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Methoden zur elastischen und plastischen Modellierung von scheibenartig beanspruchten Holztafeln

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[Quelle: http://d-nb.info]

Mit der vorliegenden Arbeit werden neue Wege aufgezeigt, elastische und plastische Grenzzustände von scheibenartig beanspruchten Holztafelkonstruktionen zu bestimmen. Die vorgestellten Methoden sind auf Wand-, Decken- und Dachtafeln anwendbar. Nach einer kurzen Einführung in die Problematik der statischen Modellbildung wird in Kapitel 1 auf die gegenwärtig zur Bemessung von Holztafelkonstruktionen angewandte Schubfeldmethode und deren Anwendungsgrenzen eingegangen. Im realen Tragwerk beteiligen sich z. B. auch Tragwerksteile an der Lastabtragung, die bei Anwendung der Schubfeldmethode vernachlässigt werden. Ferner können Holztafeln, die nicht vorwiegend als Schubfelder tragen, mit der Schubfeldmethode nur unzureichend modelliert werden. Daraus entstand die Motivation zur Entwicklung der neuen Methoden in den Kapiteln 3 und 4. Kapitel 2 beschreibt einige aktuelle Fälle physikalisch nichtlinearen Tragverhaltens im Holzbau und stellt das Fehlen einer systematischen Nutzung plastischer Tragreserven im Holztafelbau heraus. Die Fließverbundmethode mit starren Rippen und starren Platten in Kapitel 3 eignet sich für Handrechnungen und führt zu allgemeinen analytischen Lösungen für die Spannungen und Verformungen von Holztafelkonstruktionen. Auf Basis des mit dem Weggrößenverfahren bestimmten elastischen Grenzzustandes kann der plastische Grenzzustand dieser Tragwerke unter Berücksichtigung des duktilen Verbundes mit Interaktionsbeziehungen abgeschätzt werden. In Kapitel 4 wird ein Stab-Verbund-Modell für Holztafeln vorgestellt, mit dem sowohl das linear elastische als auch das physikalisch nichtlineare Tragverhalten bis zum Erreichen der Traglast modelliert werden können. Dies gelingt u. a. durch neu entwickelte Elemente, die sowohl die steife Rippe als auch ihren Verbund zur Beplankung gemeinsam modellieren. Das Stab-Verbund-Modell ist auf nahezu beliebige Problemstellungen im Holztafelbau, wie z. B. Tafeln mit freien Plattenrändern oder nicht orthogonalen Rippen, anwendbar.

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Übertragungsfunktionen im Holzbau
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Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Holzbau sind hierfür bislang keine Prognoseverfahren verfügbar. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Hierfür wird ein empirisches Verfahren basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen vorgeschlagen. Um ein empirisches Prognosemodell abzuleiten, wurden die vorhandenen Daten anhand von Kategorien gruppiert. Aus diesen Gruppen wurden repräsentative Spektren für die Übertragungsfunktionen abgeleitet. Damit ist nun erstmals eine Abschätzung des resultierenden Schalldruckpegels im Holzbau möglich.

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Ondrej Kyjanek, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Achim Menges
Mensch-Roboter-Kooperation im Holzbau: Potentiale für die Vorfertigung
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Der Holzbau basiert heute auf Leichtbausystemen mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad. Der Automatisierungsgrad der Fertigung im Holzbau ist jedoch im Vergleich zu anderen Industriebranchen immer noch sehr gering. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen möglichen Einsatz der Mensch-Roboter-Kooperationsfertigung zu analysieren und zu bewerten, um den Automatisierungsgrad in der Holzbauvorfertigung zu erhöhen und flexibel zu halten. Die Forschungsarbeit verfolgt einen vierstufigen Forschungsansatz bestehend aus Analyse, Systematisierung, Entwicklung und Evaluierung: basierend auf der Analyse des aktuellen Stands der Technik im Holzbau und der verfügbaren Technologien der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) und der Systematisierung der Ergebnisse, werden praktikable MRK-Workflows entwickelt und diese abschließend durch eine Reihe von Produktionssystemprototypen bewertet.

