Modelle für die Tragfähigkeit von Holztafeln mit beulgefährdeter Beplankung

Sandau-Wietfeldt, Marc

Um ein statisches Modell für die Beschreibung von Holztafeln mit planmäßig beulender Beplankung unter scheibenartiger Beanspruchung zu finden, werden numerische und experimentelle Untersuchungen an Tafeln durchgeführt. Dabei wird zwischen Tafeln unterschieden, bei denen der Rippenabstand im Vergleich zur Plattendicke t klein genug ist, so dass die Zusatzbeanspruchungen der Beplankung aus den Imperfektionen als klein gelten können, und solchen, für die diese Zusatzbeanspruchungen nicht vernachlässigt werden können. Mit dem Vergleich dieser Untersuchungen werden die signifikanten mechanischen Eigenschaften von Tafeln mit planmäßig beulender Beplankung herausgearbeitet. Zudem wird detailliert aufgezeigt, welchen Einfluss die Verbindung der Rippen untereinander auf die Orientierung der Verbindungsmittelkräfte am Beplankungsrand hat. Durch diese Untersuchungen kann gezeigt werden, dass die Bemessung von scheibenartig beanspruchten Holztafeln mit dünner, beulgefährdeter Beplankung nach der Schubfeldtheorie geführt werden darf. Die gelenkige Verbindung der Rippen untereinander ist nicht erforderlich, um im gebeulten Zustand statisches Gleichgewicht in der Tafel zu erzeugen. Im gebeulten Zustand der Beplankung entstehen an deren Rändern Druckgurte, so dass die Verbindungsmittel parallel zum Beplankungsrand beansprucht werden. Als ein Ergebnis der experimentellen Untersuchungen werden Konstruktionsregeln definiert, die eine ausreichend tragfähige und duktile Verbindung der Rippen mit der Beplankung über stiftförmige Verbindungsmittel sicherstellen, so dass die plastischen Tragreserven der Tafel aktiviert werden können. Ein Biegebruch der Beplankung kann auf Grund der hier definierten Verbindungsmittelabstände ausgeschlossen werden, weil die Beanspruchbarkeit der Tafel durch die Tragfähigkeit der Verbindungsmittel begrenzt wird. Diese Konstruktionsregeln sind einzuhalten, wenn Tafeln mit beulender Beplankung nach der Schubfeldmethode bemessen werden.

In order to arrive at a statical model that can be used to describe timber panels with sheeting designed to buckle when loaded like a disc, numerical and experimental tests are performed for timber panels. In this connection, a distinction is made into two types of panels: panels whose chord-member spacing in relation to the panel thickness t is so small that the additional loads acting on the sheeting as a result of imperfections can be regarded to be insignificant; and panels, for which these additional loads cannot be neglected. With a comparison of these tests, the essential mechanical properties of panels provided with buckling sheets can be described. In addition, the influence the chord-member interconnection has on the orientation of the connector forces at the edge of the sheeting is shown in detail. It can be demonstrated with these tests that timber panels with thin buckling sheets, which are loaded like a disc, may be designed on the basis of the theory of shear flow in web panels. Hinged connection between the chord members is not required in order to generate a statical equilibrium in the panel in the buckled state. With the sheeting in the buckled state, compression chords are produced at its edges, and the connection means are thus strained in parallel with the edge of the sheeting. As one result of the experimental tests, design rules are defined, which ensure that connection between the chord members and the sheeting with stud-like fasteners produces a system with adequate load-bearing and ductile characteristics so that the plastic load-bearing reserve capacity of the panel can be activated. Due to the fastener spacing defined here, bending failure of the sheeting can be excluded, because the panel design resistance is limited by the load-bearing capacity of the fasteners. These design rules have to be complied with, whenever panels with buckling sheets are designed on the basis of the shear flow method.

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Sandau-Wietfeldt, Marc: Modelle für die Tragfähigkeit von Holztafeln mit beulgefährdeter Beplankung. 2007.

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