Kurzbeschreibung
Die Ausbildung der Knotenpunkte mit hochleistungsfähigen und einfach zu erstellenden Verbindungen ist der Schlüssel für die wirtschaftliche Optimierung von Holztragwerken. Zur Leistungsfähigkeit der Knoten gehören neben einer hohen Tragfähigkeit, auch eine hohe Steifigkeit und gegebenenfalls eine hohe Duktilität. Während die Tragfähigkeit bisher schon recht zutreffend in den normativen Regelungen erfasst ist, ist die rechnerische Beschreibung der Steifigkeit bisher nicht befriedigend, obwohl die Erfassung der Anschlusssteifigkeit, zum Beispiel bei Fußpunkteinspannungen, im Holzbau üblich ist. Neben einer Umverteilung der Schnittgrößen im System kann mit Hilfe einer genauen Vorhersage des Zusammenhangs zwischen Last und Verformung, z. B. mit dem Komponentenverfahren, auch eine Aussage zu dem zu erwartenden Versagensmechanismus des Anschlusses gemacht werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine wirtschaftlichere Auslegung von Holztragwerken durch die Ausbildung von leistungsfähigen Stahl-Holz-Stabdübelverbindungen zu erreichen. Das Last-Verformungsverhalten von Stahl-Holz-Stabdübelverbindungen spielt dabei eine entscheidende Rolle. Daher wird der Einfluss wichtiger, bisher nicht berücksichtigter Anschlussparameter untersucht und möglichst genau quantifiziert. So werden unter anderem die Auswirkungen einer Veränderung der Anzahl der Stabdübel in Faserrichtung, des Kraft-Faser-Winkels, der Schlankheit des Verbindungsmittels oder des Einbringens von Verstärkungsmaßnahmen auf die Steifigkeit untersucht.
Um den Einfluss verschiedener Parameter auf die Steifigkeit von Stahl-Holz-Stabdübelverbindungen systematisch zu erfassen, werden im Rahmen des Forschungsvorhabens über 140 Zugversuche an der Materialprüfungsanstalt Stuttgart (MPA) durchgeführt. Die verschiedenen Verbindungen wurden dabei so ausgewählt, dass eine möglichst breite Datenbasis geschaffen wird und eine Aussage über den Einfluss der untersuchten Randbedingungen gemacht werden kann.
Durch die Kombination von experimentellen Untersuchungen, einer analytischen Vorhersage und numerische Untersuchungen wird das Thema Steifigkeit von Stahl-Holz-Stabdübelverbindungen umfassend untersucht. Zur analytischen Vorhersage der zu erwartenden Steifigkeit wird dabei zum einen ein Ansatz auf Basis einer Erweiterung der Theorie nach Johansen, zum anderen ein Ansatz ähnlich dem der effektiven Anzahl für die Tragfähigkeit von stiftförmigen Verbindungsmitteln entwickelt. Dem Planer wird es dadurch ermöglicht, möglichst viele Einflussparameter auf die Steifigkeit zu erfassen und trotzdem einen einfachen Nachweis nach gewohnter Vorgehensweise zu führen.
Beteiligte Forschungseinrichtungen
Forschungsstelle 1:
Universität Stuttgart
Institut für Konstruktion
Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann
Forschungsstelle 1:
Hochschule Biberach
Institut für Holzbau
Prof. Dr.-Ing. habil. Jörg Schänzlin
Forschungsförderung
- Internationaler Verein für technische Holzfragen (iVTH)
- AiF IGF; Schaffitzel Holzindustrie GmbH; WIEHAG GmbH
- SPAX International GmbH & Co. KG
- Pollmeier Massivholz GmbH & Co. KG
Projektlaufzeit
01.03.2019 - 30.06.2021