Back to Knowledge Base
Is this page helpful?
175x
001923
Dipl.-Ing. (FH) Bastian Kuhn, M.Sc.
2025-02-12

Design of Timber Panel Wall with Beam Panel Thickness Type

In this article, the design of a timber panel wall with the beam panel thickness type is performed.

Für die im Beitrag vorgestellte Holztafelwand werden die Bemessungsregeln gemäß EC 5 erläutert. Die Material- und Geometriewerte werden diesem Artikel entnommen und daher hier nicht noch einmal aufgeführt.

Die Holztafelwand ist einseitig beplankt. Der Nachweis erfolgt für die Horizontale Auslenkung von 12 kN in der Lastkombination 1.

Die Plattenbreite wird mit einer Länge von 2,56 m angesetzt. Üblicherweise werden keine großformatigen Platten eingesetzt. Für Normalplatten müsste die Breite mit 1,25 m angesetzt werden!

Die Vertikallasten werden durch das 3D-Modell am oberen Rähm eingeleitet. Aufgrund der Durchlaufwirkung ergibt sich nicht die mit einer Handrechnung ermittelte Normalkraft von 6,75 kN/m x 0,625 m = 4,22 kN.

Timber panel wall model in RFEM 6 without continuity effect and bending moments on ribs
Timber Panel Wall: Load Distribution in RFEM 6

In der Berechnung mit dem Dickentyp Balkenscheibe ergibt sich daher eine maximale Normalkraft von -4,72 kN aus rein vertikaler Last von 6,75 kN/m. Im Bild sind die Normalkräfte einmal mit Berücksichtigung der Durchlaufwirkung und einmal ohne dargestellt.

Zusammen mit der horizontalen Kraft ergibt sich in der Lastkombination eine Druckkraft von -12,66 kN.

Simulation of the governing axial force distribution in the ribs of a timber panel wall in RFEM 6
Axial Force in Timber Panel Wall Ribs in RFEM 6

Die Rippen werden als seitlich gegen Verdrehen und Knicken gehalten betrachtet. Der Nachweis nach 6.3.2 aus [1] erfolgt daher um die starke Achse.

Nachweis Ständer

Stability analysis of a beam panel as a timber panel wall according to Eurocode 5, Case KB 001923
Stability Analysis of Beam Panel for Timber Panel Wall

Schiefstellungen (Imperfektionen) und Windlasten werden demnächst in einem weiteren Artikel zur räumlichen Berechnung behandelt.

Nachweis Beplankung

Im Nachweis der Beplankung sind drei Versagensmoden zu untersuchen.

  1. Nachweis der Verbindungsmittel
  2. Schubtragfähigkeit der OSB/3-Platte
  3. Beulen der Beplankung

Nachweis der Verbindungsmittel

Klammertragfähigkeit (nach 8.30 [1])

Die Zugfestigkeit wird mit fu,k = 900 N/mm² angenommen.

My,Rk = 0.3 · fu,kd2.6 = 0.3 · 900 N/mm2 · 1.52.6 = 774.8 Nmm
Characteristic Yield Moment

Lochleibungsfestigkeit der OSB Platte (8.22 [1])

fh,k=65d-0,7t0,1=65·1,5-0,7·150,1=64,16N/mm2
Hole Bearing Strength of OSB

Klammertragfähigkeit (NA.116 [1])

  • Faktor A = 0,8 nach Tabelle NA.13 [1]
Fv,Rk = A2My,Rk · fh,1,k · d = 0.82 · 774.8 · 64.16 · 1.5 = 308.9 N ≈ 0.31 kN
Staple Resistance

Tragfähigkeit Platte (9.21 [1])

  • Wandscheibenbreite bi = 256 cm
  • Faktor ci = 1 (9.21 [1])
  • Verbindungsmittelabstand s = 7,5 cm
Fi,v,Rd = Fv,Rk · bi · cis = 0.31 kN · 256 cm · 17.5 cm = 12.65 kN
Plate Capacity of Fasteners

Schubfluss

sv,0,Rd = Fi,v,RdL = 12.65 kN2.56 m = 4.94 kN/m
Shear Flow in Ultimate Limit State
sv,0,d = FL = 12 kN2.56 m = 4.69 kN/m
Shear Flow Loading

Über die korrekte Glättung wird dieser Wert in den Ergebnisverläufen identisch berechnet.

Display of a shear stress distribution in a timber wall panel using numerical parameters
Result Diagram of Shear Flow in Timber Panel Wall

Alternativ zu den Ergebnisverläufen werden die Kräfte auch grafisch in den Kräften der Liniengelenke angezeigt. Für dieses Beispiel werden die Steifigkeiten nur in Längsrichtung des Liniengelenks berechnet. Daher ist es ausreichend, die Kräfte wie im folgenden Bild dargestellt für n zu analysieren. Falls die Steifigkeit in Cu,z ebenfalls berücksichtigt wird, muss hier auch die Kraft vz analysiert werden.

