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Mechanische Kenngrößen von Buchen-, Eschen- und Robinienholz für lastabtragende Bauteile
Derzeit werden in Österreich vom zunehmenden Laubholzvorrat nur zwei Drittel genutzt und die Preise für Buchenstammholz sinken seit einem Jahrzehnt. Ähnliches gilt für die Schweiz, Frankreich und Deutschland. Sehr gute Stammqualitäten können für Furniere, Möbel oder den Innenausbau genutzt werden. Für die mittleren Qualitäten fehlen ausreichende Nutzungsmöglichkeiten und so werden derzeit etwa 70 % des Laubrohholzes energetisch verwertet. Die Nutzung dieses nachwachsenden einheimischen Rohstoffs als Holzwerkstoff für tragende Bauteile im Bauwesen kann nur wirtschaftlich sein, wenn die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Harthölzern im Bauteilmaßstab durch effiziente und gleichzeitig sichere Modelle für deren Bemessung ausgeschöpft werden. Die genormten Bemessungsmodelle beruhen auf den langjährigen Erfahrungen mit Nadelhölzern, jedoch oftmals nur wenigen oder gar keinen Materialprüfungen mit einheimischen Laubhölzern. Das Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung von Verbindungen mit Stabdübeln und Holzbauschrauben sowie von Bauteilen mit Querzug- bzw. Querdruckbelastung. Die Querdruck- und -zugeigenschaften von Brettschichtholz aus Buche (Fagus sylvatica L.) und Esche (Fraxinus excelsior L.) wurde nach ON EN 408 (2010) geprüft. Weiterhin wurden Querdruckprüfungen an Schwellen mit ein- bzw. beidseitigem Vorholz durchgeführt und der Querdruckbeiwert errechnet. Der Schubmodul und die Scherfestigkeit von Eschen-BSH wurden ermittelt. Für das neue Bemessungsmodell des charakteristischen Ausziehwiderstands von Holzbauschrauben wurde die axiale Ausziehtragfähigkeit von Holzbauschrauben in Eschen-BSH für die Durchmesser 6, 8, 10 und 12 mm und die Einschraubwinkeln 0 °, 15 °, ... , 90 ° nach ON EN 1382 (1999) untersucht. Holzbauschrauben mit 4 mm Durchmesser und Gewindestangen mit 20 mm Durchmesser wurden parallel und quer zur Faserrichtung ausgezogen. Der Einfluss der Schraubenspitze, der Einschraublänge und der Holzfeuchte wurden ebenfalls experimentell ermittelt. Aus Buche bzw. Robinie (Robinia pseudoacacia L.) wurden Holzbauschrauben mit 8, 10 und 12 mm Durchmesser parallel und quer zur Faserrichtung herausgezogen. Insgesamt wurden 2 622 Ausziehprüfungen durchgeführt. Für die charakteristische Lochleibungsfestigkeit wurde ein neues Bemessungsmodell auf Basis 1378 eigener und 155 Prüfergebnissen anderer Autoren entwickelt und anhand von Stabdübelverbindungen mit Eschenholz verifiziert. Dabei wurde die Lochleibungsfestigkeit von Eschenholz für die Durchmesser 6, 8, 12 und 20 mm und die Kraft-Faser-Winkel 0 °, 15 °, ... , 90 ° untersucht. Parallel und quer zur Faserrichtung wurde auch die Lochleibungsfestigkeit in Buchenbzw. Robinienholz für Durchmesser von 6, 12 und 20 mm nach ON EN 383 (2007) geprüft. Der Einfluss der Holzfeuchte auf die Lochleibungsfestigkeit von Eschenholz wurde abgeklärt.
