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Das Tragverhalten von beanspruchten Brettsperrholz platten unter dem Einfluß streuender Jahrringorientierungen der Querlagen
Brettsperrholzplatten werden häufig als Decken-, Wand- und Dachelemente sowie für hölzerne Brücken eingesetzt. Beanspruchungen rechtwinklig zur Plattenebene verursachen aber in den quer liegenden Brettlamellen einen so genannten 'Rollschub' aufgrund des geringen Schubmoduls quer zur Faserrichtung, was wiederum zur Verzerrung des Rechteckquerschnittes des Einzelbretts mit Abrollen der längsorientierten Brettlage über der querorientierten Brettlage führt. Es wird eine FE-Simulation vorgestellt, mit der die bis zum vollständigen Versagen der Platte nacheinander auftretenden Brüche lokal identifiziert werden können. Bei einem kleinen Verhältnis der Stützweite zur Plattendicke wird das Versagen meist in der quer liegenden Brettlamelle eingeleitet. Das Verformungs- und Tragverhalten kann dann nicht mehr mit der Theorie des starren Verbunds beschrieben werden. Das Schubanalogieverfahren hingegen berücksichtigt die verschiedenen Elastizitäts- und Schubmodule der einzelnen Brettlagen, kann für beliebige statische Systeme angewandt werden und ermöglicht zudem eine genaue Abbildung der örtlichen Einflüsse. Um das modellierte Last-Verschiebungsverhalten sowie die sukzessive Bruchabfolge zu verifizieren und das FE-Modell zu kalibrieren, wurden die Ergebnisse von Tragfähigkeitsversuchen an insgesamt 6 Bauteilen in Originalgröße verwendet. Sie stimmten mit den FE-Simulationen gut überein und es gelang, das Bruchverhalten in Abhängigkeit des Lastverlaufs zu simulieren. Das Verformungs- und Versagensverhalten der gesamten Brettsperrholzplatte ist stark von den Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften der querorientierten Brettlage abhängig, welche wiederum durch Rohdichte, Imperfektionen sowie die unter schiedlichen Jahrringorientierungen der einzelnen Bretter beeinflusst werden. Schon die Jahrringorientierung allein verursacht eine nicht zu vernachlässigende Streuung der Ergebnisse, wobei in Bereichen steigender Jahrringe zur Richtung der angreifenden Schubspannung das Versagen zuerst eintritt. Durch eine dem Schubfluss in der Platte angepasste Anordnung der Bretter können somit deutliche Tragfähigkeitssteigerungen erreicht werden. Der Planer erhält ein Werkzeug zur Optimierung der Platten gemäß dem vorherrschenden Beanspruchungszustand.
Loads perpendicular to the plane lead to high rolling shear stresses in the cross-oriented layers under specific conditions (short spans, short distances between point of load and support). For this reason, deformation and failure behaviour of the composite structure significantly depends on strength and stiffness properties of the cross-oriented layer. These are affected by moulded density, imperfections (that means knots, cracks) and the different annual ring orientations of the boards. This article presents an FE-simulation which allows to identify failures occurring successively up to the failure of the global system. In order to describe the different annual ring orientation, probabilistic inputs are applied. The calculated global load-deformation-curves are compared to the ones obtained m experiments, results are discussed. An understanding of the successive failure behaviour with loads perpendicular to the plane enables directed improvements of constructions.
Das Tragverhalten von beanspruchten Brettsperrholz platten unter dem Einfluß streuender Jahrringorientierungen der Querlagen
Brettsperrholzplatten werden häufig als Decken-, Wand- und Dachelemente sowie für hölzerne Brücken eingesetzt. Beanspruchungen rechtwinklig zur Plattenebene verursachen aber in den quer liegenden Brettlamellen einen so genannten 'Rollschub' aufgrund des geringen Schubmoduls quer zur Faserrichtung, was wiederum zur Verzerrung des Rechteckquerschnittes des Einzelbretts mit Abrollen der längsorientierten Brettlage über der querorientierten Brettlage führt. Es wird eine FE-Simulation vorgestellt, mit der die bis zum vollständigen Versagen der Platte nacheinander auftretenden Brüche lokal identifiziert werden können. Bei einem kleinen Verhältnis der Stützweite zur Plattendicke wird das Versagen meist in der quer liegenden Brettlamelle eingeleitet. Das Verformungs- und Tragverhalten kann dann nicht mehr mit der Theorie des starren Verbunds beschrieben werden. Das Schubanalogieverfahren hingegen berücksichtigt die verschiedenen Elastizitäts- und Schubmodule der einzelnen Brettlagen, kann für beliebige statische Systeme angewandt werden und ermöglicht zudem eine genaue Abbildung der örtlichen Einflüsse. Um das modellierte Last-Verschiebungsverhalten sowie die sukzessive Bruchabfolge zu verifizieren und das FE-Modell zu kalibrieren, wurden die Ergebnisse von Tragfähigkeitsversuchen an insgesamt 6 Bauteilen in Originalgröße verwendet. Sie stimmten mit den FE-Simulationen gut überein und es gelang, das Bruchverhalten in Abhängigkeit des Lastverlaufs zu simulieren. Das Verformungs- und Versagensverhalten der gesamten Brettsperrholzplatte ist stark von den Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften der querorientierten Brettlage abhängig, welche wiederum durch Rohdichte, Imperfektionen sowie die unter schiedlichen Jahrringorientierungen der einzelnen Bretter beeinflusst werden. Schon die Jahrringorientierung allein verursacht eine nicht zu vernachlässigende Streuung der Ergebnisse, wobei in Bereichen steigender Jahrringe zur Richtung der angreifenden Schubspannung das Versagen zuerst eintritt. Durch eine dem Schubfluss in der Platte angepasste Anordnung der Bretter können somit deutliche Tragfähigkeitssteigerungen erreicht werden. Der Planer erhält ein Werkzeug zur Optimierung der Platten gemäß dem vorherrschenden Beanspruchungszustand.
Loads perpendicular to the plane lead to high rolling shear stresses in the cross-oriented layers under specific conditions (short spans, short distances between point of load and support). For this reason, deformation and failure behaviour of the composite structure significantly depends on strength and stiffness properties of the cross-oriented layer. These are affected by moulded density, imperfections (that means knots, cracks) and the different annual ring orientations of the boards. This article presents an FE-simulation which allows to identify failures occurring successively up to the failure of the global system. In order to describe the different annual ring orientation, probabilistic inputs are applied. The calculated global load-deformation-curves are compared to the ones obtained m experiments, results are discussed. An understanding of the successive failure behaviour with loads perpendicular to the plane enables directed improvements of constructions.
Das Tragverhalten von beanspruchten Brettsperrholz platten unter dem Einfluß streuender Jahrringorientierungen der Querlagen
The failure behaviour of loaded multilayered timber structures under the influence of the different annual ring orientation of cross-oriented layers
Schwar, Andreas (Autor:in)
Bautechnik ; 83 ; 56-61
2006
6 Seiten, 12 Bilder, 5 Tabellen, 7 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Brettsperrholz - Große Platten, dicke Balken und präzise Schnitte
Online Contents | 2013
British Library Online Contents | 2017
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