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FE-gestützte Bemessung im Holzbau

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Abstract

Im Rahmen des Forschungsprojekts RP7 im Exzellenzcluster Integrative Computational Design in Architecture and Construction (IntCDC) an der Universität Stuttgart werden zurzeit Regelungen für die FE-gestützte Bemessung von Holzbauteilen entwickelt. In diesem Beitrag werden der aktuelle Stand des Forschungsvorhabens und die noch geplanten Untersuchungen vorgestellt. Schwerpunkte des Vorhabens sind die Verifizierung und Validierung von FE-Modellen, die bautechnische Nachweisführung anhand solcher Modelle und die Materialmodellierung im Holzbau.
Zusammenfassung
Im Rahmen des Forschungsprojekts RP7 im Exzellenzcluster Integrative Computational Design
in Architecture and Construction (IntCDC) an der Universität Stuttgart werden zurzeit
Regelungen für die FE-gestützte Bemessung von Holzbauteilen entwickelt. In diesem Beitrag
werden der aktuelle Stand des Forschungsvorhabens und die noch geplanten Untersuchungen
vorgestellt. Schwerpunkte des Vorhabens sind die Verifizierung und Validierung von FE-
Modellen, die bautechnische Nachweisführung anhand solcher Modelle und die
Materialmodellierung im Holzbau.
1. Einleitung
Die Nutzung von FE-Software ist in der Baupraxis zwar weit verbreitet, jedoch beschränkt sich
die Anwendung in der Tragwerksplanung in der Regel mit der Ermittlung von Schnittgrößen
und Spannungen auf die Einwirkungsseite, während die Widerstände anhand normativ
geregelter Bemessungsverfahren ermittelt werden. In diesem Forschungsvorhaben soll deshalb
eine Richtlinie entwickelt werden, die es Tragwerksplanern ermöglicht, auch die
Widerstandsseite mit Hilfe der FEM zu bestimmen und anhand dessen FE-gestützte
Bemessungen innerhalb des Sicherheitskonzepts der Eurocodes durchzuführen. Ähnlich der
versuchsgestützten Bemessung in DIN EN 1990 Anhang D [1] soll es Tragwerksplanern damit
ermöglicht werden, innovative Bauweisen zu planen und im Rahmen der Eurocodes
FE-gestützt nachzuweisen. Die Richtlinie soll dabei in Anlehnung an prEN 1993-1-14 [2]
entwickelt werden, die in Zukunft FE-gestützte Bemessungen im Stahlbau regeln wird.
Wesentliche Bestandteile der Richtlinie werden die Modellbildung, die Verifizierung und
Validierung von FE-Modellen und die anschließende Bemessung sein. Da der korrekten
Modellierung des maßgeblichen Materialverhaltens von Holz eine besondere Bedeutung
zukommt, sollen experimentelle Untersuchungen zur asymmetrischen elastischen
Steifigkeitsmatrix von Holz durchgeführt werden. Exemplarisch für eine FE-gestützte
Bemessung soll zudem das Tragverhalten imperfektionsempfindlicher Holzstützen aus BSH
aus Nadelholz und FSH aus Laubholz untersucht und anhand von FE-Modellen Knickkurven
entwickelt werden. Unterstützt werden diese Untersuchungen durch Imperfektionsmessungen
an schlanken Holzbauteilen im Rahmen des Forschungsvorhabens DIBt - ZP 52-5-13.194 [3].
FE-gestützte Bemessung im Holzbau
Vortragender:
Töpler, Janusch
M.Sc.