The stock of deciduous trees accumulates in Austria and less than the half is harvested, similar to Switzerland, Prance and Germany. The prices for beech logs declined in the last decade. The best log qualities are used for veneer, furniture or interior fittings. The request for the medium qualities is to low and 70 % of the deciduous harvest is used for energy purposes. The use of this renewable home-grown resource for load bearing structures can only be economic if efficient but save calculation models for structural elements take advantage of the excellent mechanical properties of hardwoods. The standardized calculation models are based on the long-time experience with softwoods but relatively view published tests with hardwoods. The aim of this thesis is to optimize connections with dowel type connectors and screws as well as perpendicular to the grain loaded structural elements. The strength and the modulus of elasticity of glued laminated timber (GLT) made of E u ropean ash (Fraxinus excelsior L.) and European beech (Fagus sylvatica L.) was analyzed perpendicular to the grain for tension and compression load according to ON EN 408 (2010). The load distribution factor kc,90 was determined on sills loaded over the middle part of the length or at one end. Furthermore the shear strength and the modulus of shear of G L T made of ash were examined. The axial withdrawal resistance of self-drilling screws of the diameters 6, 8, 10 and 12 mm was tested according to ON EN 1382 (1999) in GLT made of ash with angles between the fiber direction and the screw axis of 0 °, 15 °, ... , 90 °. Screws with 4 mm diameter and rods with a thread of 20mm according to DIN 7998 (1975) were pulled out parallel and perpendicular to the grain. The influence of the screw tip, the embedded screw length and the moisture contend were also analysed. Self-drilling screws of the diameters 8, 10 and 12 mm were also pulled out of GLT made of beech and black locust (Robinia pseudoacacia L.) parallel and perpendicular to the grain. The new calculation model is based on 2 622 test results for the withdrawal resistance of pre-drilled screws in hardwoods. The embedding strength of dowel type connectors of the diameters 6, 8, 12 and 20 mm was analysed according to ON EN 383 (2007) in G L T made of ash with angles between the fiber direction and the screw axis of 0 °, 15 °, ... , 90 °. Dowels with 6, 12 and 20 mm were tested in GLT made of beech and black locust parallel and perpendicular to the grain. The influence of the moisture content on the embedding strength was carried out in GLT made of ash. The 1378 results and 155 embedding strength tests of other authors brought forth the new calculation model for the characteristic embedding strength of dowel type connectors in hardwoods. The model was verified with tests of dowel connections with ash wood.
Mechanische Kenngrößen von Buchen-, Eschen- und Robinienholz für lastabtragende Bauteile
Derzeit werden in Österreich vom zunehmenden Laubholzvorrat nur zwei Drittel genutzt und die Preise für Buchenstammholz sinken seit einem Jahrzehnt. Ähnliches gilt für die Schweiz, Frankreich und Deutschland. Sehr gute Stammqualitäten können für Furniere, Möbel oder den Innenausbau genutzt werden. Für die mittleren Qualitäten fehlen ausreichende Nutzungsmöglichkeiten und so werden derzeit etwa 70 % des Laubrohholzes energetisch verwertet. Die Nutzung dieses nachwachsenden einheimischen Rohstoffs als Holzwerkstoff für tragende Bauteile im Bauwesen kann nur wirtschaftlich sein, wenn die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Harthölzern im Bauteilmaßstab durch effiziente und gleichzeitig sichere Modelle für deren Bemessung ausgeschöpft werden. Die genormten Bemessungsmodelle beruhen auf den langjährigen Erfahrungen mit Nadelhölzern, jedoch oftmals nur wenigen oder gar keinen Materialprüfungen mit einheimischen Laubhölzern. Das Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung von Verbindungen mit Stabdübeln und Holzbauschrauben sowie von Bauteilen mit Querzug- bzw. Querdruckbelastung. Die Querdruck- und -zugeigenschaften von Brettschichtholz aus Buche (Fagus sylvatica L.) und Esche (Fraxinus excelsior L.) wurde nach ON EN 408 (2010) geprüft. Weiterhin wurden Querdruckprüfungen an Schwellen mit ein- bzw. beidseitigem Vorholz durchgeführt und der Querdruckbeiwert errechnet. Der Schubmodul und die Scherfestigkeit von Eschen-BSH wurden ermittelt. Für das neue Bemessungsmodell des charakteristischen Ausziehwiderstands