Druckfestigkeit von Holzstäben

Forschungsthema:   
Zuverlässigkeit von Druckstäben aus Holz unter Berücksichtigung des zeit- und feuchteabhängigen Materialverhaltens

Arbeitsgruppe:   
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Karl Rautenstrauch
Dipl.-Ing. Peter Becker
Dipl.-Ing. Ralf Hartnack

Forschungsförderer:   
Deutsche Forschungsgemeinschaft 

Zusammenfassung

Es ist bekannt, dass der Werkstoff Holz ein zeit- und feuchteabhängiges Materialverhalten aufweist. Dieser Umstand wird bei Nachweisverfahren für Druckstäbe nach DIN und Eurocode in ungenügendem Maße berücksichtigt. Der Einfluss auf Verformungsverhalten und Langzeit-Stabilität kann bei der Bemessung von Ingenieurholzbauwerken durchaus eine Rolle spielen. Die negativen Auswirkungen müssen in der derzeitigen Situation dann über zusätzliche Sicherheiten in den Bemessungsverfahren abgedeckt werden.

Um eine genauere Aussage zu erhalten, ist eine computergestützte Langzeit-Simulationsstudie zur Abschätzung der Zuverlässigkeit von Druckstäben aus Holz vorgesehen. In dieser Simulation sollen Stützen unterschiedlicher Schlankheitsgrade in verschiedenen Nutzungsklassen über einen längeren Zeitraum wirklichkeitsnahen Gebrauchslasten ausgesetzt werden. Nach der festgelegten Zeitspanne wird die Last dann bis zum Versagen des Bauteils hochgefahren, um das noch vorhandene Sicherheitsniveau abzuschätzen.

Voraussetzung zur Langzeitsimulation von Holzbauteilen ist eine möglichst realitätsnahe Modellierung des feuchte- und zeitabhängigen Materialverhaltens. Diese beinhaltet zunächst eine Modellierung der Holzfeuchteverteilung im Querschnitt in Abhängigkeit der das Holzbauteil umgebenden Klimaabfolge. Bei der weiteren Modellierung müssen unter anderem das zeitabhängige Materialverhalten, die natürliche Verteilung der Holzeigenschaften und deren Einfluss auf das Steifigkeits- und Festigkeitsverhalten, unterschieden nach Druck- und Zugbereich, das Plastizierungsvermögen des Holzes unter Druckbeanspruchung, Dauerfestigkeitsverhalten und Größeneffekte berücksichtigt werden. Der Einfluss von Holzfeuchte und Holzfeuchteänderungen soll dabei jeweils mit einbezogen werden.

Veröffentlichungen

  • Hartnack, R., Schober, K.-U., Rautenstrauch, K.:
    The reliability of timber columns based on stochastical prinziples
    CIB-W18 meeting 36, paper 36-2-1, Colorado, 2003
  • Rautenstrauch, K., Hartnack, R., Becker, P.:
    The reliability of timber columns -Computer simulations regarding long-time effects- ESWM
    Stockholm, 2003
  • Hartnack, R., Schober, K.-U., Rautenstrauch, K.:
    Computer simulations on the reliability of timber columns regarding hygrothermal effects
    CIB-W18 meeting 35, paper 35-2-1, Kyoto, 2002
  • Rautenstrauch, K., Hartnack, R.:
    Zuverlässigkeit von Druckstäben aus Holz unter Berücksichtigung des zeit- und feuchteabhängigen Materialverhaltens
    DFG-Abschlussbericht, Weimar, 2002
  • Hartnack, R.:
    Computer Simulations on the reliability of timber columns
    4th PhD-Symposium, München, 2002
  • Becker, P., Rautenstrauch, K.:
    Deformation and stability of columns of viscoelastic material wood
    CIB-W18-Proceedings, Paper 31-2-1, Savonlinna, Finland, 1998.
  • Rautenstrauch, K., Becker, P.:
    Zur Berücksichtigung des Kriechens bei Druckstäben aus Holz
    Bautechnik 75/11 (1998), 910-921.
  • Becker, P., Rautenstrauch, K.:
    Time-dependent material behaviour applied to timber columns under combined loading. Part I: Creep deformation
    Holz als Roh- und Werkstoff 59/5 (2001), 380 - 386.
  • Becker, P., Rautenstrauch, K.:
    Time-dependent material behaviour applied to timber columns under combined loading. Part II: Creep buckling
    Holz als Roh- und Werkstoff 59/6 (2001), 491 - 495.
  • Becker, P., Rautenstrauch, K.:
    Reliability of timber columns considering long-term material behaviour
    Proceedings of the World Conference on Timber Engineering, Whistler, Canada, 2000.