Institut für Konstruktion
und Entwurf (KE)
Universität Stuttgart
janusch.toepler@ke.uni-stuttgart.de
2009-2015 Studium des
Bauingenieurwesens an der
Universität Stuttgart
2016-2017 Tragwerksplaner bei
Breinlinger Ingenieure in
Stuttgart
seit 2018 Wissenschaftlicher
Mitarbeiter an der Universität
Stuttgart (KE)
Autoren: Janusch Töpler, M.Sc.; Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann
2. Aufbau der Richtlinie „FE-gestützte Bemessung im Holzbau“
Die Richtlinie gliedert sich in
Modellbildung
Berechnung
Verifizierung und Validierung
Bemessung
Benchmarks
Im Kapitel Modellbildung wird auf die Erstellung von FE-Modellen im Holzbau allgemein und
im Speziellen auf Randbedingungen, Materialmodelle, Imperfektionen und ähnliches eingegan-
gen. Unter Berechnung werden die verschiedenen Berechnungsmethoden von linear elastisch
bis geometrisch und materiell nichtlinear dargelegt. Mit der Verifizierung soll sichergestellt
werden, dass ein FE-Modell korrekt implementiert ist und eine gute Annäherung an genaue
mathematische (analytische) Lösungen (ggf. Benchmarks) liefert. Der Verifikationsprozess
sollte deshalb eine ingenieurmäßige Kontrolle der Ergebnisse, eine Überprüfung der
Diskretisierung (Elementtyp, Vernetzung und Netzfeinheit, Konvergenzcheck), eine
Sensitivitätsuntersuchung und einen Vergleich mit bekannten Lösungen (ggf. Benchmarks)
beinhalten. Durch den Vergleich von FE-Berechnungen mit experimentellen Untersuchungen
kann gezeigt werden, dass ein Modell das gewünschte physikalische Verhalten richtig (bzw.
annähernd genau) abbildet und so eine Validierung des FE-Modells durchgeführt werden. [2]
Ein verifiziertes und validiertes FE-Modell kann zur Führung der bautechnischen Nachweise
(FE-gestützten Bemessung) herangezogen werden. Dabei kann zwischen drei Modellierungs-
und Bemessungsebenen unterschieden werden: numerische Experimente, numerische
Simulationen (siehe Kap. 4.2) und Bemessungen anhand numerischer Berechnungen. Die
Vorgehensweise bei den Ansätzen ist in Abb. 1 dargestellt. Die Ansätze unterscheiden sich im
Wesentlichen in ihrer Komplexität und in ihrer Anwendung für eine Bemessung. Der
komplexeste Modellierungs- und Bemessungsansatz sind die numerischen Experimente.
Abb. 1: Bemessungs- und Modellierungsansätze für eine FE-gestützte Bemessung [2]
(Widerstände mit R bezeichnet [1])
Numerische
Experimente
statistische Variablen
entsprechend physikalischer
Experimente
Numerische
Simulationen
Bemessung anhand
numerischer
Berechnungen
nominelle Werte
nominelle Werte
Methode 1:
Direkte Ermittlung Rk
Methode 2:
Ermittlung Rk nach
EC0 Anhang D
Rd nach EC0 Anhang D
Modellfaktor γFE



Ergebnisse sind
Schnittgrößen, σ, …
Nachweise nach EC5
Methode 1:
Monte-Carlo-Simulation
Methode 2:
reduzierte Anzahl d. Berech-
nungen zu Methode 1 mit
streuenden Eingangswerten
Berechnung
Beanspruchungen anhand
nomineller Eingangswerte
(feinerer Detailierungsgrad)
Berechnung
Beanspruchungen anhand
nomineller Eingangswerte
(gröberer Detailierungsgrad)
3. Experimentelle Untersuchungen zur elastischen Steifigkeitsmatrix
3.1 Übersicht
Anhand von Biege- und Druckversuchen an Furnierschichtholz (FSH) aus Laubholz (BauBu-
che) sollen vollständige Datensätze der elastischen Materialkonstanten zur Ermittlung der
asymmetrischen Steifigkeitsmatrix bestimmt und für die Modellierung der Stützenversuche
(Kap. 4) genutzt werden. Durch den Einsatz eines optischen Messsystems wie ARAMIS kann
dabei eine vollständige Erfassung der 3D-Verformungen des Versuchskörpers erfolgen. Das ge-
plante Versuchsprogramm ist in Tab. 1 dargestellt.
