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Krone, M.; Thiemann, E.; Povel, D.60-m-Holzfachwerkbr√ľcke √ľber die DahmeBautechnik11/2000793-800Fachthemen

Abstract

Für die Überquerung der Dahme bei Niederlehme, südöstlich von Berlin, war eine 60 m weit gespannte Geh- und Radwegbrücke zu entwerfen. Für das Haupttragwerk wurde eine überdachte Holzfachwerkkonstruktion gewählt, die Rampenbrücken wurden in Stahlbeton ausgebildet. Bei der Berechnung der Holzbrücke mußte das Stabilitäts- und Schwingungsverhalten eingehend untersucht. Die gewendelte Rampenbrücke wurde ohne Verformungslager ausgeführt, so daß die Zwangsbeanspruchungen detailliert betrachtet werden mußten. Die gesamte Holzkonstruktion wurde innerhalb von fünf Tagen vor Ort montiert und eingeschwommen.

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Schmidt, Tobias; Bla√ü, Hans JoachimDissipative Stahlblechverbindungen f√ľr aussteifende Wandscheiben aus BrettsperrholzBautechnik11/2017790-803Aufs√§tze

Abstract

Verglichen mit anderen Holzbausystemen sind Brettsperrholzelemente aufgrund ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften besonders geeignet, um Einwirkungen in Scheibenebene abzutragen und damit Gebäude auszusteifen. Die Duktilität und Energiedissipation einer Tragstruktur aus Brettsperrholz ergibt sich primär aus den mechanischen Eigenschaften der Verbindungsmittel. Üblicherweise kommen stiftförmige metallische Verbindungsmittel wie Nägel, Schrauben und Klammern zum Einsatz. Die Dissipationsfähigkeit dieser Verbindungen bei zyklischer Beanspruchung nimmt bereits bei geringer Zyklenanzahl signifikant ab. Für Erdbebeneinwirkungen sind jedoch Verbindungen wünschenswert, die ähnlich wie reine Stahlverbindungen über nahezu konstante Hystereseeigenschaften verfügen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden neuartige Stahlblechverbindungen entwickelt, wissenschaftlich untersucht und Gleichungen zur Bemessung sowie konstruktive Regeln hergeleitet. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der experimentellen, numerischen und analytischen Untersuchungen vorgestellt.
Das Anordnen einer Lücke im Verbindungsnahbereich ermöglicht es, das Last-Verschiebungsverhalten der Stahlblech-Holzverbindung so zu beeinflussen, dass eine hochduktile, robuste und kostengünstige Verbindung entsteht, die stabile Hystereseeigenschaften aufweist.

Dissipative steel plate connections for CLT diaphragms
Due to their high shear strength and stiffness, cross laminated timber (CLT) members are especially suited for in-plane loads. The ductility and energy dissipation capacity of a CLT structure is mainly determined by the number and properties of the mechanical connections. Presently, the required energy dissipation capacity for earthquake loading is often achieved by metallic dowel-type fasteners loaded beyond their yield load. The load-slip curves for connections with laterally loaded dowel-type fasteners show pinched hysteresis loops under cyclic loads. Additionally, the achieved load at a certain displacement decreases under repeated loading - impairment of strength. For seismic loads, however, connections with stable load-slip behaviour and high energy dissipation under repeated loading are needed. In this contribution experimental, numerical and analytical investigations of newly developed dissipative steel plate-to-timber connections are presented.
For the dissipative shear wall joints the typical pinching and impairment of strength of hysteresis loops could nearly completely be avoided by arranging a gap between the CLT members around the steel plate fastener. Dissipative joints for shear walls using steel plate fasteners have a simple geometry and are easy to manufacture and hence constitute an economic and robust solution.

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Ayoubi, Mazen; Trautz, MartinVerbundverhalten von Vollgewindeschrauben in Brettschichtholzbauteilen - Teil 1: Experimentelle Untersuchungen zum Einsatz der Schrauben mit großen Einbindelängen als Bewehrung in BrettschichtholzbauteilenBautechnik11/2015790-799Aufsätze

Abstract

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.

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Niebuhr, Peter; Sieder, MikeBeobachtungen zur Linearität der Schädigungsakkumulation im HolzbauBautechnik11/2018787-792Aufsätze

Abstract

Es werden Beobachtungen zum Verlauf der Schädigungsakkumulation vorgestellt, die an Ergebnissen von Versuchen zum Ermüdungsverhalten von Brettsperrholz unter Schubbeanspruchung in Scheibenebene gemacht wurden. Hierbei wird der Verlauf der akkumulierten Verformung als Hinweis auf den Verlauf der akkumulierten Schädigung herangezogen. Es wird aufgezeigt, dass die gängige Annahme eines linearen Schädigungsverlaufs für den Großteil der Lebensdauer im Einstufenkollektiv auf der sicheren Seite liegt, dass es jedoch im Bereich kleiner Lastspielzahlen ein kritisches Spektrum gibt, in dem die Sicherheit der Annahme einer linearen Schädigung fragwürdig und daher tiefergehend zu untersuchen ist.

Observations on the linearity of damage accumulation in timber construction
Based on fatigue tests on cross-laminated timber under in-plane shear loading the damage accumulation behaviour is observed. For this purpose, the accumulated deformation is taken as an indication of the accumulated damage. It is shown that the popular assumption of a linear damage accumulation is on the safe side for most of the fatigue life under invariable loading conditions (such as amplitude and maximum load). For small load cycle numbers, though, a critical spectrum is identified, where the safe application of a linear damage accumulation theory is questionable and needs further investigation.

