführt wird (Folgearbeit),

𝓥𝓜_τ die Menge der Verbindungsmittel-Typen

𝓥𝓜_τ:= { Nagel, Schraube, Bolzen, Stabduebel,
          Klammer, Holzduebel, NagelPlatte,
          DuebelBesondererBauart, Klebung }

(sealed enum; eigene Folge-Einträge),

𝓛:= ℝ⁺ die Menge der zulässigen Längen in mm,
𝓔𝓣𝓐 die Menge der ETA-Referenzen (eigener Folge-Eintrag eta_referenz),
𝓢𝓰 die Menge der Stahlgüten (eigener Folge-Eintrag stahlguete).

Dann ist ein Verbindungsmittel das Tupel

VM:= (uuid, geometrie, lokale_platzierung, werkstoff,
       typ, nenndurchmesser, nennlaenge, achse,
       verbindet, multiplizitaet,
       eta_zulassung?, stahlguete?,
       positionsnummer?, produktkennzeichnung?, bezeichnung?)

mit den von element ererbten Pflichtfeldern

uuid ∈ 𝓤,
geometrie ∈ 𝓖_VM ⊂ 𝓖 (1D-dominante Verbindungsmittelgeometrie: Stab mit kreisförmigem Querschnitt für stiftförmige; Plattengeometrie für Nagelplatten und Dübel besonderer Bauart; Klebfuge als Flächengeometrie für Klebungen),
lokale_platzierung ∈ SE(3),
werkstoff ∈ 𝓦,

und den verbindungsmittel-spezifischen Pflichtfeldern

typ ∈ 𝓥𝓜_τ (Verbindungsmittel-Typ),
nenndurchmesser d ∈ 𝓛 (Nenndurchmesser in mm; bei Klebungen und Nagelplatten typabhängig zu interpretieren oder ⊥),
nennlaenge ℓ ∈ 𝓛 (Nennlänge in mm),
achse ∈ Strecke ⊂ Gerade × ℝ²: die Verbindungsmittelachse als Strecke s = (P₀, P₁) mit P₀, P₁ ∈ ℝ³ in W (cadwork-Konzept VBA); ‖P₁ − P₀‖ ≈ ℓ bzw. ≤ ℓ + Toleranzen.LAENGE_EPS (das geometrische Versenken der Schraubenspitze ist eine Bemessungsfrage, nicht eine Geometriefrage),
verbindet ⊂ 𝓤 mit |verbindet| ≥ 2: die UUIDs derjenigen Bauteile, die durch das Verbindungsmittel verbunden werden,
multiplizitaet n ∈ ℕ, n ≥ 1 (Default 1; Anzahl gleichartiger Verbindungsmittel, die durch dieses Element repräsentiert werden; IFC IfcMechanicalFastener ist „one or many" zulässig),

und den Optionalfeldern

eta_zulassung ∈ 𝓔𝓣𝓐 ∪ {⊥},
stahlguete ∈ 𝓢𝓰 ∪ {⊥},
positionsnummer, produktkennzeichnung, bezeichnung wie in element.

Die Achse s = (P₀, P₁) trägt Position und Richtung; der Typ zusammen mit Nenndurchmesser, Nennlänge und ETA-Zulassung trägt die Bemessungs- und Stücklisten-Spezifikation. Diese Trennung folgt dem cadwork-Konzept der Verbindungsmittelachse (VBA): aus der Achse werden Werkplan-Symbol, Bohrlochbearbeitung am Bauteil, Stücklisten- Eintrag und statische Position für externe Bemessung erzeugt; aus dem Typ folgen alle Bemessungseingaben.

Es ist 𝓥𝓜 ⊂ 𝓔, d. h. die Menge der Verbindungsmittel ist eine disjunkte Teilmenge der Element-Menge (siehe element).