Tab. 1: Versuchsprogramm Untersuchungen zur elastischen Steifigkeitsmatrix
Versuchstyp
Anzahl
Belastungsrichtung
Geometrie
[mm]
Material
Biegeversuche
6
Parallel (P) zu Furnieren
1900x100x100
BauBuche
Biegeversuche
6
Senkrecht (S) zu Furnieren
1900x100x100
BauBuche
Druckversuche
12
Längs (L) zur Faser
500x100x100
BauBuche
Druckversuche
12
Parallel (P) zu Furnieren
300x100x100
BauBuche
Druckversuche
12
Senkrecht (S) zu Furnieren
300x100x100
BauBuche
Die Versuchskörper sollen vor Versuchsdurchführung im Normalklima bei 20 °C und 65 %
relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden, bis die Ausgleichsfeuchte erreicht ist.
Die Biegeversuche sollen als 3- und 4-Punkt - Biegeversuche an Versuchskörpern mit
1900x100x100 mm in Anlehnung an DIN EN 408 [4] durchgeführt werden. Die Belastung er-
folgt weggesteuert bis maximal 40% der geschätzten Bemessungstragfähigkeit, um ein rein
elastisches Materialverhalten sicherzustellen. Nach der Durchführung eines Versuchs mit Be-
lastung parallel zu den Furnieren (P) soll der Versuchskörper um 90° um die Längsachse ge-
dreht und senkrecht zu den Furnieren (S) belastet werden. Anhand der Versuche sollen die
Biege-Elastizitätsmodule Em,P und Em,S bestimmt werden. Eine Variation der Stützweite zwi-
schen 600 und 1800 mm innerhalb eines Versuchs soll eine Abschätzung der Schubmodule GPL
und GSL ermöglichen [5]. Der geplante Versuchsaufbau ist in Tab. 2 dargestellt.
Aus jedem Biegeversuchskörper sollen zwei Versuchskörper für Druckversuche längs zur Faser
(L) mit 500x100x100 mm herausgearbeitet werden. Die Versuchskörper werden, unter Ver-
wendung einer Kugelkalotte an der Lasteinleitung, bis maximal 40% der geschätzten Bemes-
sungstragfähigkeit weggesteuert zentrisch belastet. Nach Versuchsdurchführung sollen die
Versuchskörper in 5 gleiche Teile aufgetrennt werden und die drei mittleren Einzelteile ent-
sprechend der gewünschten Belastungsrichtung parallel/senkrecht zu Furnieren (P/S; dabei
senkrecht zur Faser) wieder miteinander verleimt und geprüft werden. Dies wird im Anschluss
nochmal wiederholt, sodass der mittlere Teil der Versuchskörper (siehe Tabelle 2 Beschriftung
„Messfeld“) in allen drei Belastungsrichtungen geprüft werden kann.
Die Verformungsmessungen sollen mit einem optischen Messsystem wie z.B. ARAMIS durch-
geführt werden, das durch 4 Kameras ein auf die Versuchskörper aufgebrachtes Punktmuster
vermisst und daraus die 3-dimensionalen Verformungen des Versuchskörpers im Raum be-
stimmt. Aus den Verformungen können die Dehnungen und Querdehnzahlen abgeleitet werden.
So sollen an 100x100x100 mm Teilstücken der Versuchskörper alle E-Module und Querdehn-
zahlen für FSH aus Laubholz (BauBuche) ermittelt werden.
Tab. 2: Versuchsaufbau Untersuchungen zur elastischen Steifigkeitsmatrix
4. Druckstützenversuche und ihre FE-gestützte Bemessung
4.1 Versuchsprogramm
Zur Ermittlung der Knickspannungslinien von imperfektionsempfindlichen Druckstützen aus
FSH aus Laubholz (BauBuche), als Beitrag zum Demonstrator des Exzellenzclusters IntCDC
und als Beispiel für FE-gestützte Bemessungen sind im Rahmen des Forschungsvorhabens
Druckstützenversuche geplant. Um an vorhandene experimentelle Untersuchungen z.B. von
Theiler und Frangi [6] anzuknüpfen, und zur Entwicklung eines universell anwendbaren FE-
Modells sollen auch Stützen aus VH und BSH aus Nadelholz untersucht werden. Das geplante
Versuchsprogramm ist in Tab. 3 dargestellt. Die Versuche sollen in einem 15 MN Stützenprüf-
stand mit einachsigem Kipplager am Kopf- und Fußpunkt und einer definierten Exzentrizität
der Lasteinleitung zum gezielten Hervorrufen des Biegeknickens in eine definierte Richtung
durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen zur Validierung der FE-Untersuchungen dienen.