von Holzbauschrauben wurde die axiale Ausziehtragfähigkeit von Holzbauschrauben in Eschen-BSH für die Durchmesser 6, 8, 10 und 12 mm und die Einschraubwinkeln 0 °, 15 °, ... , 90 ° nach ON EN 1382 (1999) untersucht. Holzbauschrauben mit 4 mm Durchmesser und Gewindestangen mit 20 mm Durchmesser wurden parallel und quer zur Faserrichtung ausgezogen. Der Einfluss der Schraubenspitze, der Einschraublänge und der Holzfeuchte wurden ebenfalls experimentell ermittelt. Aus Buche bzw. Robinie (Robinia pseudoacacia L.) wurden Holzbauschrauben mit 8, 10 und 12 mm Durchmesser parallel und quer zur Faserrichtung herausgezogen. Insgesamt wurden 2 622 Ausziehprüfungen durchgeführt. Für die charakteristische Lochleibungsfestigkeit wurde ein neues Bemessungsmodell auf Basis 1378 eigener und 155 Prüfergebnissen anderer Autoren entwickelt und anhand von Stabdübelverbindungen mit Eschenholz verifiziert. Dabei wurde die Lochleibungsfestigkeit von Eschenholz für die Durchmesser 6, 8, 12 und 20 mm und die Kraft-Faser-Winkel 0 °, 15 °, ... , 90 ° untersucht. Parallel und quer zur Faserrichtung wurde auch die Lochleibungsfestigkeit in Buchenbzw. Robinienholz für Durchmesser von 6, 12 und 20 mm nach ON EN 383 (2007) geprüft. Der Einfluss der Holzfeuchte auf die Lochleibungsfestigkeit von Eschenholz wurde abgeklärt.
The stock of deciduous trees accumulates in Austria and less than the half is harvested, similar to Switzerland, Prance and Germany. The prices for beech logs declined in the last decade. The best log qualities are used for veneer, furniture or interior fittings. The request for the medium qualities is to low and 70 % of the deciduous harvest is used for energy purposes. The use of this renewable home-grown resource for load bearing structures can only be economic if efficient but save calculation models for structural elements take advantage of the excellent mechanical properties of hardwoods. The standardized calculation models are based on the long-time experience with softwoods but relatively view published tests with hardwoods. The aim of this thesis is to optimize connections with dowel type connectors and screws as well as perpendicular to the grain loaded structural elements. The strength and the modulus of elasticity of glued laminated timber (GLT) made of E u ropean ash (Fraxinus excelsior L.) and European beech (Fagus sylvatica L.) was analyzed perpendicular to the grain for tension and compression load according to ON EN 408 (2010). The load distribution factor kc,90 was determined on sills loaded over the middle part of the length or at one end. Furthermore the shear strength and the modulus of shear of G L T made of ash were examined. The axial withdrawal resistance of self-drilling screws of the diameters 6, 8, 10 and 12 mm was tested according to ON EN 1382 (1999) in GLT made of ash with angles between the fiber direction and the screw axis of 0 °, 15 °, ... , 90 °. Screws with 4 mm diameter and rods with a thread of 20mm according to DIN 7998 (1975) were pulled out parallel and perpendicular to the grain. The influence of the screw tip, the embedded screw length and the moisture contend were also analysed. Self-drilling screws of the diameters 8, 10 and 12 mm were also pulled out of GLT made of beech and black locust (Robinia pseudoacacia L.) parallel and perpendicular to the grain. The new calculation model is based on 2 622 test results for the withdrawal resistance of pre-drilled screws in hardwoods. The embedding strength of dowel type connectors of the diameters 6, 8, 12 and 20 mm was analysed according to ON EN 383 (2007) in G L T made of ash with angles between the fiber direction and the screw axis of 0 °, 15 °, ... , 90 °. Dowels with 6, 12 and 20 mm were tested in GLT made of beech and black locust parallel and perpendicular to the grain. The influence of the moisture content on the embedding strength was carried out in GLT made of ash. The 1378 results and 155 embedding strength tests of other authors brought forth the new calculation model for the characteristic embedding strength of dowel type connectors in hardwoods. The model was verified with tests of dowel connections with ash wood.
Mechanische Kenngrößen von Buchen-, Eschen- und Robinienholz für lastabtragende Bauteile
Hübner, Ulrich (Autor:in)
2014
409 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Lastabtragende Wärmedämmung. Leistungsfähigkeit von Polystyrol-Hartschaumstoffen
Tema Archiv | 2006
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