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Boccadoro, Lorenzo; Frangi, AndreaExperimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten von Holz-Beton-Verbunddecken aus BucheBautechnik11/2015783-789Aufsätze

Abstract

Am Institut für Baustatik und Konstruktion IBK der ETH Zürich wurde der Prototyp einer neuartigen Holz-Beton-Verbunddecke aus Laubholz entwickelt. Die Verbunddecke besteht aus dünnen (40 mm dicken) Furnierschichtholzplatten aus Buche (BauBuche) und einer 120 bis 160 mm dicken Betonschicht. Die Buchenplatten übernehmen sowohl die Funktion der Schalung als auch der Zugbewehrung. Als Verbund zwischen Beton und Holz werden 15 mm tiefe Kerben ins Holz gefräst, die zu einer steifen mechanischen Verzahnung zwischen Beton und Holz führen. Der Artikel stellt die Leitidee der Verbunddecke sowie die umfassenden durchgeführten experimentellen Untersuchungen vor. Dieses neuartige Deckensystem wurde im ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch) erstmals weltweit umgesetzt.

Experimental analysis on the structural behavior of timber-concrete composite slabs made of beech
At the Institute of Structural Engineering of the ETH Zurich, an innovative timber-concrete composite slab made of hardwood has been developed. This composite slab is made of a 40 mm thick beech laminated veneer lumber plate (BauBuche) and a 120-160 mm thick concrete layer. The beech plates act as formwork and tensile reinforcement. The connection between the two materials is accomplished with 15 mm deep notches in the timber plate, which ensure a stiff composite action. This paper presents the basic concept of the composite slab as well as the extensive performed experimental investigations. This innovative slab system was implemented for the first time in the ETH House of Natural Resources (www.honr.ethz.ch).

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Natterer, J.; Burger, N.; M√ľller, A.; Natterer, J.Holzrippend√§cher in Brettstapelbauweise - Raumerlebnis durch filigrane TragwerkeBautechnik11/2000783-792Fachthemen

Abstract

Die von Professor Julius Natterer entwickelten Holzrippenschalen in Brettstapelbauweise bieten vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für weitgespannte Flächentragwerke. Nach ersten Erfahrungen mit verschraubten Holzrippen Ende der 60er Jahre fand die eigentliche Entwicklung zu einer interessanten Alternative im Hallenbau aber vor allem in den letzten zehn Jahren statt. In dieser Zeit wurden anhand mehrerer ausgeführter Objekte die Berechnungsmethoden verfeinert und die Konstruktion anhand praktischer Erfahrungen weiterentwickelt. Die Konstruktion besteht im wesentlichen aus sich kreuzenden Holzrippen, die aus mehreren miteinander verschraubten Brettlagen zusammengesetzt sind, einer ausgesteiften Schalung und verhältnismäßig steifen Randgliedern. Dadurch entstehen hochgradig statisch unbestimmte Systeme, die aufgrund nachgiebiger Verbindungen große Lastumlagerungsmöglichkeiten haben. Durch die Entwicklung leistungsfähiger Rechenprogramme und komplexer, auf das Tragverhalten der Konstruktion abgestimmter Rechenmodelle kann die Gesamtstruktur an die jeweils vorhandenen Randbedingungen angepaßt, berechnet und optimiert werden. Für die Ausführung der Rippenschalen ist ein Lehrgerüst erforderlich, durch das die Schalenform vorgegeben wird und auf dem die Brettrippen Lage für Lage aufgebaut werden. Da die Bauweise keinen umfangreichen Maschinenpark erfordert, ist sie auch für kleinere und mittlere Zimmereibetriebe interessant.

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Autengruber, Maximilian; Lukacevic, Markus; Eberhardsteiner, Josef; F√ľssl, JosefComputergest√ľtzte Modellierung von Feuchtetransportprozessen in Holzwerkstoffen - 25. Dresdner Baustatik-Seminar - "Realit√§t - Modellierung - Tragwerksplanung"Bautechnik10/2022781-788Berichte

Abstract

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.

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Hummel, Johannes; Seim, Werner; Otto, SimoneSteifigkeit und Eigenfrequenzen im mehrgeschossigen HolzbauBautechnik11/2016781-794Aufsätze

Abstract

Dieser Fachaufsatz befasst sich mit der Fragestellung der Bestimmung der Eigenfrequenz von mehrgeschossigen Konstruktionen aus Holzrahmenelementen und Brettsperrholzelementen im Hinblick auf eine Erdbebenberechnung. Geeignete Methoden für die Eigenfrequenzberechnung für Holzkonstruktionen werden vorgestellt. Im Mittelpunkt steht vor allem die Festlegung der Steifigkeit. Es werden Ansätze für die Ermittlung der Steifigkeit von Wandelementen vorgestellt und mit Steifigkeiten aus Versuchen an Wandelementen verglichen. Im Allgemeinen ergibt sich die Steifigkeit des Wandelements aus unterschiedlichen Verformungsanteilen. Es wird gezeigt, wie sich aus den Verformungsanteilen Steifigkeitskennwerte für eine Berechnung mit einem Ersatzstab ableiten lassen und welchen Einfluss die unterschiedlichen Verformungsanteile auf die Steifigkeit von Mehrmassenschwingern mit zwei, vier, sechs und acht Geschossen haben. Aus den Erkenntnissen einer Parameterstudie werden Empfehlungen zur Bestimmung von Eigenfrequenzen mithilfe eines Ersatzstabmodells gegeben.