Tab. 3: Versuchsprogramm Druckstützenversuche
Material
Anzahl
Geometrie
[mm]
Schlankheit
λ = L / i
geschätzte Traglast
[kN]
VH Nadelholz /
BSH Nadelholz
2 / 2
3000x300x300
35
1800 / 2800
2 / 2
3000x160x160
65
330 / 580
2 / 2
3000x100x100
104
60 / 100
FSH Laubholz
(BauBuche)
3
3000x300x300
35
6000
5
3000x210x210
50
2200
5
3000x160x160
65
830
5
3000x100x100
104
140
Versuchstyp
Versuchsaufbau
Ergebnis
Biegeversuche
radial /
tangential
Em,PL/SL
GPL/SL
Druckversuche
parallel
EL
νLP/LS
Druckversuche
radial /
tangential
EP/S
νPS/PL
νSP/SL
Auftrennen und Herausar-
beiten der Versuchskörper
Auftrennen, Verdrehen und
Verleimen d. Versuchskörper
(wiederholen für tangential)
4.2 FE-gestützte Bemessung von Druckstützen
Als Vorgriff auf die geplanten Druckstützenversuche wird nachfolgend anhand der experimen-
tellen Untersuchungen von Theiler und Frangi [6] eine FE-gestützte Bemessung exzentrisch
belasteter Druckstützen mit der Methode der numerischen Simulation (Abb. 1) durchgeführt.
Theiler und Frangi [6] führten unter anderem Druckstützenversuche an BSH Stützen aus Na-
delholz GL 24h mit Abmessungen 3200x160x140 mm mit einer exzentrischen Lasteinleitung
von 15 mm in Richtung der starken Achse durch. Die Kipplager an Kopf- und Fußpunkten
wirkten ebenfalls in Richtung der starken Achse. Ein BSH-Querschnitt war dabei aus je 4 La-
mellen aufgebaut. Vor der Erstellung der Versuchskörper fand eine umfangreiche Dokumenta-
tion der Materialeigenschaften der einzelnen BSH-Lamellen statt. Der Versuchsaufbau ist in
Abb. 2 (a) dargestellt.
Die FE-Modellierung der Stützenversuche erfolgt mit Abaqus 2018. Es werden 20-knotige re-
duziert integrierte Volumenelemente mit einer Breite von ca. 15 mm und einer Länge von
50 mm verwendet. Als erster Modellierungsansatz wird ein anisotropes elastisches Material-
verhalten mit dem Mittelwert des E-Moduls EL der 4 Lamellen einer Stütze gewählt. Die rest-
lichen Materialparameter werden analog zu den von Neuhaus [7] gegebenen Werten gewählt.
Tab. 4: Elastische Materialparameter Modellierung Stütze S17 (Holzfeuchte u = 12 %)
EL
[N/mm²]
ER
[N/mm²]
ET
[N/mm²]
GLT
[N/mm²]
GLR
[N/mm²]
GRT
[N/mm²]
νRT
νLT
νLR
12.502
849
436
771
646
44
0,5993
0,5542
0,4096
Im 1. Schritt wird die Verifizierung [2] des FE-Modells vorgenommen. Diese umfasst
a) die ingenieurmäßige Bewertung des Modells. Es wird überprüft ob die Verformungen
und Schnittgrößen dem zu erwartenden Verhalten entsprechen. Der Vergleich der Last-
Verformungs-Kurven (siehe Abb. 2 (b), FEM elastisch und Versuche) von experimen-
tellen und numerischen Untersuchungen zeigt bereits eine gute Übereinstimmung.
b) die Überprüfung der Diskretisierung. Dabei werden die Vernetzung (Elementgröße
und -form, Elementtyp) und Solvereinstellungen geprüft und ein Konvergenzcheck von
Verformungen und Spannungen durchgeführt. Das gewählte Modell erweist sich dabei
als gut geeignet und die Elementlänge wird auf 100 mm erhöht.
c) den Vergleich mit bekannten Lösungen. Als Vergleich wird eine Berechnung anhand
Theorie II. Ordnung gewählt. Numerische und analytische Ergebnisse stimmen dabei
sehr gut überein (siehe Abb. 2 (b) ), FEM elastisch und Th. II. O.). Die Vernachlässi-
gung der Schubverformungen bei Theorie II. Ordnung Berechnungen hat keinen signi-
fikanten Einfluss auf die Ergebnisse.
d) eine Sensitivitätsuntersuchung. Es werden Material- und Geometriewerte sowie die
Exzentrizität der Lasteinleitung variiert. Die Änderungen des Last-Verformungs-Ver-
haltens der numerischen Berechnungen decken sich mit den Ergebnissen der analyti-
schen Berechnungen.
