Ein Berechnungsmodell für die Bemessung von nachveredelten Nadel- und Laubholzträgern mit eingeklebter Biegezugbewehrung aus Spannstahl oder Kohlenstofffasern

In: Bauingenieur, Jg. 83 (2008) ; Nr. 3, S. 118 - 126
Zeitschriftenaufsatz / Fach: Bauwissenschaften
Abstract:
Ein Berechnungsmodell für die Bemessung von nachveredelten Nadel- und 
Laubholzträgern mit eingeklebter Biegezugbewehrung aus Spannstahl oder Kohlenstofffasern

Die Maßnahmen der Holzsortierung und Holzveredelung sind seit Jahrhunderten weit fortgeschritten. Eine gesicherte Bemessung des Werkstoffes Holz kann damit trotz seiner Inhomogenität und den damit naturgemäß vorhandenen Schwankungen der Holzfestigkeiten ermöglicht werden. Dafür werden in DIN 1052 charakteristische Spannungen mit dem 5 % Quantilwert angegeben, die gegenüber Festigkeiten von fehlerfreien Holzfasern deutlich reduziert sind. Gerade auf Zug beanspruchte Holzfasern werden auf Grund der Wuchsunregelmäßigkeiten, wie z. B. Astlöcher, deutlich in der Festigkeit abgemindert.Ziel dieser Forschungsarbeit des Fachgebietes Konstruktive Gestaltung, Leichtbau der Universität Duisburg-Essen war es, eine Bewehrungsmethode zu finden, die es ermöglicht, Fehlstellen zugbeanspruchter Holzfasern in einem Träger zu überbrücken. Dafür wurde beispielsweise auf der Biegezugseite von Eichenholzträgern eine Bewehrung aus hochfestem Spannstahl oder Kohlenstofffaserlamellen (CFK-Lamellen), in Nuten eingeklebt. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Bewehrungsmethode  die Streuung der Tragfähigkeit geringer ausfiel, also eine weitere Veredelung des Werkstoffes stattgefunden hat. Auf Grundlage  dieser Ergebnisse ist eine Bestimmung des Biegemoments bewehrter Holzträger nach dem Berechnungsmodell von Schmerbach/Zimmermann mit Festigkeitswerten nach DIN 68346 möglich.Am Beispiel der ausgewählten Eichenholzträger wurde zusätzlich gezeigt, dass eine weitere Nachveredelung auch von Laubhölzern möglich und auf Grund der höheren Festigkeiten von Laubhölzern im Vergleich zu Nadelhölzern auch effektiver ist.



A calculation model for the design of post- refined coniferous and deciduous wood beams with bonded flexural tensile reinforcement made  of prestressed steel or carbon fiber.

Over the last centuries the measures of wood sorting and wood refinement have made great progress. In spite of its inhomogeneity and the naturally existing variations of wood strength a secure design of the material wood is possible. For this, characteristic stresses with a 5 % quantile value are specified in DIN 1052, which are clearly reduced compared to strengths of flawless wood fibers. Wood fibers required for tension only are distinctly reduced in strength due to growth irregularities, such as knotholes.The intention of this research project of the “Fachgebiet Konstruktive Gestaltung, Leichtbau” at “Universität Duisburg-Essen” was to find a method of reinforcement that can bridge the flaws of tension-strained wood fibers in the beam. As an exemplary solution a reinforcement made of high-strength prestressed steel or carbon fiber reinforced plastic-plates (CFRP-plates) was bonded into grooves on the bending tension side of oak wood beams.It was possible to demonstrate that, due to the reinforcement method, the variance of the bearing capacity turned out to be lower, and thus an additional refinement of the material took place. Based on these results, a determination of the bending moment of reinforced wood beams is possible according to the Schmerbach / Zimmermann calculation model with strength values in accordance with DIN 68346.Using this example of oak wood beams, it was also possible to show that deciduous wood can be post-refined further than coniferous wood and that due to the higher strength of deciduous wood this is more effective.

Autor(en):
Schmerbach, S.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
Bauingenieur 3-2008, Seite 118-126