Stiffness and eigenfrequencies of multi-storey timber structures
This paper deals with the issue of the eigenfrequency of multi-storey structures of light-frame and CLT-elements with respect to seismic design. Appropriate methods for the determination of eigenfrequencies will be provided. The paper focuses on the predefinition of the stiffness. Approaches to determine the frequency of wall elements from different contributions of deformation will be given. The analytical determined flexibilities respectively stiffness will be compared with the stiffness obtained by wall element testing. It will be shown how stiffness parameters for an equivalent cantilever beam model can be derived from the contributions of deformation. Furthermore, the influence of the different flexibilities on the stiffness of the equivalent model with two, four, six and eight storeys will be investigated. From the findings of a parametric study recommendations to the determination of eigenfrequencies will be given.

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Trautz, MartinDas Dehnungs- und Tragverhalten von Brettschichtholz beim Lasteintrag durch VollgewindeschraubenBautechnik11/2017776-789Aufsätze

Abstract

Vollgewindeschrauben werden im Ingenieurholzbau heute vermehrt als Verstärkungs- und Verbindungselemente eingesetzt. Dabei kommen auch besonders lange Schrauben (l > 300 mm) zum Einsatz, die wie Rippenstähle im Stahlbetonbau als Bewehrung wirken. Infolge der Anisotropie des Holzes ist der Lasteintrag bzw. Lastaustrag der Schrauben stark abhängig vom Winkel, den sie mit der Faserrichtung des Holzes einschließen, und dabei sehr unterschiedlich. Entsprechende Dehnungsverteilungen konnten mit den bisherigen Mitteln, mit Dehnmessstreifen, wenn überhaupt, dann nur lokal nachgewiesen werden. Erst mit dem Einsatz fotogrammetrischer Methoden wie der Digital Image Correlation (DIC) ist es möglich, das Dehnungs- und Deformationsverhalten von Brettschichtholz unter Belastung mittels Schrauben zusammenhängend über die Oberfläche eines beanspruchten Tragelements sichtbar zu machen. Diese Veröffentlichung zeigt erste Ergebnisse von Deformationsuntersuchungen auf Basis von DIC. Sie bestätigten einige bisher antizipierte, aber nicht belegbare Tragverhaltensphänomene, wie etwa die Abhängigkeit des Lasteintrags in die Holzmatrix vom Winkel zwischen Schraube und Faserverlauf. Es zeigte sich aber auch, dass die Inhomogenität des natürlich gewachsenen Werkstoffs Holz zu Unregelmäßigkeiten führt, die entsprechende “Unschärfen” bezüglich der Modellierung des Material- und des Verbundverhaltens mit sich bringen. Dennoch wurden allgemeine Bemessungsansätze für Schrauben formuliert, die auf die individuelle lokale Beschaffenheit der Holzmatrix - bestimmbar mittels DIC - abgestimmt werden können.

Deformation- and load-bearing behaviour of glue-laminated-timber under load entry by fully-threaded-screws
For some time past fully-threaded-screws are not anymore used for fixing but also as reinforcement and exclusive connecting elements of structural timber parts. In this context particularly long screws (l > 300 mm) compared to conventional applications are deployed. They work similar to steel reinforcement in concrete carrying tensile and compression forces and bind structural elements together. Timber and screws together may be described as a composite material like concrete, however with an anisotropic matrix with different strength and stiffness in the different dimensions of the material-matrix. Depending on the position of a screw and their inclination to grain different load-bearing effects arise which were hard to verify until now. Investigations of bond behaviour of fully-threaded-screws brought in timber carried out by the Chair of Structures and Structural Design and the Institute of Material Sciences (ibac) of Aachen University with the help of Digital Image Correlation (DIC) allowed the visualization of strain and deformation distribution on the surfaces of structural timber elements. In difference to strain-measuring-gauges which give just spotty information the DIC-method gives a coherent view on the strain and deformation distribution of individual timber specimens and that way a visualization of the actual and local loadbearing behaviour of screw-reinforced-timber.

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Hartig, Jens; Namari, Siavash; Wehsener, J√∂rg; Haller, PeerBemessung und experimentelle Untersuchungen von eingeschlitzten Verbindungen mit GFK-Platten und Stabd√ľbeln f√ľr den IngenieurholzbauBautechnik11/2018775-786Aufs√§tze

Abstract

Holz ist für den Einsatz in Tragwerken unter korrosiven Bedingungen aufgrund seiner Korrosionbeständigkeit prädestiniert. Häufig stellen dabei jedoch Verbindungen aus Stahl eine Schwachstelle hinsichtlich der Dauerhaftigkeit dar. In diesem Beitrag wird eine Möglichkeit der Ausbildung von Verbindungen aus nichtmetallischen Werkstoffen in Form von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) vorgestellt, die im Pultrusionsverfahren hergestellt werden und kommerziell verfügbar sind. Die GFK-Platten werden dabei in Schlitze im Holzquerschnitt eingebracht und mit Stabdübeln verbunden. Es wird ein Bemessungsmodell auf Grundlage des Eurocodes 5 und der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung der GFK-Platten entwickelt und anhand eines Bemessungsbeispiels verdeutlicht. Die Vorhersagen des Bemessungsmodells werden durch Traglastversuche an Trägern mit bauteilnahen Abmessungen überprüft und bestätigt. Es zeigt sich, dass mit den entwickelten Verbindungen ähnliche Trageigenschaften wie mit herkömmlichen eingeschlitzten Stahlverbindungen erreicht werden können. Ein Grund dafür ist das fehlende Lochspiel, das durch ein gleichzeitiges Bohren von Holz- und Plattenquerschnitt erreicht wird. Dies erzeugt im Vergleich zu Stahlverbindungen eine gleichmäßigere Belastung der Dübel und geringere Verformungen.