Eine erste Verifizierung, dass das Modell richtig implementiert wurde, ist somit abgeschlossen.
Im 2. Schritt wird in der Validierung [2] ein Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen
von Theiler und Frangi [6] vorgenommen. Aus Abb. 2 (b) (Vergleich Versuche und FEM elas-
tisch) ist ersichtlich, dass bis zu einer Belastung von ca. 350 kN die Kraft-Verformungs-Kurven
ähnlich verlaufen, wobei die Kurven mit größer werdender Belastung zunehmend voneinander
abweichen. Dies kann z.B. in ungenauen Steifigkeitsannahmen und der Vernachlässigung von
Imperfektionen (da unbekannt) begründet sein. Bei 300 kN weicht die numerische ermittelte
Druckkraft um ca. 3 % und wmax um ca. 9 % von den experimentellen Ergebnissen ab. Aufgrund
der Unsicherheiten aus Materialeigenschaften und Imperfektionen ist dies eine aus-
reichend geringe Abweichung, um das elastische FE-Modell als validiert zu betrachten.
Als nächstes wird das Materialmodell um ein bilineares elasto-plastisches Materialverhalten
unter Druck ergänzt. Die Druck- und Zugfestigkeit wird im Verhältnis zum E-Modul EL der
Randlamellen gewählt (z.B. S17: fc,0 = 38,2 N/mm²; ft,0 = 23,3 N/mm²). Des Weiteren werden
den 4 Lamellen eines Querschnitts im FE-Modell unterschiedliche Materialkennwerte entspre-
chend den Voruntersuchungen der Lamellen [6] zugewiesen. Diese beiden Ergänzungen des
FE-Modells (elasto-plastisches Materialverhalten und Lamellen) werden in verkürzter Form
verifiziert und validiert (1. Schritt a), b), d) und 2. Schritt). Die Kraft-Verformungs-Kurve die-
ses FE-Modells mit elasto-plastischen Materialeigenschaften verläuft sehr ähnlich im Vergleich
zum elastischen FE-Modell (siehe Abb. 2 (b)), da die Materialeigenschaften der Lamellen der
Stütze S17 nur sehr gering streuen. Das plastische Last-Verformungs-Verhalten von experi-
mentellen und numerischen Untersuchungen ist vergleichbar, wobei die numerisch berechnete
Tragfähigkeit bei 350,4 kN und die experimentell ermittelte Tragfähigkeit bei 359,8 kN liegt.
Das Versagensbild der experimentellen Untersuchungen der Stütze S17 zeichnete sich durch
Stauchungen des Materials im Druckbereich im gesamten mittleren Drittel der Stütze aus [6].
Es handelte sich dabei um ein gutmütiges Versagen, bei dem die Prüflast nach Überschreiten
der Tragfähigkeit bei zunehmenden vertikalen Verformungen nur geringfügig abnahm. Ab-
bruchkriterium waren große horizontaler Verformungen. Im numerischen Modell treten eben-
falls zuerst signifikante plastische Dehnungen im Druckbereich auf, bevor bei ca. wmax = 45 mm
die geschätzte Zugfestigkeit ft,0 erreicht wird. Das Versagensverhalten von experimentellen und
numerischen Untersuchungen ist für den Versuch S17 somit ähnlich. Auch die Stützenversuche
S11 bis S20 weisen dieses Versagensverhalten auf.
Im 3. Schritt wird anhand des verifizierten und validierten FE-Modells beispielhaft eine Be-
messung der von Theiler und Frangi [6] experimentell untersuchten Druckstützen aus BSH GL
24h mit einer Länge von 3,2 m mittels des Ansatzes der numerischen Simulation (siehe Abb.
