Die Tonnenschale für die HanseMesse bildet eines der größten Holzlamellendächer und zeigt, daß sich die Zollingerbauweise bei Verwendung moderner Mittel auch für große Spannweiten eignet. Dieser Artikel beschreibt Entwurf, Konstruktion und Bau dieses Daches.

Basierend auf dem in Teil 1 (Bautechnik 80 (2003), Heft 3) näher beschriebenen einfachen Rechenmodell werden Bruchlasten für praxisübliche, mit stiftförmigen Verbindungsmitteln ausgeführte Queranschlüsse abgeschätzt. Dabei werden ausschließlich Versagenskriterien der Linear-Elastischen Bruchmechanik herangezogen. Das Rechenmodell wurde zunächst bezüglich der hinreichend genauen Berücksichtigung der wesentlichen Eigenschaften und Parameter des physikalischen Modells überprüft. Für die weiteren Berechnungen wurden dann geeignete Annahmen und Vereinfachungen getroffen und argumentativ unterlegt. Im Focus dieser Betrachtungen stehen Überlegungen zur Annahme einer kritischen Rißlänge. Diese wird sowohl durch bekannte theoretische Ansätze wie auch durch Verifizierung mit experimentellen Untersuchungen abgesichert. Schließlich können Grenztraglasten für praxisübliche Queranschlüsse angegeben werden. Unter den Voraussetzungen des verwendeten Rechenmodells hängt die Grenztraglast dieser Anschlüsse i. w. von der Konfiguration der Verbindungsmittelanordnung ab. Bei Trägern mit geringer Bauteilhöhe können ausschließlich auf bruchmechanischen Konzepten basierende Rechenmodelle u. U. die Traglast dieser Anschlüsse überschätzen.

Die Tragfähigkeit von Stabdübel- und Nagelverbindungen in senkrecht zur Faser belasteten Anschlüssen hängt nicht allein von der Tragfähigkeit der Verbindungsmittel ab. Insbesondere bei Queranschlüssen, welche unterhalb der Schwerachse des Trägers angeordnet sind, ergeben sich aus der Lasteinleitung selbst Beanspruchungen, welche die Tragfähigkeit des Trägers begrenzen.
Aufgrund lokaler Lastkonzentration treten im Bereich der Lasteinleitung quer zur Faser hohe Spannungsintensitäten auf, wobei die globale Tragfähigkeit von der Bruchzähigkeit beeinflußt wird. Das hier zur Abschätzung der Tragfähigkeit derartiger Anschlüsse verwendete Berechnungsmodell basiert auf Konzepten der Linear-Elastischen Bruchmechanik (LEBM).

Zur Bestimmung der Umlagerungsgrößen in Holz in der Zeit wurde nach der Theorie des viskoelastischen Körpers für das Kriechen des Holzes eine Volterra-Integralgleichung der zweiten Art abgeleitet. Für die Lösung dieser Gleichungen wird eine analytische Methode vorgeschlagen, die Laplacesche Transformationen ausnützt. Die Anwendung wird an einem Beispiel gezeigt.

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Das Verformungsverhalten von Holz-Verbundträgern kann im linear-elastischen Bereich durch die Lösung der Differentialgleichung oder mittels Näherungsverfahren (Differenzenmethode, Gamma-Verfahren) berechnet werden. Das ? -Verfahren eignet sich vorwiegend für Belastungen mit parabel- oder sinusförmigem Momentenbild. Es werden FE-Modelle erstellt und die Lösungen der analytischen Verfahren mit den Ergebnissen des linearen FE-Modells verglichen. Im zweiten Schritt wird das FE-Modell durch aus Versuchen bzw. FE-Analysen bekannte nichtlineare Dübelkennlinien und durch geeignete Materialmodelle erweitert, um Aussagen zum nichtlinearen Last-Verformungsverhalten und zur Traglast der Verbundkonstruktion machen zu können. Zur Verifizierung werden die Ergebnisse vorab getätigter Versuche im FE-Modell abgebildet und die Lösung mit den Versuchsergebnissen verglichen.

Dieser Aufsatz befaßt sich mit den bei Verwendung von Rippenplatten aus MERK-Dickholz (sogenanntes Brettsperrholz) auftretenden Fragestellungen hinsichtlich der Spannungs- und Steifigkeitsermittlung. Auf der Grundlage umfangreicher numerischer Simulationsrechnungen an Rippenplatten wird ein empirisches Bemessungsverfahren entwickelt, welches zu einer Vereinfachung der Nachweisführung in der Baupraxis beitragen kann. An einem Beispiel werden die Vorgehensweise erläutert und die Ergebnisse gegenüber gestellt.