Visualization of the shear flow result diagram and acting forces on a timber panel wall
Shear Flow in Timber Panel Wall

Nachweis Verbindungsmittel:

η = sv,0,dsv,0,Rd = 4.69 kN/m4.94 kN/m = 0.95 ≤1
Design of Connection

Schubbeulen der Platte (nach 9.2.4.2 [1])

  • bnet = 565 mm (lichter Rippenabstand)
  • bnet/t = 565 mm / 15 mm = 37,7 kleiner 100

--> Der Beulnachweis ist erfüllt.

Da der Abstand größer 35 ist, wird nach deutschem NA der Faktor ksb im Nachweis der Platte berücksichtigt.

Plattennachweis

sv,0,Rd,P = fv,k · kmod · t · ksb · kdaγM = 6.8 N/mm² · 1 · 15 mm · 0.84 · 11.2 = 71.4 kN/m
Shear Flow of Cladding in Ultimate Limit State
  • Schubfestigkeit OSB fv,k = 6,8 N/mm²
  • Teilsicherheitsbeiwert yM = 1,2
  • Modifikationsbeiwert kmod = 1,0
  • Schub Platte ksb = 35 * t/br = 0,84
  • Faktor nach NCI 9.2.4.2 kda = 1,0 (wegen einseitiger Beplankung)
  • Abstand Rippen br = 62,5 cm
η=sv,0,dsv,0,Rd,P=4,69kN/m71,4kN/m=0,07 < 1
Plate Check
Author

Mr. Kuhn is responsible for developing products for timber structures, and provides technical support for our customers.

Links
References
  1. DIN. (2013). National Annex – Eurocode 5: Design of Timber Structures – Part 1-1: General – Common Rules and Rules for Buildings, DIN EN 1995-1-1/NA:2013-08. Berlin: Beuth Verlag GmbH.
  • Mia: AI Assistant
  • Latest FAQ
Events
Videos
Models to Download
Knowledge Base Articles
Visualization of the shear flow result diagram and acting forces on a timber panel wall
In this article, the design of a timber panel wall with the beam panel thickness type is performed.
Illustration of equivalent lateral force method for seismic analysis in structural engineering
This article provides a comprehensive overview of essential seismic analysis methods, explaining their principles and applications, as well as the scenarios in which they are most effective
Fire design according to Chapter 16 of the NDS [1] for wood members and surfaces is available in the Timber Design add-on. This article shows how the charring of wood and reduced cross-sectional dimensions can be accounted for in the fire design with an example from AWC Technical Report No. 10 [2].
KB 001825 | WebService & API for Analysis of Construction Stages
When calculating regular structures, data input is often not complicated, but it is time-consuming. Save your valuable time with input automation. The task described in the present article is to consider the stories of a house as single construction stages. Data are entered using a C# program so that the user does not have to enter the elements of the individual floors manually.
Screenshots
Product Features
Feature 002901 | Plywood Materials According to ANSI/APA PRG 510 Plywood Standard (USA/CAN) in RFEM Material Library

In the material library of RFEM, you can find plywood materials according to the US and Canadian standards ANSI/APA PRG 510 Plywood (USA/CAN).

Feature 002870 | Charring Diagram

For the fire resistance design of timber surfaces, you can display a charring diagram depending on the time of fire exposure.

It is also possible to print this charring diagram into the printout report.

Feature 002824 | OSB Material for USA and Canada

In RFEM, the oriented strand board (OSB) material is available for the USA and Canada. The material parameters are taken from the "Panel Design Specification manual".

Feature 002792 | Timber Panel Element

Using the "Beam Panel" thickness type, you can model timber panel elements in 3D space. Simply specify the surface geometry and the timber panel elements are automatically generated using an internal member-surface construct, including the element connection stiffness. The Beam Panel thickness type is defined using the Multilayer Surfaces add-on.

A "beam panel" provides you with the following advantages:

  • Single-sided or double-sided sheathing
  • Automatic calculation of a semi-rigid coupling between studs and sheathing
    • Nailed sheathing connection
    • Stapled sheathing connection
    • User-defined sheathing connection
  • Representation as a complete geometric 3D object (frame, studs, surface, etc.), including eccentricity and automatically calculated stiffness between elements
  • Consider openings via surface cells
  • Design of the individual structural elements utilizing the Timber Design add-on (full shear wall design planned for a future release)
  • Other material options available (e.g., particle board, gypsum, or fiberboard sheathing with cold-formed steel sections)
Frequently Asked Questions (FAQ)

Do I need to add a line hinge/line release for the CLT wall-to-floor connection in the Building Model add-on?
How can I add counteracting dead loads (0.9*D) in NBC load combinations?
How can I perform member design by case for different settings in the design configuration?
How can I exclude the dead load in NBC load combinations when performing a deflection check?
What is the conservatism factor for CLT in Timber Design?
How can the NDS and CSA O86 factors be manually adjusted for consideration in the Timber Design add-on?
Customer Projects
Recommended Products for You
Display Product Family