Static verification and experimental investigations on slotted connections with GRP plates and dowels for engineered timber structures
Timber is due to its corrosion resistance predestined for application in structures with corrosive climatic conditions. Often connections made of steel are, however, weaknesses for the durability. This contribution presents an option for the design of connections made of glass-fibre reinforced plastics (GRP), which are produced in a pultrusion process and are commercially available. Such GRP plates are positioned in slots in the timber element and are connected with dowels. A static verification model based on Eurocode 5 and the national technical approval of the GRP plates is developed and demonstrated based on a verification example. The prediction of the static verification was checked and confirmed by ultimate load tests on girders with dimensions close to practical applications. It is shown that with the developed connections similar load-bearing behavior like with common connections with slotted steel plates can be achieved. One reason is the missing hole clearance, which results from the simultaneous drilling of the timber and GRP elements. This leads to a more uniform loading of the dowels and less deformations compared to respective steel connections.

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Ringhofer, Andreas; Brandner, Reinhard; Flatscher, Georg; Schickhofer, GerhardAxial beanspruchte Holzschrauben in Vollholz, Brettschichtholz und BrettsperrholzBautechnik11/2015770-782Aufsätze

Abstract

Dieser Fachaufsatz behandelt das Tragverhalten axial beanspruchter, selbstbohrender Holzschrauben in den geschichteten, brettbasierenden Holzwerkstoffen Brettschichtholz und Brettsperrholz bzw. in Vollholz. Mit Fokus auf den Versagensmechanismus “Herausziehen” wird auf Basis zahlreicher Untersuchungen in der Vergangenheit ein neues universelles Modell zur Bestimmung der Ausziehfestigkeit formuliert, welches mittels multiplikativem Ansatz eigens definierter k-Faktoren bzw. k-Funktionen in der Lage ist, die große Bandbreite an unterschiedlichen Einbausituationen in den betreffenden Holzwerkstoffen abzubilden. Eine Verifizierung dieses Modells erfolgt anschließend unter Zugrundelegung einer umfangreichen Sammlung an Prüfdaten, vergleichbarer Ansätze aus der Literatur und Prüfergebnissen von Schraubenverbindungen in Form von Brettsperrholz-Wand-Decken- bzw.-Wand-Wand-Anschlüssen. Abschließend wird ein Ansatz zur Bestimmung des charakteristischen Wertes der Ausziehfestigkeit für die Anwendung in der Praxis abgeleitet, diskutiert und erneut den Prüfergebnissen gegenübergestellt.

Axially loaded screws in solid timber, glued laminated timber and cross laminated timber
This paper concentrates on the bearing behavior of axially loaded self-tapping screws in solid timber and the board-composed, layered timber products glued laminated timber and cross laminated timber. Focusing on withdrawal failure mode and basing on numerous investigations done in the past, we formulate a new and universal approach including multiplicative k-factors or k-functions for determining the withdrawal strength of self-tapping screws variably situated in these products. Consequently, we verify the new model with results gained from several test series related, approaches given in the literature and test results of CLT-wall-to-floor and -wall-to-wall connections. Finally, we determine, discuss and verify a characteristic function provided for practical application.

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Windeck, Lukas; Blaß, Hans JoachimQuerdruckverhalten von Brettschichtholz aus NadelholzBautechnik11/2017767-775Aufsätze

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Querdruckverhalten von Brettschichtholz aus Nadelholz. Die Ergebnisse einer 101 Versuche umfassenden Testreihe, in der sowohl die Auflagerlänge als auch die Auflagersituation variiert wurden, werden mit den Tragfähigkeitswerten verglichen, die sich nach dem aktuell gültigen Nachweis nach EN 1995-1-1:2010 sowie dem Bemessungsansatz nach VAN DER PUT ergeben. Die Verformungen über die Trägerhöhe werden analysiert und mithilfe des Elastizitätsmoduls Rückschlüsse auf die Spannungsverteilung sowie die mitwirkenden Faserlängen im Auflagerbereich gezogen. Es wird festgestellt, dass der im Querdrucknachweis enthaltene Faktor kc, 90 entgegen der bisherigen Nachweisführung von der Art der Lastausbreitung abhängig ist. Auf dieser Basis wird ein Bemessungsansatz entwickelt und diskutiert, der eine Berechnung der Querdrucktragfähigkeit in Abhängigkeit von der zulässigen Verformung ermöglicht.

Behaviour of glulam beams loaded perpendicular to the grain
This paper discusses the behaviour of glulam beams loaded perpendicular to the grain. A series of 101 tests was performed where the support length and the load situation were varied. The results are compared to the load carrying capacities calculated with the currently valid model of EN 1995-1-1:2010. The deformations across the beam height are analysed. Based on the modulus of elasticity, conclusions on load distribution and the contribution of continuous wood fibres on the effective contact area are drawn. The factor kc, 90 is dependent on the load distribution. On this basis, a model to calculate the load carrying capacity perpendicular to the grain in dependence of an accepted deformation is discussed.

