Entwicklung von Modellen zur Abschätzung der Steifigkeit und Tragfähigkeit von Holztafeln

Dettmann, Olaf J.P.

Wohn- und Geschäftsgebäude werden überwiegend durch vertikale Einwirkungen wie Eigengewicht, Verkehrs- und Schneelast beansprucht. Horizontale Einwirkungen resultieren im Wesentlichen aus Wind, Erdbeben und Aussteifungslasten. Dach-, Decken-, und Wandbauteile müssen dabei ein räumliches Tragsystem bilden, welches die horizontalen Kräfte in die Fundamente und damit in den Baugrund ableitet. Die aussteifenden Teilsysteme können Scheiben, Rahmen oder Verbände sein, die in Material und Form variieren können. Diese Arbeit befasst sich mit Scheiben in Holzbauart und hier speziell der Holztafelbauart. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, welchen Einfluss die Wahl des statischen Modells und der Konstruktionsparameter, wie z.B. die Tafelform, der VM-Abstand und die Rippensteifigkeit, auf die Beanspruchungen und Verformungen eines Holztafelelements besitzen. Die Variation der Form beinhaltet den kontinuierlichen Übergang vom Rechteck über das Trapez bis hin zum Dreieck. Bei der Parameterstudie wurde ein in dieser Arbeit hergeleitetes Kopplungselement eingesetzt, welches zu einer erheblichen Reduzierung von Freiheitsgraden bei der Berechnung des FE-Modells führt. Die Untersuchungen zeigen u.a., dass schon bei Annahme steifer statt starrer Rippen alle rechteckförmigen Modelle mit und ohne direkter Rippenverbindungen annähernd das Tragverhalten entsprechend einem statisch bestimmten Schubfeldmodell aufweisen.

Residential buildings and office blocks are predominantly subjected to such vertical actions as dead weight, live load and snow load. Horizontal actions are primarily those resulting from wind, earthquakes, and reinforcing loads. The roof, floor and wall members used have to form a three-dimensional structural system that transmits the horizontal forces into the foundations and thus into the subsoil. The bracing sub-systems may be diaphragms, frames or trussed frameworks, which may vary both in respect of the material used and the shape. This paper is concerned with wood panels under diaphragm actions. The paper discusses the effect the structural model used as well as the design parameters, e.g. the shape of panel, the fastener spacing, and the stiffness of the timber members, have on the effects of action and deformation of wood panels. Variations in shape imply a steady transition from the rectangle to the trapezoid and, finally, the triangle. The parameter study employed a coupling element, which was developed as part of this paper, and which allows the degrees of freedom for FE-model calculation to be reduced substantially. The investigations made show that, just by assuming stiff instead of rigid timber members, all rectangular models, with and without direct connection of these members, reveal a load-bearing behaviour which corresponds by approximation to that of a statically determinated shearwall model.

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Dettmann, Olaf J.P.: Entwicklung von Modellen zur Abschätzung der Steifigkeit und Tragfähigkeit von Holztafeln. 2003.

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