Wohldefiniertheit¶

Existenz: Für jedes konkrete in einem Tragwerk eingebaute Verbindungsmittel lässt sich das obige Tupel erfassen. Mindestkonfiguration: typ = Nagel, d = 4.0 mm, ℓ = 100 mm, achse als Strecke der Länge ≈ 100 mm, |verbindet| = 2, multiplizitaet = 1.
Eindeutigkeit der Identität: über uuid (geerbt von element).
Geometrie-Konsistenz: Die Achse s = (P₀, P₁) ist im Welt- Koordinatensystem zu interpretieren; das lokale Element- Koordinatensystem hat per Konvention seinen Ursprung in P₀, mit z-Achse entlang (P₁ − P₀)/‖P₁ − P₀‖. Die lokale_platzierung überführt dieses lokale System nach W; G_W(VM) ist der durch typ, nenndurchmesser und nennlaenge erzeugte Stab- bzw. Flächenkörper unter dieser Transformation.
Achse-Länge-Konsistenz: Es gilt ‖P₁ − P₀‖ ≤ ℓ + Toleranzen.LAENGE_EPS. Die Achse ist die geometrische Lage des eingebauten Stücks; ℓ ist die ungekürzte Nennlänge des Lieferprodukts. Bei Schrauben mit nicht eingedrehtem Kopfüberstand oder bei Bolzen mit Mutter und Beilagscheiben ist diese Toleranz typisch klein (≪ ℓ).
Verbindet-Konsistenz: Jedes uuid ∈ verbindet referenziert ein existierendes Bauteil im Modell. |verbindet| ≥ 2 ist zwingend; ein Verbindungsmittel, das nur ein Bauteil „durchsticht", wird nicht modelliert (das wäre eine reine Bohrung als Bauteil-Bearbeitung). Foreign-Key-Regel (siehe uuid): die Liste enthält ausschließlich UUIDs, niemals Positionsnummern.
Multiplizität: n ≥ 1. Eine Instanz mit n = k repräsentiert k gleichartige Verbindungsmittel an derselben funktionalen Position (Nagelfeld, Schraubenreihe, Stabdübel-Cluster). Bemessungs- konsequenz: die effektive Anzahl n_ef nach EC5 Gl. 8.17 bezieht sich auf diese Multiplizität.
Disjunktheit zu Bauteil/Verbinder/Verstärkung: Ein Verbindungsmittel-Tupel ist genau dann ein Verstärkungselement im Sinne von verstaerkungselement, wenn es funktional in eine Verstärkungsrolle gestellt wird; dann wird es in einem eigenen Tupel der Klasse Verstaerkungselement instanziiert (mit eigener UUID), das auf das Verbindungsmittel-Spezifikations-Tripel (typ, d, ℓ) zurückgreift. Es entsteht keine Mehrfach-Klassifikation desselben Tupels; die Klassifikation ist Konstruktions- entscheidung.
Wohldefiniertheit der Bemessungsdaten: typ und nenndurchmesser bestimmen zusammen mit dem ETA-Eintrag (falls vorhanden) den charakteristischen Wert für die Tragfähigkeit nach EC5; die App liefert die geometrische Eingabe, nicht den Bemessungswert.
Nicht-Zirkularität: Die Definition stützt sich auf element, uuid, gerade, strecke, bauteil, werkstoff und toleranzen. Sie verweist auf verbindung, verbinder, verstaerkungselement ausschließlich in der Abgrenzung, nicht in der Definition.

Erläuterung (nicht normativ)¶

Werkstoff¶

Verbindungsmittel haben typisch Werkstoff werkstoff_stahl (Stahlgüten 4.6 / 5.6 / 8.8 / 10.9 für Bolzen und Schrauben, A2-70 / A4-70 für Edelstahl-Anwendungen, S235 / S355 für Klammern und Nagelplatten). Holzdübel sind die Ausnahme: sie haben Werkstoff axiales_holz aus Hartholz (typisch Eiche, Esche, Robinie). Klebungen als Verbindungsmittel-Subtyp tragen einen eigenen Werkstoff-Begriff (Klebstoff-Klasse nach EC5 Kap. 10), der außerhalb der hier eingeführten Werkstoff-Hierarchie liegt (Folgearbeit).