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Buchenholz liegt zukünftig in großen Mengen vor und hat das Potential im konstruktiven Holzbau vermehrt zur Anwendung zu kommen. Die Verfügbarkeit als Bauprodukt kann in Zukunft deutlich zunehmen, wenn Fragen der Festigkeitssortierung, der Verwendung von Holzteilen geringer Qualität und der Marktbereitstellung auf der einen Seite sowie Fragen der Klebbarkeit, der Keilzinken-verbindungen und der Dauerhaftigkeit auch für Verwendungen im Außenbereich auf der anderen Seite besser untersucht und gelöst werden. In diesem Forschungsvorhaben sollen daher experimentelle Untersuchungen an hochwertiger, vorsortierter Buche für BS-Holz mit > GL 48 (astfrei, dyn. E-Modul > 15 000 N/mm2, Bauteilbreite 100 mm) an Kleinproben, Teilproben und Proben in Bauteilgröße nach DIN EN 384 und DIN EN 408 durchgeführt und daraus ableitende mittlere Festigkeiten und Steifigkeiten ermittelt werden. Die Eigenschaften von acetyliertem Buchenholz sollten mit den Eigenschaften von nativem Buchenholz verglichen werden. Damit sollen Grundlagen für die Bemessung von Bauteilen aus Buchen BS-Holz von frei bewitterten Brücken, Türmen, Hallentragwerken, Parkhäusern, Überdachungen, Fassaden, Balkonen etc. mit diesem innovativen Baustoff bereitgestellt werden.

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Stefan Bacher, Camille Châteauvieux-Hellwig, Melina Martin, Thomas Ecker, Michael Rudolph, Andreas Rabold
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Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Mangelnde Planungsdaten erschweren es gerade klein- und mittelständigen Unternehmen, zu denen sehr viele Holzbaubetriebe gehören, den Einstieg in den mehrgeschossigen Holzbau, der nicht nur aus ökologischer Sicht vorteilhaft ist. So wurden auch in der neuen DIN 4109 nur drei Aufbauten für leichte Flachdächer berücksichtigt. Die Zielsetzung des Projektes besteht daher in der Bereitstellung von Planungsunterlagen für verschiedene Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen sowie den weiteren Leistungseigenschaften wie Wärme- und Feuchteschutz entsprechen. Die Untersuchungen wurden an praxisnahen Dachaufbauten durchgeführt, um die Einflussgrößen auf die Schalldämmung von Flachdächern und leicht geneigten Dächern beschreiben und Planungsunterlagen gut geeigneter Konstruktionen zur Verfügung stellen zu können.

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Catherina Thiele, Dirk Lorenz, Thomas Scherer, Stephan Birk, Sebastian Simon
Leitungsdurchführungen im Holzbau
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2019, 118 S., 55 Abb. u. 19 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsprojekt "Leitholz" beschäftigte sich mit der Anwendung und Prüfung von Leitungsabschottungen im Holzbau. Bekannte, im Massiv- oder Trockenbau zugelassene, Abschottungssysteme sollten bezüglich ihrer Anwendbarkeit im Holzbau untersucht werden. Weiterhin sollte überprüft werden, ob die Prüfbedingungen für Abschottungen im Massivbau auf Abschottungen in Holzbauteilen übertragen werden können. Aktuell stellt zur Leitungsabschottung im Holzbau eine gewerkübergreifende Lösung die gängige Praxis dar. An der Stelle der Leitungsdurchführung wird der Werkstoff Holz durch ein massives Bauteil (Beton / Mörtel) substituiert. Die Leitungsabschottung erfolgt dann innerhalb des massiven Bauteils. Abschottungssysteme können unter nicht wesentlicher Abweichung von ihren Anwendbarkeitsnachweisen eingebaut werden. Im Forschungsprojekt wird eine neue Methode "Holz-in-Holz" erarbeitet. Ziel ist an der Stelle der Leitungsdurchführung nicht weiter einen anderen Werkstoff einzubringen. Die Abschottung soll in Holzmodulen stattfinden.

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Zeitschriftenartikel

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Liese, Julia
Elektrotankstelle in Fredericia
Detail, 2021

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Horisberger, Christina
Sitzplatz zum Kanal. Färberhaus, Winterthur (kostenlos)
Architektur & Technik, 2020

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Mohr, Joachim
Natur hautnah. Projekt 10: Angelsberg
Mikado, 2020

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Weymann, Andreas
Nachhaltig kleben mit Verpackungshotmelts
Holztechnologie, 2020

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Jacobs, Rita
Holzoptik für die Kita. Projekt 9: Broistedt
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