Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
Um dem Buchenholz auch im Ingenieurholzbau weitere Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen, wird in dieser Arbeit die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche, das aus keilgezinkten und lagenweise verklebten Brettern besteht, experimentell sowie theoretisch untersucht und ermittelt. Mit den Ergebnissen werden Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte festgelegt, die in baurechtlichen Regelungen Anwendung finden können. Für die experimentelle Untersuchung der Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz wurden zunächst etwa 1900 Buchenbretter aus drei Wuchsgebieten Deutschlands entnommen. Es wurden deren strukturelle Eigenschaften Rohdichte, Brettlänge, Ästigkeit und Elastizitätsmodul ermittelt. Aus diesen Brettern wurden 59 Versuchsträger gefertigt. Vor der Herstellung wurden die Bretter nach dem Elastizitätsmodul klassifiziert, um solche mit niedriger und hoher Zugfestigkeit voneinander zu trennen. Insofern konnten die Brettschichtholzträger mit gezielt festeren Randlamellen hergestellt werden. Der überwiegende Teil der Träger besitzt eine Höhe von 340 mm bzw. 600 mm sowie eine Stützweite von 5,4 m bzw. 9 m. Die Ergebnisse einer genormten Biegeprüfung belegen für Buchenbrettschichtholz in Bauteilgröße eine charakteristische Biegefestigkeit von etwa 44 N/mm2. Das entspricht im Vergleich mit der höchsten Festigkeitsklasse für Brettschichtholz aus Nadelholz bereits einem Zuwachs von 22%. Für die theoretische Untersuchung zur Biegefestigkeit wurde ein Rechenmodell entwickelt. Es besteht aus einem Simulationsalgorithmus zur Modellierung von Versuchsträgern und Rechenanweisungen für ein Finite-Elemente-Programm. Mit diesem Rechenmodell kann ersatzweise für genormte Biegeversuche die Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz berechnet werden. In Abhängigkeit von der Festigkeit der Keilzinkenverbindungen und der Bretter wurde mit dem Rechenmodell eine Bemessungsgleichung für die charakteristische Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz hergeleitet und Festigkeitsklassen von Buchenbrettschichtholz ausgearbeitet. Demnach ermöglicht eine visuelle Sortierung von Buchenbrettern eine charakteristische Biegefestigkeit von bis zu 36 N/mm2. Eine maschinelle Sortierung nach dem Elastizitätsmodul der Bretter ist die Vorraussetzung für eine charakteristische Biegefestigkeit von bis zu 48 N/mm2.
Um dem Buchenholz auch im Ingenieurholzbau weitere Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen, wird in dieser Arbeit die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche, das aus keilgezinkten und lagenweise verklebten Brettern besteht, experimentell sowie theoretisch untersucht und ermittelt. Mit den Ergebnissen werden Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte festgelegt, die in baurechtlichen Regelungen Anwendung finden können. Für die experimentelle Untersuchung der Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz wurden zunächst etwa 1900 Buchenbretter aus drei Wuchsgebieten Deutschlands entnommen. Es wurden deren strukturelle Eigenschaften Rohdichte, Brettlänge, Ästigkeit und Elastizitätsmodul ermittelt. Aus diesen Brettern wurden 59 Versuchsträger gefertigt. Vor der Herstellung wurden die Bretter nach dem Elastizitätsmodul klassifiziert, um solche mit niedriger und hoher Zugfestigkeit voneinander zu trennen. Insofern konnten die Brettschichtholzträger mit gezielt festeren Randlamellen hergestellt werden. Der überwiegende Teil der Träger besitzt eine Höhe von 340 mm bzw. 600 mm sowie eine Stützweite von 5,4 m bzw. 9 m. Die Ergebnisse einer genormten Biegeprüfung belegen für Buchenbrettschichtholz in Bauteilgröße eine charakteristische Biegefestigkeit von etwa 44 N/mm2. Das entspricht im Vergleich mit der höchsten Festigkeitsklasse für Brettschichtholz aus Nadelholz bereits einem Zuwachs von 22%. Für die theoretische Untersuchung zur Biegefestigkeit wurde ein Rechenmodell entwickelt. Es besteht aus einem Simulationsalgorithmus zur Modellierung von Versuchsträgern und Rechenanweisungen für ein Finite-Elemente-Programm. Mit diesem Rechenmodell kann ersatzweise für genormte Biegeversuche die Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz berechnet werden. In Abhängigkeit von der Festigkeit der Keilzinkenverbindungen und der Bretter wurde mit dem Rechenmodell eine Bemessungsgleichung für die charakteristische Biegefestigkeit von Buchenbrettschichtholz hergeleitet und Festigkeitsklassen von Buchenbrettschichtholz ausgearbeitet. Demnach ermöglicht eine visuelle Sortierung von Buchenbrettern eine charakteristische Biegefestigkeit von bis zu 36 N/mm2. Eine maschinelle Sortierung nach dem Elastizitätsmodul der Bretter ist die Vorraussetzung für eine charakteristische Biegefestigkeit von bis zu 48 N/mm2.
Die Biegefestigkeit von Brettschichtholz aus Buche : experimentelle und numerische Untersuchungen zum Laminierungseffekt
Frese, M. (Autor:in)
Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau ; 5 ; 1-153
2006
153 Seiten, Bilder, Tabellen, 51 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
| UB Braunschweig | 2006
| TIBKAT | 2006