Klassifikation nach EC5 Kap. 8¶

Die Verbindungsmittel-Familie zerfällt nach DIN EN 1995-1-1 in drei Hauptklassen:

Stiftförmige Verbindungsmittel auf Abscheren (Kap. 8.2 ff.): Nägel (8.3), Klammern (8.4), Bolzen (8.5), Stabdübel (8.6), Schrauben (8.7), Holzschrauben mit Vollgewinde (auch Kap. 8.7). Die Bemessung folgt der Johansen-Theorie: aus den drei möglichen Versagensmoden (Lochleibung in Holz, Fließen des Verbindungsmittels mit ein bzw. zwei Fließgelenken) wird der maßgebende Mindestwert gewählt; der Seileffekt erhöht die Tragfähigkeit zusätzlich.
Nicht-stiftförmige Verbindungsmittel: Nagelplatten (Kap. 8.10), Dübel besonderer Bauart nach DIN EN 14545 (Ringdübel, Scheibendübel, Zahnscheiben), die die Lasten flächig in das Holz einleiten.
Klebungen (EC5 Kap. 10): Klebfuge zwischen zwei Bauteilen, nach Klebstoff- und Vorbereitungs-Klassen bemessen.

Verbindungsmittelachse (cadwork-Konzept VBA)¶

Die App folgt dem in cadwork etablierten Konzept der Verbindungsmittelachse: ein Verbindungsmittel ist intern eindimensional als Strecke (P₀, P₁) repräsentiert. Aus dieser Achse plus Typ-Spezifikation werden generiert:

3D-Visualisierung: Stabkörper (Schaft + ggf. Kopf) durch Sweep des Querschnitts entlang der Achse.
Werkplan-Symbol: 2D-Darstellung im Riss (Querschnitt durchs Achssegment).
Bohrlochbearbeitung: Boolean-Subtraktion eines Zylinders mit Durchmesser d und Länge ‖P₁ − P₀‖ aus jedem Bauteil in verbindet (BTLx-Processing Drilling oder Lag-Screw).
Stücklisten-Eintrag: Typ + d + ℓ + multiplizitaet ⇒ Eintrag in der Verbindungsmittelliste.
Statische Position: Achse als Eingabe für externe Bemessungstools (z. B. mb-Statik, RFEM).

Stücklisten-Trennung¶

Verbindungsmittel haben eigene Stücklisten, getrennt von der Bauteilstückliste. Das entspricht der Realität der Beschaffungs- logistik (Schrauben in Eimern, Nägel im Sack, Stabdübel als Meterware) und folgt dem cadwork-Konzept „Verbindungsmittelliste" ≠ „Bauteilstückliste". Die Trennung ist im Datenmodell durch die unterschiedlichen Element-Subklassen Bauteil und Verbindungsmittel bereits erzwungen.

Multiplizität¶

Eine Instanz Verbindungsmittel mit multiplizitaet = 24 repräsentiert ein Schraubenfeld aus 24 gleichartigen Schrauben mit gemeinsamer Bemessungs-Logik (Mindestabstände untereinander, effektive Anzahl n_ef). Die einzelnen 24 Schrauben werden nicht als 24 getrennte Verbindungsmittel-Instanzen geführt — das wäre geometrisch korrekt, datenmodellseitig aber unnötig redundant und würde die Bemessungs-Aggregation erschweren. IFC erlaubt IfcMechanicalFastener ausdrücklich als „one or many of actual mechanical fasteners".

Bei der Visualisierung wird n × der Stab gerendert, bei der Stückliste n × der Eintrag erzeugt; die UUID ist genau eine.

Bemessungs-Trennlinie zur Bauteil-Bemessung¶

Schicht	Norm	Bezugsobjekt
Querschnittsbemessung	EC5 Kap. 6, SIA 265 §4	Bauteil
Anschlussbemessung	EC5 Kap. 8, SIA 265 Kap. 6	Verbindungsmittel + Verbindung
Verstärkungs-Bemessung	EC5:2022 (Entwurf), ETA	Verstärkungselement
Klebung	EC5 Kap. 10	Klebung als Verbindungsmittel-Subtyp

