Beitrag zur Traglastberechnung stabilitätsgefährdeter Brettschichtholzträger

Die Berechnung stabilitätsgefährdeter Brettschichtholzträger wird in der Praxis unter der vereinfachenden Annahme eines homogenen isotropen Werkstoffverhaltens durchgeführt. Der Einfluß der Wölbkrafttorsion wird in der Regel vernachlässigt. Aufbauend auf dem rhombisch-anisotropen Elastizitätsgesetz und den aus der Literatur bekannten Werkstoffbeziehungen für Holz unter Normal- und Schubbeanspruchung wird in der vorliegenden Arbeit ein spezielles finites Stabelement zur FEM-Berechnung aufbereitet. Zur Erfassung der Werkstoffeigenschaften der Einzelbrettlamellen des räumlich beanspruchten Brettschichtholzträgers wird als mechanisches Modell ein Stab-Faser-Modell zugrunde gelegt. In Konsequenz des Verschiebungszustandes wird ein Berechnungsmodell erarbeitet das in der Herleitung auf einer schubweichen Stabtheorie für dickwandige Querschnitte unter Einbeziehung der Wölbkrafttorsion basiert. Zur Simulierung des Tragverhaltens wird im Rahmen einer Tragwerksanalyse für den Werkstoff Holz - unter Rückgriff auf die von Glos publizierte Arbeitslinie bei faserparalleler Beanspruchung - das Arbeitsvermögen im Druckbereich (physikalische Nichtlinearität) berücksichtigt. Im Zugbereich wird von linearem Spannungs-DehnungsVerhalten bis zum Bruch ausgegangen. Das mechanische Modell wird so aufbereitet, daß je nach Beanspruchungsart (Zug, Druck, Schub) unterschiedliches Kriechverhalten des Holzes Berücksichtigung finden kann. Im experimentellen Teil der Arbeit werden Dauerstandsversuche an Brettschichtholzträgern unter quasi konstanter reiner Torsionsbeanspruchung durchgeführt. Die Dauerstandsversuche sind dabei im Rahmen eines langfristig angelegten Forschungsprogramms zu sehen. Ziel dieses Forschungsprogramms ist es, einen Beitrag zur Erklärung des Kriechverhaltens von Brettschichtholzbauteilen zu erbringen. Zur Durchführung der Versuche wurde zunächst ein Versuchsstand sowie eine geeignete Meßeinrichtung entwickelt. Die Versuche selbst wurden mit fest definierten Parainetem (Rohdichte, Feuchte, Temperatur, Klimabedingungen, Beanspruchung) durchgeführt. Im Fazit bestätigt die Auswertung der beiden durchgeführten Versuchsserien, daß Brettschichtholzbauteile unter reiner Torsionsbeanspruchung ein im Vergleich zu Trägem unter Biegebeanspruchung ungünstigeres Kriechverhalten zeigen. In den durchgeführten numerischen Berechnungsbeispielen wir gezeig ei s tätsgefährdeten Brettschichtholzträgern neben den mechanischen Eigenschaften - Elastizitätsmodul und Schubmodul - insbesondere der Quotient Höhe zu Breite, sowie die Querschnittsform wesentliche Parameter sind. Wie schon bei Bärachtung der Wölbfiguren erkennbar, ist bei parallelgurtigen Brettschichthotzträgem mit quadratischen Querschnittsformen der Einfluß der Wölbkrafttorsion gering.