Forschungsprojekte aus der Industriellen ... - iVTH
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<strong>Forschungsprojekte</strong> <strong>aus</strong> <strong>der</strong><br />
<strong>Industriellen</strong> Gemeinschaftsforschung (IGF)<br />
Ein Einblick<br />
14898 N<br />
Schubverstärkung von Holz mit Holzschrauben und Gewindestangen<br />
Laufzeit: 01.08.06 – 30.04.10<br />
Forschungsstelle:<br />
Karlsruher Institut für Technologie (KIT),<br />
Lehrstuhl für Ingenieurholzbau und Baukonstruktionen<br />
Eine wirkungsvolle Methode zur Erhöhung <strong>der</strong><br />
Schubtragfähigkeit mit innen liegenden Verstärkungselementen<br />
gibt es im Ingenieurholzbau<br />
bislang nicht. Bei an<strong>der</strong>en B<strong>aus</strong>toffen wie beispielsweise<br />
im Massivbau sind Schubverstärkungen<br />
von Bauteilen hingegen gängige Praxis.<br />
Durch eine geeignete Schubverstärkung ist es<br />
möglich, die Schubtragfähigkeit von Bauteilen<br />
zu erhöhen und damit größere Querkräfte zu<br />
übertragen. Selbstbohrende Holzschrauben<br />
und Gewindestangen mit einem Gewinde nach<br />
DIN 7998 eignen sich aufgrund ihrer hohen<br />
axialen Verbundsteifigkeit zur Verstärkung<br />
schubbeanspruchter Bauteile.<br />
Bei richtiger Anordnung entlasten die Verstärkungselemente<br />
das Holz und bewirken gleichzeitig<br />
Querdruckspannungen, die aufgrund <strong>der</strong><br />
Interaktion von Schub- und Querspannungen die<br />
Schubfestigkeit lokal im Bereich <strong>der</strong> Verstärkungselemente<br />
erhöhen. Hierzu müssen die Verstärkungsmittel<br />
geneigt unter 45° zur Faserrichtung<br />
<strong>iVTH</strong>-Bericht<br />
2009/10<br />
angeordnet werden und durch axiale Zugkräfte<br />
beansprucht werden.<br />
Unter Berücksichtigung <strong>der</strong> Schub-Querspannungsinteraktion<br />
und des Verbundverhaltens<br />
von Verstärkungselementen im Holz wurde ein<br />
Rechenmodell zur Simulation des Tragverhaltens<br />
schubverstärkter Träger entwickelt. Numerische<br />
Berechnungen wurden für unterschiedliche<br />
Verstärkungsmittelanordnungen durchgeführt<br />
und dar<strong>aus</strong> optimierte Anordnungen ermittelt.<br />
Durch Versuche mit schubverstärkten Trägern<br />
wurden die Ergebnisse <strong>der</strong> numerischen<br />
Simulation überprüft und die Wirksamkeit von<br />
Schubverstärkungen nachgewiesen. Steigerungen<br />
<strong>der</strong> Schubtragfähigkeit von über 30 % sind bei<br />
einer optimierten Anordnung <strong>der</strong> Verstärkungselemente<br />
möglich.<br />
Weiterhin wurde die Sanierung von unverstärkten<br />
Trägern nach dem Schubversagen untersucht.<br />
Neben Vollgewindeschrauben und Gewindestangen<br />
wurden hierzu auch eingeklebte Stahlstäbe<br />
verwendet. Bei <strong>aus</strong>reichen<strong>der</strong> Schubkraftdeckung<br />
durch die Verstärkungselemente in <strong>der</strong><br />
Schubbruchfuge konnte die Ausgangstragfähigkeit<br />
<strong>der</strong> Träger wie<strong>der</strong> erreicht werden.<br />
Abbildungen: Schubverstärkte Träger im Modell und im Prüfstand