Bundwände dienen dem vertikalen Lastabtrag in der Mehrzahl der historischen Gebäude im mitteldeutschen Raum, insbesondere in der Leipziger Region. Im Zuge derzeitiger Sanierungsmaßnahmen stellt sich oft die Frage nach der Tragfähigkeit dieser Verbundkonstruktion aus Mauerwerk und Holz. Separate Nachweise für den Mauerwerks- und Holzbau (DIN 1053/EC 6, DIN 1052/EC 5) berücksichtigen nicht den Verbund beider Komponenten und schlagen in der Praxis oft fehl, was im schlimmsten Fall bis zum Abriß ganzer Gebäude führt. Die Beachtung der Verbundwirkung ermöglicht eine realistische Einschätzung des Tragverhaltens und eine wirtschaftlichere Nachweisführung. Ausgehend von der Tragwirkung der Konstruktion wird nachfolgend ein Berechnungsmodell auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode vorgestellt und an einem in-situ durchgeführten Belastungsversuch verifiziert. Auf Grundlage der möglichen Grenzzustände für die Tragfähigkeit der Verbundkonstruktion wird abschließend ein Bemessungsvorschlag umrissen.

Diese Untersuchung hatte zum Ziel, das Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern aus Brettschichtholz und kohlenstoffaserverstärkten Kunststoff(CFK)-Lamellen zu untersuchen, die durch vertikale Anordnung eine günstigere Übertragung von Scherspannungen ermöglichen bzw. durch eine Abreißfolie eine optimierte Oberflächenbeschaffenheit besitzen. Die CFK-Lamelle mit Abreißfolie muß auf der Folienseite nicht angerauht werden und benötigt keine Reinigung vor der Applikation und kann somit effizienter appliziert werden. Es wurde die Lamelle Carboplus (R) 160/2800, Fa. Bilfinger Berger Aktiengesellschaft in zwei Ausführungsvarianten für diese Untersuchung verwendet.

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Diese Untersuchung hatte zum Ziel, die Kraftverteilung in Gewindebolzen, die als Bewehrung quer zur Faser in Satteldachträger mit gekrümmtem Untergurt eingeklebt wurden, zu bestimmen. Dazu wurden die Bolzen, die im Firstquerschnitt eingeklebt wurden, mit Dehnungsmeßstreifen versehen. Die so gewonnene Kraftverteilung wurde numerischen Berechnungen gegenübergestellt und mit dem Bemessungskonzept des Entwurfes der DIN 1052 verglichen.

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Für die "Spandau-Arcaden" in Berlin, eine Hallenkonstruktion mit einem Tragwerk aus Bogenbindern in Brettschichtholzbauweise, wird eine Biegedrillknickuntersuchung durchgeführt. Für diesen Stabilitätsfall existiert im Ingenieurholzbau kein geschlossen-analytisches Berechnungsverfahren, daher geschieht die Berechnung mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente. Der Nachweis auf Biegedrillknicken wird schließlich mit einer Berechnung nach der klassischen Stabilitätstheorie erbracht, es wird das zugrundeliegende Eigenwertproblem mittels einer Finite-Elemente-Analyse gelöst. Die bauliche Situation, die verschiedenen Herangehensweisen an die Problematik sowie die zugehörige Modellbildung und die Ergebnisse der Finite-Elemente-Berechnungen werden in diesem Beitrag ausführlich besprochen.

Bei Holzkonstruktionen mit größeren Stützweiten werden zumeist Brettschichtholzträger mit Rechteckquerschnitt verwendet. Zur Aufnahme horizontaler Wind- und Stabilisierungslasten werden zwischen den Brettschichtholzträgern horizontal liegende Fachwerkverbände angeordnet. Da die Anschlußebene des Verbandes i.d.R. nicht mit der Schwerachse des Brettschichtholzträgers übereinstimmt, entsteht eine räumliche Tragwirkung des Systems, die zu einer höheren Verformung führt. Durch eine rechnerische Reduzierung der Querschnittsfläche des Brettschichtholzbinders in Abhängigkeit von der Anschlußebene des Verbandes kann das räumliche Tragsystem auf ein ebenes System zurückgeführt werden. Hiermit gelingt eine realitätsnahe Erfassung der auftretenden Verformungen auch für Systeme mit veränderlichen Steifigkeiten.

Das Ziel der dargestellten Untersuchung war, Angaben zum Trag- und Verformungsverhalten von Verbundträgern aus Brettschichtholz (BS-Holz) und unidirektional verstärkten Faserverbundkunststoffen (FVK) zu erhalten. Dazu wurden der Einfluß des Verstärkungsgrades, der geometrischen Anordnung der Verstärkung und der Einfluß von CFK-Lamellen und AFK-Lamellen genauer untersucht und verstärkte BS-Holz Träger unter praxisnahen Bedingungen hergestellt.

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