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Nach einer kurzen Einführung zum Stand der Technik der Sandwichbauweise werden zunächst die Grundgleichungen dreischichtiger Sandwichkontinua in knapper Form entwickelt. Nachfolgend werden die Beul- und Tragspannungsbeziehungen unter Berücksichtigung hier speziell zulässiger Vereinfachungen (Beplankungs- und Kernisotropie, Membrantheorie) hergeleitet. Abschliessend wird eine Druckbemessung für zweiseitige Lagerung mittels omega-Beulzahlen und ideeler Schubspannung in Anlehnung an die DIN 1052 Nachweise für Druckglieder mit nachgiebig zusammengesetzten Querschnitten durchgeführt.

Es wird über bemessungsrelevante Spannungen insbesondere rechtwinklig zur Faserrichtung im Bereich von runden Durchbrüchen in geraden Biegeträgern aus Brettschichtholz berichtet. Einführend erfolgt eine Diskussion der Bemessungsvorschläge im Entwurf zu DIN 1052. Im folgenden werden FE-berechnete Spannungsverteilungen, getrennt für die Beanspruchungsarten - reines Moment und "reine" Querkraft (geeignet simuliert) - bei unterschiedlichen Verhältnissen von Lochdurchmesser zu Trägerhöhe betrachtet. Es werden Gleichungen für die Höchstspannungen, die Abklinglängen und die Spannungsresultierenden für beliebige Momenten-Querkraftkombinationen angegeben.

Die Bemessung von unbewehrten Durchbrüchen in Biegeträgern aus Brettschichtholz (BSH) wird in den deutschen und europäischen Normen und Normentwürfen unterschiedlich gehandhabt. Die methodischen Defizite in der Bemessung nach DIN 1052:2004 und insbesondere das Fehlen eines Nachweises im Eurocode 5 waren Ausgangspunkte für ein Forschungsvorhaben mit umfangreichen BSH-Bauteilversuchen und der Entwicklung eines neuen Bemessungsmodells. An 68 Biegeträgern in Bauteilabmessungen wurden die Einflüsse der Parameter ? Trägerhöhe, relative Durchbruchsgröße, Schnittgrößenverhältnis und Trägerkrümmung ? untersucht. Wesentliche experimentelle Ergebnisse sind die Beschreibung und Klassifizierung der stufenweisen Schädigungsentwicklung sowie die Quantifizierung des Tragfähigkeitseinflusses der genannten Parameter. Es wurde ein erheblicher Maßstabseffekt bestätigt. Die Zugspannung rechtwinklig zur Faserrichtung wurde als primär rissinitiierende Einwirkung identifiziert. Die Lage des Anrisses an der Durchbruchsperipherie ist wesentlich durch die zylindrische Anisotropie des Werkstoffs festgelegt.
Es wurde ein einfach handhabbares, auf der Weibull-Theorie basierendes Bemessungsverfahren entwickelt, welches die wesentlichen tragfähigkeitsrelevanten Einflüsse einschließlich des Maßstabseffekts und der inhomogenen Spannungsverteilung an der Durchbruchsperipherie berücksichtigt. Das neue, experimentell untermauerte Bemessungsverfahren liefert speziell für Durchbrüche in Trägern mit größeren Querschnittshöhen (1 bis 2 m) zutreffendere Nachweise als DIN 1052:2004, der zufolge die Bauteiltragfähigkeit großer durchbrochener Träger zu hoch ermittelt wird.