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Bemessung im HolzbauBeton- und Stahlbetonbau9/2004763Tagungen

Abstract

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Jahreis, Markus; Oppel, Mike; Rautenstrauch, KarlAnschl√ľsse f√ľr den Holzbau mit PolymervergussBautechnik11/2017760-766Aufs√§tze

Abstract

Mit dem zunehmenden Einsatz von Holz für Ingenieurbauwerke steigen die Ansprüche an eine montagefreundliche und materialgerechte Ausbildung effektiver Anschlüsse mit hoher Tragfähigkeit auch unter mehrachsig interagierenden Beanspruchungen. Dieser Beitrag stellt baustellengerechte Varianten für Zug-, Druck- sowie Biegeanschlüsse im Holzbau auf der Basis polymergebundener Vergussmassen vor. Hierbei werden typisierte frei geformte Einbauteile, z. B. aus Stahl mit metrischem Gewinde als Muffen- oder Gewindeanschluss, bereits vom Hersteller mittels “Vergusskleben” in nahezu beliebig geformten, auch größer dimensionierten Ausnehmungen im Holzbauteil verankert. Damit ermöglichen derartige Vergusslösungen dem Holzbau nicht nur einen optimalen Kraftschluss, sondern auch das effiziente direkte Zusammenspiel mit typisierten Anschlüssen anderer Bauweisen, wie sie z. B. im Stahl- oder Stahlbetonbau üblich sind. In diesem Kontext können daher die als Stütze oder Biegeträger optimierten Holzbauteile effektiver als bisher eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich der Polymerverguss hervorragend für die Ein- sowie Durchleitung lokaler hoher Druckbeanspruchungen quer zur Holzfaserrichtung. Der vorliegende Artikel zeigt zudem, dass mittels geeigneter numerischer 3-D-FE-Modelle der vorhandene komplexe Beanspruchungszustand dieser Vergussanschlüsse zuverlässig beurteilt werden kann.

Joints in timber engineering with cast-in connectors
The increasing usage of timber in structures has led to higher requirements for load-bearing capacities and usability for constructions - including high performance joints. This paper presents solutions for connecting details in timber constructions to carry tension, compression and bending loads, which are appropriate for the anisotropic material timber. A polymer compound grout allows cast-in connectors made of standardized or customized steel members. The polymer grout enables a rigid connection between the connector and the timber. Such joints are convenient for assembling structural elements of timber or with constructions made of steel or concrete - fast and simple. The polymer grout can also be used to distribute a high compression load through a timber element perpendicular to the grain, as it appears in multiple storey buildings at crossing points. Further information about the special numerical models (3D FEM) are provided to determine the polymer grout and the very special material timber.

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Brandner, Reinhard; Dietsch, Philipp; Dr√∂scher, Julia; Schulte-Wrede, Michael; Sieder, MikeScheibenschub von Brettsperrholz: Verifizierung einer Pr√ľfkonfiguration und ParameterstudieBautechnik11/2015759-769Aufs√§tze

Abstract

Bei einer auf Schub beanspruchten Scheibe aus Brettsperrholz (BSP) werden, aufgrund der inneren Struktur aus orthogonal geschichteten und verklebten Brettlagen, drei mögliche Versagensmechanismen unterschieden: (i) Brutto-Schub, (ii) Netto-Schub und (iii) Torsion. Während der Widerstand gegen Torsion bereits umfangreich untersucht wurde, stellt sich die Bestimmung der Brutto- und Netto-Schubfestigkeiten als Herausforderung dar. Gegenwärtige Nachweise für den Netto-Schub beziehen sich daher auf Kenngrößen, welche an BSP-Einzelknoten ermittelt wurden. Die Verifizierung dieses Ansatzes für ganze BSP-Elemente ist allerdings noch ausständig. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Anwendbarkeit der von Kreuzinger und Sieder [1] 2013 veröffentlichten Prüfkonfiguration zur Bestimmung der Scheibenschubkenngrößen verifiziert. Zu diesem Zweck und zur Ermittlung bemessungsrelevanter Schubkenngrößen wurden insgesamt 18 Serien mit unterschiedlichen Konfigurationen der Produktparameter geprüft. Dabei konnte die Effizienz der Prüfkonfiguration zusammen mit einem zuverlässigen Versagen auf Schub bei allen Serien festgestellt werden. Bezüglich der untersuchten Parameter wurden qualitativ übereinstimmende Ergebnisse mit Prüfungen an BSP-Einzelknoten beobachtet. Die Parameter Fugenausführung und Lagenstärke wurden als wesentliche Einflussfaktoren auf die Schubkenngrößen bestätigt. Auf Grundlage der Erkenntnisse werden charakteristische Schubkenngrößen und ein Bemessungskonzept vorgeschlagen.

Shear properties of cross laminated timber diaphragms: verification of a test configuration and parameter study
In diaphragms of cross laminated timber (CLT) exposed to shear the internal structure of orthogonally layered side bonded layers leads to three possible failure mechanisms: (i) gross-shear, (ii) net-shear and (iii) torsion. While the resistance against torsion has been investigated comprehensively, the determination of gross- and net-shear strength values remained a challenging task. Present design concepts for net-shear are based on properties derived from testing single CLT-nodes. The verification of this approach for CLT-elements has yet to be confirmed. This article aims to verify the applicability of the test configuration published 2013 by Kreuzinger and Sieder [1]. Therefore and for evaluation of shear properties relevant for design, 18 series featuring different parameter settings were tested. In doing so, the operational efficiency of the new shear test configuration together with reliable shear failure of all tested CLT diaphragms was observed. With regard to the investigated parameters, results qualitatively correspond with tests on single CLT-nodes. Gap execution and layer thickness are confirmed to be parameters significantly influencing shear properties. Based on gathered experiences, characteristic shear properties and a design concept are proposed.

