Entwicklung einer Traglasttheorie für Holztafeln
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde das physikalisch nichtlineare Tragverhalten von Tragwerken in Holztafelbauart untersucht, die bis zum Erreichen der Traglast, also bis zum endgültigen Versagen des Tragwerks, belastet werden. Ausgangspunkte dieser Arbeit waren die aus dem Stahlbau bekannte Fließgelenktheorie und das vereinfachte Verfahren nach Schubfeldtheorie, das zurzeit zur Abschätzung der Tragfähigkeit von Holztafeln verwendet wird [1]. Zur Berechnung der Traglast eines Tragwerks in Holztafelbauart wurde in dieser Arbeit ein Berechnungsverfahren auf Basis des Weggrößenverfahrens entwickelt. Dabei wird zunächst die elastische Grenzlast an einem statischen Modell berechnet, um die Stellen im Tragwerk zu finden, an denen der Verbund zwischen Rippen und Beplankung plastiziert. Anschließend wird die Traglast iterativ durch wiederholte Anwendung der in dieser Arbeit hergeleiteten Interaktionsgleichungen berechnet. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Berechnungsverfahren erübrigt es sich, Tafeln als reine Stabwerke zu modellieren, in denen die Schubfelder zu Querkraftgelenken idealisiert werden, so wie es im Forschungsantrag zunächst vorgesehen war. Eine Traglastberechnung von Holztafeln kann mit dem in dieser Arbeit entwickelten Berechnungsverfahren und den Interaktionsgleichungen durchgeführt werden. Die S90-M-Interaktion und die S0-M-Interaktion wurden in dieser Forschungsarbeit bereits hergeleitet und angewendet. Die Beschreibung der S90-S0-M-Interaktion steht jedoch noch aus. Diese ist unverzichtbar für eine allgemeine Übertragbarkeit des gezeigten Berechnungsverfahrens auf beliebige Tafelgeometrien und Belastungen. Alle angeführten Herleitungen basieren bisher auf der Annahme, dass Rippen und Beplankung starr sind. Die Zulässigkeit dieser Annahme ist durch FEM-Berechnungen (mit steifen Rippen und Beplankungen) zu überprüfen und ggf. sollte eine Erweiterung der Herleitungen dahingehend stattfinden, die Biegesteifigkeit der Rippen und die Schubsteifigkeit der Beplankungen zu berücksichtigen. Weiterhin könnte das entwickelte Berechnungsverfahren auf Basis des allgemeinen Weggrößenverfahrens in Matrizenschreibweise formuliert werden, um es für eine numerische Berechnung nutzbar zu machen. Ein numerisches Berechnungsverfahren bietet auch die Möglichkeit, die Traglasten räumlicher mehrgeschossiger Tragstrukturen in Holztafelbauweise zu berechnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Zur Steifigkeit von Holztafeln. Tagungsband 21. Hildesheimer Informationstag Holzbau (21. HITH), HAWK Hildesheim (2009)
Kessel M. H.
