AiF / IGF 17398 N

Vereinfachte Bemessung von Brettschichtholzträgern variabler Höhe für das Torsionsmoment aus Kippstabilisierung

AiF / IGF 17398 N

Mit Brettschichtholz lassen sich große Spannweiten mit optisch ansprechenden schlanken Bauteilen verwirklichen. Unvermeidbare geometrische und strukturelle Imperfektionen verursachen zusätzliche Spannungsanteile, die sich bei schlanken Brettschichtholzträgern traglastmindernd auswirken, wenn sich dadurch die Beanspruchungen des Systems erhöhen. Durch die Entwicklung einer praxisorientierten Methode zur Bestimmung des Torsionsmoments aus Kippstabilisierung im Querschnitt an den Auflagern weitgestützter gabelgelagerter Träger wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens die Möglichkeit geschaffen, die Bemessung weitgestützter Brettschichtholzbinder weiter zu optimieren.

Hierzu wurden umfangreiche numerische Untersuchungen an parallelgurtigen geraden Trägern, parallelgurtigen Trägern mit angehobenem Untergurt, Satteldach- und Fischbauchträgern mit und ohne seitliche Stützung des Druckgurts durchgeführt. Zudem war eine Unterscheidung der Art der seitlichen Stützung notwendig, um den Einfluss nachgiebiger Aussteifungsverbände auf das Torsionsmoment aus Kippstabilisierung zu erfassen.

Unter Berücksichtigung des aktuellen Stands der Technik wurde für alle untersuchten Trägerkonfigurationen der am ungünstigsten wirkende Vorkrümmungsansatz auf das Torsionsmoment aus Kippstabilisierung bestimmt.

Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen konnte ein Näherungsansatz für die Bestimmung des Torsionsmoments aus Kippstabilisierung erarbeitet werden. Mit diesem Näherungsansatz kann das auftretende Torsionsmoment im Querschnitt am Auflager mit vergleichsweise geringem Aufwand bestimmt, und damit der Schubspannungsnachweis für kippgefährdete Brettschichtholzträger geführt werden. Ein komplexer und zeitaufwendiger, genauerer Nachweis, z. B. nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung, kann damit für die am häufigsten in der Bemessungspraxis vorkommenden Brettschichtholzbinderformen entfallen.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens tragen zu einer Verbesserung der technischen Voraussetzungen in der Bemessung schlanker Brettschichtholzträger bei, mit denen der Einsatz des natürlichen Werkstoffs Holz in schlanken Brettschichholzträgern weiter optimiert, der Materialverbrauch auf das statisch Notwendige reduziert und sich der Rechenaufwand für eine statisch sichere Bemessung nicht wesentlich erhöht. Durch die Forschungsergebnisse wird Holzbaufirmen und Ingenieurbüros die Möglichkeit zur Hand gegeben, das Potential und die Wirtschaftlichkeit dieser Holzbauweise noch effizienter zu nutzen. Darüber hinaus werden die Forschungsergebnisse im Rahmen der Überarbeitung der Bemessungsnormen für Holzbauten in den Normgebungsprozess eingebracht und können damit in die Bemessungspraxis aufgenommen werden.

Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

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

Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Reiner Hofmann

Dieses IGF-Vorhaben des Internationaler Vereins für Technische Holzfragen e.V. (iVTH) 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.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

•  Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V.
• Ingenieurbüro für Holzbau, Prof. Dr.-Ing. Hans-Ludwig Mistler

Von Januar 2012 bis Juni 2013