Es wird über die Verifizierung versagensrelevanter Dehnungsverteilungen im Bereich von runden Durchbrüchen biegebeanspruchter Träger aus Brettschichtholz berichtet. Aus einer Reihe von Bauteilversuchen im Zusammenhang mit der experimentellen Kalibrierung eines neuen Bemessungsmodells wird anhand von zwei exemplarisch diskutierten Bauteilversuchen der Einfluß unterschiedlicher Schnittgrößenkombinationen auf die Dehnungsverteilungen und die Versagenscharakteristik betrachtet. Die primär rechtwinklig zur Faserrichtung gemessenen Dehnungen werden mit den Ergebnissen von 2D- und 3D-Finite-Elemente-Berechnungen verglichen. Es wird gezeigt, daß die Berücksichtigung des zylindrisch anisotropen konstitutiven Gesetzes der individuellen Brettlamellen im Lochbereich eine verbesserte Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen ergibt. Die Untersuchungen bestätigen, daß die versagensrelevanten Dehnungsverteilungen bzw. die nicht direkt meßbaren Spannungen rechtwinklig zur Faserrichtung den unterschiedlichen Annahmen von Eurocode 5 und E DIN 1052 nur bedingt entsprechen. Die Dehnungen sind bis zum Erreichen der Traglast, unabhängig von der Schnittgrößenkombination, nahezu linear lastabhängig und hierbei quantitativ gut mit kontinuumsmechanischen Berechnungen prognostizierbar.

Auf der Grundlage der Analogie des dreischichtigen Sandwichverbundes mit dem zweiteiligen verschieblichen Verbund darf das "gamma"-Verfahren des Ingenieurholzbaues(DIN 1052, Teil 1) zur Bemessung einiger bauaufsichtlich zugelassener Sandwichelemente verwendet werden. In dieser Arbeit wird zunächst die genannte Analogie in allgemeingültiger Form unter Berücksichtigung von Schwergewichtslasten und der Eigendehnungs- bzw. Eigenspannungsproblematik dargestellt. Anschliessend wird ein für beide Verbundbauweisen gültiges modifiziertes "gamma"-Verfahren hergeleitet, welches ohne wesentlichen Mehraufwand eine exakte Bestimmung der Teischnittmomente und Biegespannungen ermöglicht.

Bei Brettsperrholz (BSP) handelt es sich um ein Massivholzprodukt, welches in Europa seit mehr als zehn Jahren erfolgreich hergestellt und verwendet wird. Die Vorteile in Bezug auf das Tragverhalten, einen konstruktionsbedingt schnelleren Bauablauf und zunehmende qualitative Anforderungen haben zu einer breiten Anwendung dieses Massivholzprodukts im Wohnungsbau geführt. In diesen Gebäuden erfolgt die Aussteifung gegenüber horizontal einwirkenden Kräften wie Wind und Erdbeben über die Wandscheiben der einzelnen Geschosse, wobei die auftretenden Kräfte (Schubfluss und abhebende Kräfte) mittels metallischen Verbindungsmitteln (Schubwinkel und Zuganker) in die Unterkonstruktion eingeleitet werden.
Der Einsatz von mechanischen Verbindungsmitteln wie Nägel und Schrauben in den Fugen (Wand-Wand und Wand-Decke) verleiht dem Gebäude ein in sich steifes Tragverhalten. In den folgenden Abschnitten wird das Grundkonzept für die Bemessung von BSP-Gebäuden gegenüber Horizontallasten veranschaulicht. Insbesondere wird auf das Tragverhalten der Anschlusssysteme und dabei auf die jüngsten Forschungsprojekte, die im Bereich der theoretischen und experimentellen Untersuchungen an der Universität Trient durchgeführt wurden, eingegangen. Die praktische Anwendung der durchgeführten Forschungsarbeiten wurde durch die Entwicklung eines Software-Tools für die Bemessung von mehrgeschossigen BSP-Gebäuden ermöglicht.

Design of CLT buildings under seismic actions
Cross-Laminated-Timber (CLT) is an engineered wood product that have been manufactured in Europe for more than ten years, and widely used throughout the continent, with good results in terms of structural behavior, building speed and quality housing. In CLT buildings, resistance to horizontal actions - wind and earthquakes - is entrusted to the wall panel and to metal connection systems to ensure the transfer of shear actions at the base of the wall and the tension actions causing the wall's rocking behavior. Moreover, metal connection systems are systematically adopted for joining the vertical and horizontal diaphragms to ensure a “box like” behavior. This paper illustrates the basic concept of the design under lateral load actions of CLT buildings, with special emphasis to the role of the connections systems, and reports some results of recent research projects, carried out at the University of Trento, by mean both theoretical and experimental investigations. On the basis of this research work accomplished in recent years, a process of technology transfer between research and practice resulted in the development of a software for the design of CLT multi-storey buildings.

