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Dowelled connections and glued-in rods in beech wood
Autor: Franke, Steffen; Franke, Bettina
Quelle: Design of connections in timber structures. A state-of-the-art report by COST Action FP1402/WG 3
Seiten: 193-206
2018
Sprache: Englisch
Publikationslisten zum Thema:
Holzverbindung, Verbindungsmittel, Dübelverbindung, Bolzenverbindung, Schraubenverbindung, Bauholz, Schlankheit, wood joint, connection means, dowel joint, pin joint, screwed connection, timber, slenderness, Buchenholz, Stahl, Holzbauteil, Einwirkung, Belastungsart, Tragverhalten, Ausziehfestigkeit, Versagensart, beechwood, steel, timber component, effect, type of loading, load-bearing behaviour, pull out strength,
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In Fachkreisen wird seit Jahren intensiv darüber diskutiert, dass die rechnerischen Tragfähigkeiten von Verbindungen mit Stabdübeln nach DIN 1052:2008 oder DIN EN 1995-1-1:2010 (EC 5) z.T. erheblich geringer sind als nach DIN 1052:1988. Nimmt man an, dass das Berechnungsmodell des Eurocode 5 (Johansen-Theorie) korrekt ist, so würde dies bedeuten, dass bei Verbindungen, die nach "alter" DIN 1052:1988 berechnet wurden, teilweise erhebliche Sicherheitsdefizite bestehen. Daher wurde das Forschungsvorhaben vom DIBt in Auftrag gegeben, in dessen Rahmen das Tragverhalten von Stabdübelverbindungen nochmals umfassend untersucht und bewertet werden sollte. Im Rahmen dieses Vorhabens wurden insgesamt 1588 verfügbare Versuche aus 7 verschiedenen Forschungsarbeiten zusammenfassend ausgewertet. Die Auswertung der Kurzzeitversuche deutet darauf hin, dass die nach "alter" DIN 1052 berechneten zulässigen Werte um etwa 20 - 25 Prozent überschätzt wurden und entsprechend unter dem heute geforderten Sicherheitsniveau liegen. Die Auswertungen deuten weiterhin darauf hin, dass nach Eurocode 5 berechnete Tragfähigkeiten als konservativ angesehen werden können. Hier bestehen noch Reserven für höhere rechnerische Tragfähigkeiten. Anhand von Versuchen mit Stabdübeln, die im Zuge von Firmenüberwachungen entnommen wurden, konnte eine modifizierte Gleichung für das Fließmoment My abgeleitet werden, die insbesondere bei Stabdübeln mit größeren Durchmessern höhere rechnerische Tragfähigkeiten ergibt. Diese Versuche zeigten weiterhin, dass die vorhandenen Stahlfestigkeiten z.T. deutlich über den zugehörigen Nennfestigkeiten liegen. Weiterhin zeigten die Untersuchungen, dass bei Stabdübelverbindungen, bei denen sich im Versagensfall zwei Fließgelenke ausbilden, ein zusätzlicher "Schlankheitseffekt" im Sinne einer pauschalen Tragfähigkeitssteigerung angesetzt werden könnte. Die Regelungen zur "alten" DIN 1052 wurden aus Versuchen abgeleitet, bei denen diese beiden Effekte (Schlankheit und Überfestigkeiten) enthalten waren. Das bedeutet, dass in
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Robustheit gegenüber außergewöhnlichen Einwirkungen ist eine Forderung an Tragwerke, die immer mehr an Bedeutung gewinnt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auslegung von duktilen Anschlüssen, um einem sicherheitsgefährdenden, spröden Anschlussversagen entgegenzuwirken. Des Weiteren wird die Anschlussduktilität im Hinblick auf die Robustheit eines Tragwerkes am Beispiel einer seismischen Belastung bewertet. Duktile Anschlüsse entziehen sich durch Verformungen einer weiteren Belastung. Dadurch sind derartige Systeme in der Lage, durch Schnittgrößenumlagerung außergewöhnliche Belastungen zu kompensieren. Um Kenntnisse über die Verformbarkeit von Verbindungsmitteln zu erhalten, sind verschiedene Verbindungsmittel hinsichtlich ihres duktilen Verhaltes untersucht worden. Hierbei zeigte sich, dass neben stiftförmigen Verbindungsmitteln auch Dübel besonderer Bauart über eine beachtliche Verformbarkeit verfügen. Aufgrund der Bestimmungen nach DIN EN 26891 wurden die Versuche jedoch bei einer Verformung von 15 mm abgebrochen, sodass die ermittelte Kenngröße nicht das gesamte Verformungsvermögen widerspiegelt. Im Rahmen eines weiteren Forschungsvorhabens wurden Stabdübelanschlüsse entworfen und hinsichtlich ihres plastischen Verhaltens ausgewertet. Dabei wurde der Stabdübeldurchmesser sowie die Anordnung der Verbindungsmittel variiert. Die Versuchsergebnisse zeigten ein ausgeprägtes Verformungsverhalten. Basierend auf den vorangegangenen Untersuchungen wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens, quasi-statisch, zyklische Verbindungen geprüft, um duktile Anschlüsse unter einer seismischen Belastung bewerten zu können. Es zeigte sich, dass derartige Verbindungen neben einer ausgeprägten statischen Verformbarkeit ebenfalls über eine beachtliche Verformbarkeit unter einer zyklischen Beanspruchung verfügen. Holz besitzt streuende Materialeigenschaften, die das Trag- und Verformungsverhalten beeinflussen. Neben dem Einfluss des streuenden E-Moduls auf die Trägerendrotationen wurde ein erster Faktor bestimmt, der sicherstellt
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Am Lehrstuhl für Tragkonstruktionen der RWTH Aachen wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bauforschung der RWTH Aachen (ibac) seit 2006 das systematische Verstärken und Fügen von Brettschichtholzbauteilen mittels Vollgewindeschrauben im Sinne einer Bewehrung, vergleichbar mit dem Stahlbetonbau, untersucht. Vollgewindeschrauben werden von verschiedenen Herstellern angeboten und sind durch individuelle bauaufsichtliche Zulassungen geregelt. Dabei weichen die geometrischen Parameter der in der Praxis gebräuchlichen Schrauben nur wenig voneinander ab. Um vergleichende Erkenntnisse zum Trag- und Verbundverhalten von Schrauben verschiedener Hersteller im Vergleich zu erhalten und um eine Klassifizierung hinsichtlich dieser Eigenschaften vornehmen zu können, wurden experimentelle Untersuchungen mittels Ausziehversuchen (Pull-Out-Versuche) an Probekörpern mit Vollgewindeschrauben gleicher Dimensionen und Abmessungen von unterschiedlichen Fabrikaten durchgeführt. In den Versuchen sollte nicht nur die maximale Ausziehkraft ermittelt werden, sondern auch die Veränderung der Ausziehkraft in Abhängigkeit von den Relativverschiebungen zwischen Schraube und Holz sowohl im elastischen als auch im plastischen Bereich dargestellt und verglichen werden. Der Bericht beschreibt das Versuchsprogramm und die Ergebnisse der zwischen dem 14.02.2011 und 16.02.2011 (Serien A, B, und C) sowie zwischen dem 04.07.2011 und 06.07.2011 (Serien D und E) in der Versuchshalle des Instituts für Bauforschung der RWTH Aachen (ibac) durchgeführten Versuche.
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