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Bollinger, K.; Trautz, M.Die Tragkonstruktionen der Geb√§ude f√ľr die Neue Messe in KarlsruheBautechnik11/2003757-765Fachthemen

Abstract

Die architektonische Qualität einer gelungenen Synthese aus Nutzung, Gestaltung und Konstruktion in Verbindung mit technischer Raffinesse machten den Neubau der Messe in Karlsruhe schon vor seiner Einweihung zu einem vielbeachteten Projekt. Der anspruchsvollen und umfangreichen Bauaufgabe wurde von Seiten der beteiligten Architekten und der Ingenieure für Tragwerksplanung durch innovative und nicht-konventionelle Ansätze und Lösungen im Tragwerksentwurf, in der Statik und der konstruktiven Durchbildung entsprochen. Ihre Entstehung in der Zusammenarbeit mit den Architekten und ihre Entwicklung in Abhängigkeit einer Vielzahl technischer und organisatorischer Abhängigkeiten und Randbedingungen, vom Wettbewerbsentwurf bis hin zur Ausführungsplanung, wird im folgenden anhand ausgewählter Beispiele dargestellt

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Fadai, Alireza; Winter, WolfgangRessourceneffiziente Konstruktionen in Holzleichtbeton-VerbundbauweiseBautechnik10/2014753-763Aufsätze

Abstract

In den laufenden Forschungsprojekten des Fachbereichs “Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau” (kurz ITI) der Technischen Universität Wien (TU Wien) werden industriell erzeugte, schon seit Jahrzehnten bekannte Holzleichtbeton-Produkte, in denen organische Zuschlagsstoffe wie Hackschnitzel, Sägemehl, Holzwolle, etc. in Verbindung mit anorganischen Bindemitteln verwendet werden, als schubbeanspruchte Zwischenlage eingesetzt. Die Forschungsprojekte setzten sich zum Ziel, im Sinne der Entwicklung eines CO2-neutralen Gebäudesektors wirtschaftlich umsetzbare, emissions- und energieoptimierte Wand- und Deckensysteme in Holzleichtbeton-Verbundbauweise zu entwickeln und diese an Demonstrationsgebäuden (Neubau und Sanierung) umzusetzen. Bei den entwickelten Systemen werden Holzelemente verschiedener Bauart mit tragenden Holzleichtbeton-Elementen kombiniert. Angestrebt werden Wand- und Deckenbauteile mit guter Verbundwirkung sowie optimaler Zuordnung der Materialien entsprechend den Beanspruchungszonen im Verbundquerschnitt bei gleichzeitiger Berücksichtigung der bauphysikalischen Erfordernisse.
Die bisherigen Erfahrungen im ressourcenschonenden Bauen zeigen, dass der konstruktive Holzleichtbeton (HLB) in diesem Bereich eine Reihe interessanter Optionen aufweist [1]. Daher ist es vordringliches Ziel der Forschungsprojekte, aufbauend auf vorhandenen Grundlagen die Kenntnisse von wesentlichen Parametern der Materialeigenschaften zu erweitern.
Der vorliegende Beitrag wird nach einer Analyse der bisherigen Entwicklungen aufzeigen, wo technische Möglichkeiten bestehen, die verschiedenen Rohstoffketten über Verbundmaterialien zusammenzuführen. Basierend auf Versuchsergebnissen der durchgeführten Forschngsarbeiten werden die neuen innovativen konstruktiven Lösungsansätze ausführlich erläutert.

Resource-efficient lightweight wood-concrete composite constructions
In several research projects of the Department of Structural Design and Timber Engineering (ITI) at the Vienna University of Technology (VUT) industrial lightweight wood particle concrete products made of wood chips, pellet, sawdust, wood wool, etc. are applied as shear stressed intermediate layers in wall and floor systems with the purpose to develop energy and emission efficient economically feasible solutions as well as demonstrate their application in pilot projects (renovation of buildings and new construction). The developed systems combine variant types of timber elements with load-bearing lightweight wood particle concrete products. It was strived to achieve an optimized use of materials according to their mechanical properties and an adjusted allocation to the stress zones of the composite wall and floor elements while at the same time taking into account thermal and acoustic requirements.
Experiences in the field of resource efficient building construction show that lightweight wood particle concrete for structural construction holds a number of interesting prospects [1]. Therefore, it is a main aim of the research projects, based on existing investigations, to gain broader knowledge of the key parameters of the material lightweight wood particle concrete.
This article gives an insight into previous developments and presents technical options to bring together raw material chains in composite elements. The developed innovative constructive concepts are, comprehensively described based on the results of the research projects.

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Li√üner, K.; Rug, W.; Steinmetz, D.DIN 1052:2004 - Neue Grundlagen f√ľr Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken - Teil 4 (1): Bemessung von Verbindungen und stiftf√∂rmigen und sonstigen mechanischen VerbindungsmittelnBautechnik11/2008752-768Fachthemen

Abstract

Es werden Holzbau-Verbindungsmittel beschrieben und die Regeln für die Bemessung erklärt.