Es wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt, das es zuläßt, die bei Abwinklungen von Vorpreßrohren auftretenden maximalen Kantenpressungen in Abhängigkeit von der Vorpreßkraft, der Rohrgeometrie, der Dicke des Holzrings und der Holzart zu ermitteln. Erfaßt werden die maximalen Kantenpressungen, die sich bei einem Elastizitätsmodul des Holzes nach der Zerstörung des Holzes ergeben.

Polymerbeton stellt, analog zum klassischen zementgebundenen Beton, ein heterogenes Gemisch aus Zuschlag und Bindemittel dar. Eine Substitution des Zements durch Epoxidharz hat tiefgreifende Auswirkungen auf die mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie auf Herstellungsprozesse. Aufgrund seiner hohen Druck- und Zugfestigkeit, guten chemischen Beständigkeit, seines guten Haftverbunds auf unterschiedlichsten Werkstoffen und seiner kurzen Erhärtungszeit wird Polymerbeton bisher vorwiegend für Reparaturen von Normalbetonen und bei aggressiven Umweltbedingungen eingesetzt. Notwendige bauaufsichtliche Zulassungen beschränken sich meist auf Druckbeanspruchungen im Polymerbeton oder exakte Bauteilspezifikationen. Die hier vorgestellte Forschung beschäftigt sich mit dem Einsatz von GFK-bewehrtem Polymerbeton zur Herstellung kaltgegossener lösbarer Verbindungsdetails in stabförmigen Tragwerken aus schlanken Holz- oder faserverstärkten Kunststoff-Querschnitten. In diesem Beitrag werden zunächst neue Forschungsergebnisse zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von bewehrtem und unbewehrtem epoxidharzbasiertem Polymerfeinbeton vorgestellt. Basierend auf Druckversuchen an Prismen werden die Eigenschaften unterschiedlicher epoxidharzbasierter Polymerbetone in Abhängigkeit von den Komponenten Zuschlag, Bindemittel und Luftporengehalt dargestellt. Im Anschluss werden die mechanischen Eigenschaften unter Zug und Biegung präsentiert. Darüber hinaus wird ein Materialmodell zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Polymerbetonen basierend auf der Zusammensetzung des Polymerbetons vorgestellt.

New results for epoxy resin based polymer fine concrete with and without GFRP reinforcement
Similar to cement-bound concrete, polymer concrete is a heterogeneous mixture of aggregate and matrix. A substitution of the cement by epoxy has major effects to the mechanical and chemical properties as well as the manufacturing process. Based on its high load capacity under compression and tensile, good chemical resistance, good bond with many materials and short curing time, polymer concrete is used mainly for cement concrete repair and in highly aggressive environment. Technical approvals for polymer concrete are usually limited to compression stresses or limited structural specifications. The ongoing research aim to a cold-cast detachable connection in rod constructions made of slender timber or GFRP sections. This paper presents properties of unreinforced and reinforced polymer fine concrete based on epoxy. Based on several tests, the properties of different polymer fine concrete and the qualitative influence of the main components aggregate, matrix and air pores are shown. The mechanical properties under bending are presented in the second part. Furthermore, a material model for determining the modulus of elasticity of polymer concrete based on the composition of the polymer concrete is presented.

In den vergangenen Jahrzehnten wurden zahlreiche Untersuchungen zum Trag- und Verbundverhalten von faserverstärkten Holzquerschnitten durchgeführt. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf Glas- und Kohlenstofffaserverstärkungen im Verbund mit Brettschichtholzträgern größeren Querschnitts. Im Zuge eines Forschungsprojekts zu kleinen Gitternetztonnenschalen wurden an der TU-Berlin faserverstärkte Fichtenholzquerschnitte geringer Querschnittsgröße mit Glasfaser- oder Kohlenstofffaserverstärkungen untersucht. In dem vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse zum Trag-, Verbund- und Verformungsverhalten dieser kleinteiligen Lamellenquerschnitte vorgestellt. Im Vergleich zu den bekannten Verstärkungen von Brettschichtholz werden hier sehr hohe effektive Bewehrungsgehalte erreicht. Gleichzeitig ist die zur Verfügung stehende Verbundfläche zwischen Holz und Faserverstärkung deutlich größer.