1) durchgeführt. Bei einer numerischen Simulation muss die Zuverlässigkeit des FE-Modells
mittels des Modellfaktors γFE berücksichtigt werden. γFE wird dabei durch den Vergleich von
numerischen mit experimentellen Ergebnissen unter Berücksichtigung der in DIN EN 1990
Anhang D [1] gegebenen statistischen Verfahren ermittelt [2].
(a) Versuchsaufbau
Druckstützenversuche [6]
(b) Last-Verformungs-Verhalten Druckstütze S17 experimen-
tell [6], analytisch (Th. II. O.) und numerisch mit wmax als ma-
ximaler horizontaler Verformung in Feldmitte
Abb. 2: Versuchsaufbau und Ergebnisse der Druckstützenversuche
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
010 20 30 40 50 60
Druckkraft [kN]
wmax [mm]
Versuche
Th. II. O.
FEM elastisch
FEM plastisch

     
(1)
mit mx Mittelwert von Rtest / Rcheck
kn Fraktilenfaktor für charakteristische Werte nach DIN EN 1990 Anhang D
Tabelle D.1 [1], Vx unbekannt sollte verwendet werden
Vx Variationskoeffizient von Rtest / Rcheck
Rtest experimentelle Tragfähigkeit
Rcheck numerisch berechnete Tragfähigkeit
Zur Ermittlung von γFE werden die Stützenversuche S11 bis S20 von Theiler und Frangi [6]
anhand des beschriebenen verifizierten und validierten numerischen Modells nachgerechnet.
Materialkennwerte werden entsprechend der Messwerte von Theiler und Frangi [6] gewählt.
Die experimentell und numerisch ermittelten Last-Verformungs-Kurven der Stützen S11 bis
S20 sind in Abb. 3 dargestellt. Es kann eine gute Übereinstimmung von experimentell und nu-
merisch ermittelten Last-Verformungs-Kurven festgestellt werden. Die Tragfähigkeiten nach
experimentellen und numerischen Untersuchungen sind in Tab. 5 dargestellt. Rtest und Rcheck
weichen um maximal 9 % voneinander ab. Von Rtest / Rcheck ist der Mittelwert mx = 1,01 und
der Variationskoeffizient Vx = 0,034. Bei 10 Versuchen ergibt sich kn nach EC0 Anhang D zu
kn = 1,92. γFE kann anhand Gleichung (1) zu γFE = 1,057 ermittelt werden. Die charakteristische
und die Bemessungstragfähigkeit kann wie folgt ermittelt werden [2]:


(2)

(3)
mit RFE Tragfähigkeit nach numerischen Simulationen unter Berücksichtigung
von nominellen Werten für Geometrie- und Materialeigenschaften
γM und kmod nach DIN EN 1995-1-1 [8]
Anhand der nominellen (hier: charakteristischen) Materialkennwerte für GL 24h nach DIN EN
(a) experimentelle Untersuchungen [6]
(b) numerische Untersuchungen
Abb. 3: Last-Verformungs-Verhalten experimentelle [6] und numerische Untersuchungen
Druckstützen S11 bis S20, sowie RFE mit wmax als max. horiz. Verformung in Feldmitte
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
010 20 30 40 50 60
Druckkraft [kN]
wmax [mm]
S11 S12
S13 S14
S15 S16
S17 S18
S19 S20
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
010 20 30 40 50 60
Druckkraft [kN]
wmax [mm]
S11 S12
S13 S14
S15 S16
S17 S18
S19 S20
R_FE
14080 [9] (Querdehnzahlen nach Neuhaus [7]) kann mit dem beschriebenen verifizierten und
validierten FE-Modells eine Tragfähigkeit von RFE = 244,5 kN ermittelt werden (siehe Abb. 3
(b), R_FE). Unter Berücksichtigung von γFE erhält man Rk = 231,3 kN.