Beziehungen¶

Oberbegriff: element (Element der App-Ontologie).
Spezialisierungen (eigene Einträge folgen):
Nagel (nagel): EC5 Kap. 8.3.
Klammer (klammer): EC5 Kap. 8.4.
Bolzen (bolzen): EC5 Kap. 8.5.
Stabdübel (stabduebel): EC5 Kap. 8.6.
Schraube (schraube): EC5 Kap. 8.7; insbesondere Holzschraube mit Vollgewinde (vollgewindeschraube).
Holzdübel (holzduebel): zimmermannsmäßiges Verbindungsmittel aus Hartholz.
Nagelplatte (nagelplatte): EC5 Kap. 8.10.
Dübel besonderer Bauart (duebel_besonderer_bauart): DIN EN 14545.
Klebung (klebung): EC5 Kap. 10.
Bestandteile (partitiv) (geerbt von element): uuid, geometrie, lokale_platzierung, werkstoff; zusätzlich typ, nenndurchmesser, nennlaenge, achse, verbindet, multiplizitaet.
Verwendung:
Bestandteil einer Verbindung (verbindung, eigener Eintrag folgt): die Verbindung führt eine Liste von Verbindungsmittel- UUIDs.
Bestandteil eines Tragwerks (tragwerk): erweitert die Element-Menge des Tragwerks, gehört zur Verbindungs-Menge V in der Tupel-Repräsentation (B, V, A, L).
Abgrenzung:
Bauteil (bauteil): tragend und/oder raumbildend; Querschnittsbemessung nach EC5 Kap. 6. Verbindungsmittel sind kein Bauteil und werden in eigenen Stücklisten geführt.
Verbinder (verbinder): vermittelndes Bauteil zwischen Stäben (Knotenblech, Balkenschuh), das selbst durch Verbindungsmittel befestigt wird. Verbinder ist EC5-Konzept der „indirekten Verbindung" (8.2.3); Verbindungsmittel ist das einzelne Stück.
Verstärkungselement (verstaerkungselement): selbe physische Objektklasse wie ein Verbindungsmittel (typisch Vollgewindeschraube), aber in Verstärkungsfunktion mit eigener axialer Bemessung nach EC5:2022 / ETA. Funktion bestimmt die Klasse, nicht das Material. Wer denselben Schraubentyp einmal als Anschluss-Schraube und einmal als Querzugverstärkung einbaut, instanziiert zwei verschiedene Element-Subklassen.
Verbindung (verbindung): Aggregat-Klasse über Bauteilen + Verbindungsmitteln (+ Verbindern + Verstärkungen) an einem Knotenpunkt. Verbindungsmittel ist das einzelne Tragstück, Verbindung das Aggregat darüber.
Element (element): abstrakter Oberbegriff; Verbindungsmittel ist eine konkrete Subklasse.

Quellen¶

Primär (normativ):

DIN EN 1995-1-1:2010-12, „Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1", Kapitel 8 und Kapitel 10.
DIN EN 14592:2022-09, „Holzbauwerke – Stiftförmige Verbindungsmittel – Anforderungen".
DIN EN 14545:2009-02, „Holzbauwerke – Verbinder – Anforderungen".
SIA 265:2021, „Holzbau", Kapitel 6 „Verbindungen" und Anhang A (genauere Berechnung).
ÖNORM B 1995-1-1:2019.
ISO 16739-1:2024, IFC-Entität IfcMechanicalFastener.
design2machine: BTLx 2.x Specification (Stand 2024).
ETA-11/0190 (Würth ASSY).
Z-9.1-519 (SPAX Vollgewindeschrauben, DIBt).
ETA-12/0373 (Reisser).

Sekundär:

Blass, H. J.; Sandhaas, C.: Ingenieurholzbau – Grundlagen der Bemessung. KIT Scientific Publishing, Karlsruhe 2016, Kap. 8.
Holzbau-Handbuch, Reihe 2, Teil 1, Folge 1, Informationsdienst Holz.
Mönck, W.; Rug, W.: Holzbau – Bemessung und Konstruktion.
Auflage, Beuth, Berlin 2015, Kap. 7.
cadwork informatik: Dokumentation „Verbindungsmittelachse (VBA)".
Hersteller-BIM-Bibliotheken: Rothoblaas, Würth, SFS, Simpson Strong-Tie.

Korpus (nicht autoritativ):

Holzbau Deutschland, Merkblatt „Begriffe und Klassifizierungen für den Holzbau" (abgerufen 2026-05-08).
Wikipedia, Lemma „Holzverbindung" (abgerufen 2026-05-08).

Quelle herunterladen¶

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