The efficiency of fibre reinforced timber lamellas with reduced hight
In recent decades the load bearing mechanisms and composite action of fibre reinforced timber beams were investigated in several research projects, with a focus on the reinforcement of larger timber sections, mainly gluelam beams, with a glass or fibre reinforcement glued to the bottom side of the beam. In contrast, the efficiency of a fibre reinforcement for slender timber lamellas was assessed in a recent research project at the Technische Universität Berlin. The load bearing capacity, composite action and the displacements were tested in different test setups and are presented in this paper. In comparison with the previous research, which concentrated on reinforced gluelam beams, the reinforcement ratios are quite high in the current research project. At the same time the area provided for the bond between timber and fibre reinforcement is comparably higher.

Dieser Beitrag präsentiert computergestützte Modellierungskonzepte zur Vorhersage von Feuchteverläufen und zugehörigen Spannungsfeldern sowie zur numerischen Bestimmung potenzieller Risstiefen von Holzbauteilen. Die vorgestellten Konzepte werden anhand experimenteller Versuchsprogramme validiert und die damit einhergehenden Herausforderungen diskutiert. Ausgewählte Ergebnisse zeigen letztendlich die Möglichkeiten und auch die Relevanz solcher Methoden für den Ingenieurholzbau auf.

Computer-based modeling of moisture transport in woodbased materials
This article presents computational modeling concepts for predicting moisture gradients, the corresponding stress distributions, and addresses the numerical determination of potential crack depths of wooden components. The concepts presented are validated using experimental test programs, and the associated challenges are discussed. Selected results ultimately show the possibilities as well as the relevance of such methods for timber engineering.

Für die Bemessung von nachgiebig verbundenen Biegeträgern aus Holz und Beton wird vom praktisch tätigen Ingenieur in der Regel das Gamma-Verfahren bevorzugt. Das Verfahren ist Bestandteil nationaler, sowie europäischer Holzbauvorschriften. Für die Berechnung des Langzeitverhaltens ist das Gamma-Verfahren in seiner derzeitigen Form jedoch nur bedingt geeignet, da es z. B. das Schwinden des Betons nicht berücksichtigt. Im folgenden wird aus diesem Grund ein einfaches analytisches Verfahren vorgestellt, bei dem neben dem Kriechverhalten der Materialien Holz und Beton auch deren Schwind- bzw. Quellverformungen sowie das Langzeitverhalten der Schubverbindungsmittel berücksichtigt werden können. Die Anwendung des Verfahrens ist momentan noch auf Innenbauteile beschränkt.

Zur Beschreibung des Verbundverhaltens und der Kraftübertragung von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben bei großen Verbund- und Einbindelängen in Brettschichtholzbauteilen wurden experimentelle, analytische und numerische Untersuchungen am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen umfassen mehr als 160 Pull-Out-Versuche sowie 84 Lasteinleitungsversuche, darüber hinaus Versuche zum Einfluss eines Längsrisses sowie einer eingebetteten Schraubenspitze auf das Verbundtragverhalten. Die parallel durchgeführten numerischen und analytischen Untersuchungen bilden die Basis zur Erstellung von Modellen zur Beschreibung des Tragverhaltens und der Kraftübertragung zwischen Schraube und Holz. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen die Bestimmung eines Bemessungsansatzes unter besonderer Berücksichtigung der Anisotropie des Holzes. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts [1] ermittelt wurden, dargestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen [2], Teil 2 die analytischen und numerischen Betrachtungen sowie die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Verankerungslänge.