Tab. 5: Tragfähigkeiten nach experimentellen [6] und numerischen Untersuchungen
5. Zusammenfassung und Ausblick
In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand und die noch geplanten Untersuchungen zur Ent-
wicklung einer Richtlinie für FE-gestützte Bemessungen im Holzbau vorgestellt. Anhand des
Beispiels einer Druckstützenbemessung durch numerische Simulation mit einem verifizierten
und validierten FE-Modell wird ein Bemessungsverfahren der Richtlinie „FE-gestützte Bemes-
sung im Holzbau“ und dessen Ergebnisse erläutert. Dabei wird beispielhaft für die 3,2 m langen
BSH Stützen aus GL 24h eine charakteristische Tragfähigkeit von 231,3 kN nach dem FE-
Bemessungsverfahren „numerische Simulation“ ermittelt. Im Verlauf des Forschungsvorha-
bens sollen weiterhin insbesondere das Tragverhalten imperfektionsempfindlicher Stützen aus
FSH aus Laubholz ( BauBuche ) untersucht und anhand der numerischen Bemessungsverfahren
Vorschläge für Knickspannungskurven erarbeitet werden.
6. Danksagung
Das Forschungsvorhaben wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen
der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder EXC 2120/1 390831618 gefördert.
Literatur
[1] DIN EN 1990: Eurocode 5: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung. Berlin: DIN
Deutsches Institut für Normung, 2010-12.
[2] prEN 1993-1-14 (2nd Draft): Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-14: Design
assisted by finite element analysis. CEN/TC 250/SC3, 2019-07
[3] Töpler, J.; Kuhlmann, U.: Imperfektionsmessungen an stabilitätsgefährdeten
Holzbauteilen. DIBt - ZP 52-5-13.194, Laufzeit 2020 - 2021, Forschungsantrag, 05-2019.
[4] DIN EN 408: Holzbauwerke Bauholz für tragende Zwecke und Brettschichtholz –
Bestimmung einiger physikalischer und mechanischer Eigenschaften. Berlin: DIN
Deutsches Institut für Normung, 2012-10.
[5] Albers, K.: Querdehnungs- und Gleitzahlen sowie Schub- und Scherfestigkeiten von
Holzwerkstoffen. Universität Hamburg, Diss., 1970.
[6] Theiler, M.; Frangi, A.: Knickversuche mit Brettschichtholzstützen unter exzentrischer
Normalkraftbeanspruchung. ETH Zürich, Bericht IBK Nr. 263, 2015.
[7] Neuhaus, F.-H.: Elastizitätszahlen von Fichtenholz in Abhängigkeit von der
Holzfeuchtigkeit. Ruhr-Universität Bochum, Diss., 1981.
[8] DIN EN 1995-1-1: Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Hochbauten - Teil 1-
1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau. Berlin: DIN Deutsches
Institut für Normung, 2010-12.
[9] DIN EN 14080: Holzbauwerke Brettschichtholz und Balkenschichtholz
Anforderungen. Berlin: DIN Deutsches Institut für Normung, 2013-09.
Stütze
S11
S12
S13
S14
S15
S16
S17
S18
S19
S20
Rtest [kN]
421,2
308,0
313,8
357,3
329,9
356,7
359,8
343,1
346,4
289,8
Rcheck [kN]
406,4
319,8
315,5
361,4
302,4
353,2
350,4
346,4
344,1
285,5
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Imperfektionsmessungen an stabilitätsgefährdeten Holzbauteilen
  • J Töpler
  • U Kuhlmann
Töpler, J.; Kuhlmann, U.: Imperfektionsmessungen an stabilitätsgefährdeten Holzbauteilen. DIBt -ZP 52-5-13.194, Laufzeit 2020 -2021, Forschungsantrag, 05-2019.
Querdehnungs-und Gleitzahlen sowie Schub-und Scherfestigkeiten von Holzwerkstoffen
  • K Albers
Albers, K.: Querdehnungs-und Gleitzahlen sowie Schub-und Scherfestigkeiten von Holzwerkstoffen. Universität Hamburg, Diss., 1970.
Knickversuche mit Brettschichtholzstützen unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung. ETH Zürich, Bericht IBK Nr
  • M Theiler
  • A Frangi
Theiler, M.; Frangi, A.: Knickversuche mit Brettschichtholzstützen unter exzentrischer Normalkraftbeanspruchung. ETH Zürich, Bericht IBK Nr. 263, 2015.