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Meyer, Nico; Blaß, Hans JoachimFachwerkträger aus BuchenfurnierschichtholzBautechnik11/2017751-759Aufsätze

Abstract

In diesem Beitrag wird die Verwendungsmöglichkeit axial beanspruchter Verbindungsmittel in Fachwerkträgern aus Buchenfurnierschichtholz mithilfe experimenteller Untersuchungen genauer betrachtet. Die zur Bemessung benötigten Festigkeits- und Steifigkeitskennwerte und die notwendigen konstruktiven Randbedingungen (Mindestabstände, Einbindelänge) werden ermittelt, diskutiert und mit dem derzeitigen Stand der Technik verglichen. Zur Verifizierung der ermittelten Parameter sowie des Tragverhaltens der untersuchten Verbindungsmittel in Gesamttragsystemen werden im Anschluss Versuche an Fachwerkträgern (Spannweite 10 m, statische Höhe 1,25 m) mit unterschiedlichen Knotenpunktausbildungen vorgestellt. Besonderes Augenmerk wird, neben der Tragfähigkeit, auf die Steifigkeit der geprüften Träger gelegt und somit die Leistungsfähigkeit der vorgestellten Verbindungsmittel herausgearbeitet.

Trusses made of beech-LVL
The suitability of axially loaded fasteners in trusses made of beech-LVL is studied by experimental investigations. The strength and stiffness properties and the structural boundary conditions (minimum distances, penetration length) are determined, discussed and compared with the state of the art. To verify the parameters as well as the load-bearing behavior of the investigated fasteners, results of full-scale tests with trusses (span 10 m, static height 1.25 m) with different node configurations are presented. In addition to the load-bearing capacity, the stiffness of the tested trusses is under special attention to clarify the performance of the presented connections.

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Flaig, MarcusIn Plattenebene beanspruchte Biegetr√§ger aus Brettsperrholz - Teil 2: Brettsperrholztr√§ger mit angeschnittenen R√§ndern, Durchbr√ľchen oder AusklinkungenBautechnik11/2015750-758Aufs√§tze

Abstract

Für Brettsperrholzträger mit angeschnittenen Rändern werden Abminderungsfaktoren anhand der in Eurocode 5 für Brettschichtholzträger angegebenen Gleichungen hergeleitet. Für die zur Berechnung der Abminderungsfaktoren erforderlichen Festigkeitskennwerte der Brettsperrholzträger werden Gleichungen in Abhängigkeit des Lagenaufbaus und unter Berücksichtigung der möglichen Versagensmechanismen definiert. Für Brettsperrholzträger mit Durchbrüchen oder Ausklinkungen am Trägerauflager werden spannungsbasierte Bemessungsansätze beschrieben. Zur Berechnung der rechtwinklig zur Trägerlängsachse wirkenden Beanspruchungen werden die im deutschen Nationalen Anhang zu Eurocode 5 angegebenen Gleichungen für Brettschichtholzträger mit verstärkten Durchbrüchen und Ausklinkungen verwendet. Zur Berechnung von Spannungsspitzen im Bereich der Durchbrüche und Ausklinkungen werden mithilfe von Finite-Elemente-(FE)-Berechnungen ermittelte Faktoren angegeben.

CLT beams loaded in plane direction - Part 2: Tapered CLT beams and CLT beams with holes or notches
Based on Eurocode 5 equations for the calculation of strength reduction factors for glulam beams, a method to determine the bending strength of CLT beams with tapered edges is presented. The strength properties of CLT beams needed as input values are defined in dependence of the beam layup taking into account possible failure modes. For CLT beams with holes or notches stress based design approaches are introduced. For the calculation of stresses perpendicular to the beam axis existing approaches given in the German National Annex to Eurocode 5 for reinforced glulam beams with holes or notches are used. Stress concentration factors determined by means of finite element method are introduced.

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Holzbau-FachtagungenBautechnik10/2001750Termine

Abstract

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Eierle, Benno; Bös, BurkhardSchubverformungen von Stabtragwerken in der praktischen AnwendungBautechnik11/2013747-752Aufsätze

Abstract

Schubverformungen werden bei der Berechnung von schlanken Stabtragwerken in der Ingenieurpraxis häufig vernachlässigt, da sie lediglich einen geringen Anteil der Gesamtverformung ausmachen. Bei gedrungenen Stäben können die Verformungen aus Querkräften jedoch eine relevante Größenordnung erreichen. Dieser Aufsatz stellt die Grundlagen zur Berücksichtigung der Schubverformungen in der Balkentheorie dar und leitet daraus Bemessungshilfen für die Beurteilung und Berechnung der Schubverformungen bei statisch bestimmten Systemen ab.

Shear deflections of beam structures in practical application
In the practical application of calculating slender beam structures the shear deflections are often neglected, since their portion of the total deformation is small. For deep girders however the shear deflections may reach a significant size. This paper explains the principles of shear deflections in the beam theory and gives design aids to assess and to calculate shear deflections for statically determinate systems.