Bond behaviour of self-tapping screws being used as reinforcement in glue-laminated timber elements - Part 2: Analytical and numerical investigations as well bond model derivation for the calculation of anchorage length
In favor of the investigation of bond behaviour, force transfer and anchorage length of self-tapping screws, several tests have been realized at the Chair of Structures and Structural Design in cooperation with the Institute for Building Material Research of the RWTH Aachen University. The experimental investigations comprise more than 160 pull-out tests of screws with long embedment length and over 84 load distributions tests. Additionally, several tests displaying the effect of longitudinal cracks in the surrounding wood as well as the effect of the screw tip have been conducted. Through various analyses of the bond behaviour, the experimental investigations form the basis for the calibration and evaluation of the numerical models and allow a prediction of the force transfer of the screws in glue-laminated elements. Design rules that enable the application of the self-tapping screws as reinforcement in timber elements have been derived from the knowledge obtained in the experimental and numerical investigations.
This paper, which results from a research project funded by the German Research Foundation [1], presents the results of investigations on the bond behavior of self-tapping screws in glue-laminated timber elements. Part 1 elaborates on the experimental investigations [2] whereas part 2 illustrates the numerical analyses and presents a bond model, which enables the design of the anchorage length and the safe application of the screws as reinforcement in timber elements.

In der Konstruktion von filigranen, schlanken Bauteilen aus Holz hat sich deren Bewehrung und Fügung mit selbstbohrenden Vollgewindeschrauben (VGS) als innovative, effektive und praktische Methode erwiesen. In dem mit Schrauben bewehrten Holz kommen selbstbohrende Vollgewindeschrauben großer Baulänge als Bewehrungselemente zum Einsatz. VGS stellen nicht nur ein Befestigungsmittel dar, sondern fungieren aufgrund ihrer hohen Festigkeit und ihrer großen verfügbaren Längen als Basiselement, dessen Verbundeigenschaften mit einer Stahlbetonbewehrung vergleichbar sind.
Zur Beschreibung des Verbundverhaltens und der Kraftübertragung bei großen Verbund- und Einbindelängen wurden experimentelle, analytische und numerische Untersuchungen am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen durchgeführt. Die experimentellen Untersuchungen wurden im Institut für Bauforschung durchgeführt und umfassen mehr als 160 Pull-Out-Versuche sowie 84 Lasteinleitungsversuche, darüber hinaus Versuche zum Einfluss eines Längsrisses sowie einer eingebetteten Schraubenspitze auf das Verbundtragverhalten. Die parallel durchgeführten numerischen und analytischen Untersuchungen bilden die Basis zur Erstellung von Modellen zur Beschreibung des Tragverhaltens und der Kraftübertragung zwischen Schraube und Holz. Die gewonnenen Kenntnisse ermöglichen die Bestimmung eines wirtschaftlichen und gleichzeitig sicheren Bemessungsansatzes unter besonderer Berücksichtigung der Anisotropie des Holzes. In diesem Beitrag werden die Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts ermittelt wurden, dargestellt. Teil 1 behandelt die experimentellen Untersuchungen, Teil 2 die analytischen und numerischen Betrachtungen sowie die Herleitung eines Verbundmodells zur Berechnung der Übertragungslänge.

Bond behaviour of self-tapping screws being used as reinforcement in glue-laminated timber elements - Part 1: Experimental investigations on self-tapping screws with continuous threads and long embedment length being used as reinforcement in glue-laminated timber elements
The use of self-tapping screws with continuous threads to reinforce and join timbers represents an effective, simple and economic method for the construction of slender and filigree timber structures. The high withdrawal resistance of the screws as well as its continuous bond with the wood enables an effect similar to steel reinforcement in concrete structures.
To investigate the bond behaviour, the force transfer and the anchorage length of self-tapping screws several tests have been realized at the Chair of Structures and Structural Design in cooperation with the Institute for Building Material Research of the RWTH Aachen University. The experimental investigations include more than 160 pull-out tests of screws with long embedment length and over 84 load distributions tests. In addition, several tests displaying the effect of longitudinal cracks in the surrounding wood as well as the effect of the screw tip have been realized. Through various analyses of the bond behaviour, the experimental investigations form the basis for the calibration and evaluation of the numerical models and allow a prediction of the force transfer of the screws in glue-laminated elements. Design rules that enable the safe and economic application of the self-tapping screws as reinforcement in timber elements have been derived from the knowledge obtained in the experimental and numerical investigations.
This paper, which results from a research project funded by the German Research Foundation, presents the results of investigations on the bond behavior of self-tapping screws in glue-laminated timber elements. Part 1 elaborates on the experimental investigations whereas, part 2 illustrates the numerical analyses and presents a bond model, which enables the design of the transfer length and the safe application of the screws as reinforcement in timber elements.