AiF / IGF 12421 N

Erweiterung des Anwendungsbereiches von Holz-Beton-Verbunddecken durch Erfassung von Kriechen und Schwinden am Beispiel der Brettstapel-Beton-Verbunddecke

AiF / IGF 12421 N

Durch die Kombination von Holz und Beton werden die Vorteile beider Bauarten miteinander verbunden. So lassen sich im Vergleich zu einer reinen Holzdecke die Tragfähigkeit, die Steifigkeit und der Brand- und Schallschutz deutlich verbessern, während im Vergleich zu einer reinen Massivdecke bei ähnlicher Tragfähigkeit und Steifigkeit das Eigengewicht deutlich reduziert wird. Maßgebend für die Bemessung dieser Bauart ist die Verformung, die im Laufe der Zeit durch Kriechen und Schwinden deutlich zunimmt. Um das zeitabhängige Verhalten der einzelnen Komponenten Holz, Beton und Verbindungsmittel zu erfassen, wird ein Berechnungsschema, das die Verbundtragwirkung beschreibt, um die rheologischen Modelle des Holzes, des Betons und der Verbindungsmittel erweitert.

Durch systematische Auswertung der mit diesem Berechnungsschema untersuchten Fallstudien können die maßgebenden Einflüsse auf das Langzeitverhalten bestimmt werden. Als maßgebende Einflüsse auf das Langzeitverhalten stellen sich das Kriechen aufgrund wechselnder Umgebungsfeuchte (mechano sorptive creep), das Feuchteniveau und das Schwinden des Betons heraus, während der Einfluss der Temperatur und der Einfluss der Befeuchtung des Betons vernachlässigbar sind. Darüber hinaus zeigte sich, dass sich die Kriechzahlen der einzelnen Werkstoffe durch die Verbundwirkung gegenseitig beeinflussen. So verursachen Spannungsumlagerungen vom Beton zum Holz im Mittel um 50% größere Kriechzahlen des Betons. Die Kriechzahlen des Holzes werden dagegen nur geringfügig verändert. Neben der Diskussion der maßgebenden Einflüsse lassen sich Kriechzahlen und effektive Schwinddehnungen in Abhängigkeit von den jeweiligen Zeitpunkten bestimmen. Dabei spielt besonders bei der Ermittlung der Kriechzahlen der zeitliche Ablauf des Kriechens und die Verbundwirkung zwischen Holz und Beton eine entscheidende Rolle.

Durch die Berücksichtigung des zeitlichen Ablaufs lassen sich Verbundkriechzahlen für den jeweils maßgebenden Zeitpunkt ausreichend genau herleiten. Neben dem Kriechen beider Werkstoffe spielt das Schwinden des Betons eine entscheidende Rolle bei der Zunahme der Verformung. Um die Schwinddehnung in einem einfachen Berechnungsverfahren zu erfassen, wird das Berechnungsverfahren nach [Möhler 1956] (vgl. auch [DIN 1052 1988]) so erweitert, dass spannungslose Dehnungen, wie z.B. Schwinden auf einfache Art und Weise bei der Bemessung berücksichtigt werden können.

Mit den ermittelten Kriechzahlen, den effektiven Schwinddehnungen und der Erweiterung des Bemessungsverfahrens nach [Möhler 1956] kann das Langzeitverhalten von Brettstapel-Beton-Verbunddecken auf eine einfache Art und Weise erfasst werden, sodass die vorteilhafte Bauart ohne großen Aufwand angewandt werden kann.

Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart
Leiterin der Forschungsstelle:
Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann

Projektbearbeiter: Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schänzlin

Dieses IGF-Vorhaben der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung (DGfH) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

von April 2000 bis März 2002