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Reyer, E.; Gnuschke, M.Zum Einflu√ü von √Ąsten auf die Tragf√§higkeit von Zugst√∂√üen und -anschl√ľssen mit Stabd√ľbeln.Bautechnik12/1993747-754Fachthemen

Abstract

Nach kurzer einführender Beschreibung der Vorzüge und Besonderheiten von Stabdübelverbindungen wird die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit beschrieben: Ermittlung des Einflusses von Ast- und Kerbwirkung auf die Tragfähigkeit von Zugstößen und -anschlüssen mit Stabdübeln und Erarbeitung entsprechender Bemessungsvorschläge. Als Ergebnis der Untersuchung werden in Abschnitt 5 einfache Bemessungsempfehlungen für Stabdübelverbindungen unter Zugbeanspruchung angegeben. Daraus geht hervor, daß bei Brutto-Querschnittsflächen des einzelnen Holzes mit A >= 100 cm2 Äste im Bereich der Stabdübelverbindungen bei der Bemessung nicht berücksichtigt zu werden brauchen. Wenn Äste bzw. Astgruppen im Bereich der ersten Stabdübelebene nicht ausgeschlossen werden können und die Brutto-Querschnittsfläche A des Einzelholzes kleiner als 100cm2 ist, sollte die zulässige Zugspannung bei Stoß und Anschlußteilen entweder mit dem angegebenen Faktor a = a(A) nach Gleichung (6) - oder, vereinfachend pauschal um 20% abgemindert werden.

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Oppel, Mike; Jahreis, Markus; Rautenstrauch, KarlNumerische Modellbildung f√ľr Anschl√ľsse im HolzbauBautechnik11/2017743-750Aufs√§tze

Abstract

Die Komplexität von Ingenieurbauwerken im Holzbau nimmt ständig zu, sodass die zutreffende Abschätzung des Strukturverhaltens und der materialgerechte Entwurf Herausforderungen darstellen können. Insbesondere für die numerische Analyse der lokal begrenzten Einleitung großer Beanspruchungen im Bereich von Anschlüssen lässt sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) vorteilhaft nutzen. Zuverlässige Ergebnisse resp. Aussagen zum Strukturverhalten und zu den Versagenskriterien erfordern eine sachgerechte Bewertung der Modellqualität, um im Spannungsfeld zwischen Modellgröße und Rechenaufwand eine bedarfsgerechte Simulation zu erstellen. Am Beispiel des Anschlusses stabförmiger Holzbauteile mittels Gewindestäben, die mit einem großvolumigen Polymerverguss im Holz verankert sind, werden nachfolgend die Mindestanforderungen an eine problemorientiert gestaltete numerische Simulation dargestellt. Ergebnisse, Zusammenhänge und die zu erzielenden Genauigkeiten zwischen Experiment und Numerik werden anschaulich gegenübergestellt.

Numeric models for joints in timber engineering
The complexity of civil engineering structures in timber construction is constantly increasing. As a result, the correct estimation of the structural behavior and the material-appropriate design poses a greater challenge. The finite element method (FEM) offers a particularly advantageous solution for the numerical analysis of the local impact of greater loads on and around connections and joints. Reliable results on the structural behavior and the failure criteria require an appropriate assessment of the model quality. Only then can a demand-oriented simulation be created, which takes model size and computational effort into account. The minimum requirements of a problem-oriented numerical simulation are presented below based on the example of timber element joints with cast-in threaded rods, which are anchored in the timber with a large volume of polymer grout. The results, correlations and the accurateness to be achieved between experiment and numerical analysis are demonstratively compared.

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Bogensperger, Thomas; Silly, GregorZweiachsige Lastabtragung von BrettsperrholzplattenBautechnik10/2014742-752Aufsätze

Abstract

Bauen mit massiven Brettsperrholzelementen (BSP-Elementen) gewann in den letzten Jahren an Bedeutung. Beginnend mit dem Einfamilienhausbau vor mehr als 15 Jahren wurden und werden mittlerweile immer größere Bauaufgaben angedacht und realisiert. Als Beispiele der aktuell größten Bauwerke in der Holz-Massivbauweise können der Murray Grove Tower und das Bridboard House - 2008 bzw. 2010 in London errichtet - angeführt werden. Die jeweils achtgeschossigen Bauwerke wurden komplett mit dem noch “jungen” Baustoff Brettsperrholz (BSP) realisiert.
Traditionell erfolgt die Berechnung von Deckenelementen aus BSP als einachsig gespannter Plattenstreifen. Damit kann allerdings nur die Haupttragrichtung der orthotrop wirkenden BSP-Platte erfasst werden. Um auch die Nebentragrichtung für die Bemessung zu nutzen, werden im vorliegenden Beitrag sämtliche Steifigkeitskennwerte von BSP-Platten erläutert. Damit können auch Sonderfälle wie Deckenaussparungen oder punktgestützte Platten, welche eine 2D-Plattenberechnung nach der orthotropen, schubnachgiebigen Plattentheorie (REISSNER-MINDLIN) erfordern, untersucht werden.

Two-axial load transfer of Cross-Laminated-Timber plates
In the last years building activity with solid Cross Laminated Timber (CLT) elements gained remarkable relevance. Starting with single family houses over 15 years ago medium and large sized building construction jobs are analysed and solved in the meantime. Two examples for large multi-storey houses with eight floors each, erected completely with CLT, can be cited here: on the one hand the Murray Grove Tower (2008) and on the other hand the Bridboard House (2010) - both realized in London. Structural design of these CLT-plates is performed traditionally as simply supported uniaxial plate. Only the stronger, more important main direction of CLT-plates, which is defined as the orientation of the outer layers, is treated by this assumption. In order to include the minor important orthogonal direction of CLT in a two dimensional plate theory all plate stiffness coefficients of CLT-plates are illustrated and discussed in the present paper. Consequently special cases as large cutouts in CLT-plates and column supported CLT-plates can be treated with the well known REISSNER-MINDLIN plate theory, which includes deformation due to bending and shear.

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