Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz

Hartnack, Ralf

Das Langzeittragverhalten von Stützen aus Holz wird entscheidend von der Größe der Dauerlast und dem umgebenden Klima beeinflusst. Im Gegensatz zu Biegeträgern haben diese Effekte auch Einfluss auf den Grenzzustand der Tragfähigkeit und sind unmittelbar Gegenstand von Sicherheitsaspekten. Der Eurocode 5 beachtet dies überhaupt nicht, während in DIN 1052 (2004:08) Hinweise zur Bemessung gegeben sind. Da der Baustoff Holz infolge seines Wuchscharakters stark streuende Materialparameter aufweist, ist es kaum möglich, Experimente in ausreichendem Umfang durchzuführen. Gegen eine solche experimentelle Untersuchung sprechen auch die zu erwartenden hohen Kosten sowie die langandauernden Versuche unter Klimabeanspruchung. Aus diesem Grund wird auf virtuelle Versuche mit Hilfe des Computerprogramms ISOBEAM zurückgegriffen. Dazu sind allerdings abgesicherte Materialmodelle wichtig, die hier an Experimenten mit Klein- und Kleinstproben sowie mit Versuchkörpern baupraktisch relevanter Abmessungen angepasst wurden. Mit diesem verifizierten Modell war es möglich, gezielt Parameterstudien durchzuführen. Der Einfluss der Einbauholzfeuchte auf das hygrothermische Langzeittragverhalten wurde genauso untersucht wie der der Nutzungsklasse und der Querschnittsabmessungen. Die Ergebnisse der virtuellen Versuche dienten zum einen der Überprüfung der Vorgehensweise nach DIN 1052 (2004:08) und zum anderen zur Anpassung neuer Vorschläge zur Bemessung. Es wurde Wert darauf gelegt, dass sich die Vorschläge neuer Bemessungskonzepte an die bestehenden normativen Bemessungsregeln anlehnen. Zum einen wurde das Bemessungsverfahren nach Theorie II. Ordnung um eine weitere Ausmitte zur Berücksichtigung des Kriechens ergänzt, zum anderen wurde beim Ersatzstabverfahren der Beiwert entsprechend modifiziert. Alternativ ist es möglich, den Modifikationsbeiwert neu an die virtuellen Versuchsergebnisse anzupassen. Die Einbauholzfeuchte wurde ebenfalls über einen zusätzlichen Modifikationsfaktor berücksichtigt.

The long-term load-bearing performance of wooden columns is decisively influenced by the amount of permanent acting load and the surrounding climate. Unlike flexural beams these effects influence the ultimate limit state and they are direct subject of safety aspects. While DIN 1052 (2004:08) provides some hints for design, Eurocode 5 does not take this fact into account. As wood as building material shows highly varying material parameters resulting from growth characteristics it is almost impossible to make a sufficient number of experiments. Furthermore, high costs and long-term experiments regarding action of climate speak against such experimental investigations. Therefore, virtual experiments were made using the computer program ISOBEAM. Tried and proven material models are important for this purpose. They were adapted to experiments with small and smallest specimens and to those of dimensions of practical use. This verified model makes it possible to perform selective parameter studies. The influence of initial moisture content in wood on the long-term load-bearing capacity was investigated as well as the influence of service classes and cross-section dimensions. The results of these virtual experiments were used to evaluate the procedure of German Code DIN 1052 (2004:08) on the one hand and to adapt new proposals for design on the other. Importance was placed on the proposals of new design concepts according to existing design rules of code. On the one side the design rule according to 2nd order theory was supplemented by another eccentricity take into account creep effects. On the other side the coefficient of model column method was modified. Alternatively it is possible to adapt the modification coefficient to the results of virtual experiments. The initial moisture content in wood was also taken into consideration by an additional modifying factor.

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Hartnack, Ralf: Langzeittragverhalten von druckbeanspruchten Bauteilen aus Holz. 2005.

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