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Entwicklung neuartiger Knotenverstärkungen von Holztragwerken mit Kunstharzpressholz (KP)

  • Mit dem Einsatz stiftförmiger Verbindungsmittel am Stabende werden Holzstäbe durch die notwendigen Bohrlöcher für die Verbindungsmittel und durch die notwendigen Schlitze für etwaige Verbindungsbleche stets geometrisch und damit statisch geschwächt. Das volle Tragpotential des Einzelstabes kann somit - mit konventionellen Verbindungsmitteln, wie Stabdübeln, (Pass)-Bolzen aber auch Dübeln besonderer Bauart – nicht vollständig ausgeschöpft werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Verstärkung von Bauteilanschlüssen in auf Normalkraft beanspruchten Stabtragwerken mit Kunstharzpressholz (KP) untersucht, das mittels einer Keilzinkenverbindung an die Enden nativer Stäbe geklebt wird. Es werden sowohl charakteristische Keilzinkenfestigkeiten unterschiedlicher Profilgeometrien an hybriden Verbindungen zwischen nativem Holz und KP ermittelt als auch Lochleibungsfestigkeiten von KP unterschiedlichen Aufbaus an zylindrischen Verbindungsmitteln mit einem Durchmesser von d = 8 mm bis d = 60 mm bestimmt. Die Untersuchungen belegen, dass die Tragfähigkeit des Anschlussbereiches sowie die Tragfähigkeit der Keilzinkenverbindung zwischen nativem Holz und KP größer ist als die Tragfähigkeit des Bruttoquerschnitts eines nativen Stabes bis Festigkeitsklasse C35. Deshalb kann die volle Tragfähigkeit des Bruttoquerschnitts für den statischen Nachweis angesetzt und damit eine Bemessung auf den Spannungsnachweis bei Zugstäben und auf den Stabilitätsnachweis bei Druckstäben vereinfacht werden. Gleichzeitig ist eine Reduktion der für die Verbindung notwendigen zylindrischen Verbindungsmittel auf ein einziges möglich, was die Bauteilmontage als auch die Bauteildemontage erheblich vereinfacht. Aufgrund seiner hohen Festigkeit, Härte und Formstabilität eignet sich KP bestens um reversible Bauteilanschlüsse auszubilden. Um die Verbindung zerstörungsfrei zu lösen und um die Wiederverwendbarkeit der Bauteile zu ermöglichen, müssen plastisch irreversible Verformungen der Verbindungsmittel als auch der Lochleibung ausgeschlossen werden. Innerhalb dieser Arbeit wird neben den eigentlichen Lochleibungsfestigkeiten daher auch der Einfluss der Verbindungsmittelschlankheit auf das Tragverhalten von Anschlüssen mit zylindrischen Verbindungsmitteln in KP untersucht. Neben Scher-Lochleibungsanschlüssen werden auch Anschlüsse mit vorgespannten Schrauben im KP-verstärkten Stabende thematisiert. Im Vergleich zu reinen Scher-Lochleibungsverbindungen kann mit gleitfesten Verbindungen die Tragfähigkeit des Bauteilanschlusses signifikant gesteigert werden. Zudem lassen sich unter Einhaltung üblicher Bauteiltoleranzen nach DIN 18203-3 (2008) zugleich hohe Anschlusssteifigkeiten realisieren. Für Scher-Lochleibungsanschlüsse und für gleitfeste Anschlüsse werden Gleichungssysteme als auch Bemessungstabellen entwickelt. Das Potential KP-verstärkter Stäbe wird am Beispiel modular aufgebauter Fachwerkträger mit Scher-Lochleibungsverbindungen erörtert. Abschließend werden ringförmige Knotenanschlüsse aus KP vorgestellt. Mit diesen organisch geformten Freiformknoten können Stäbe unterschiedlichen Querschnitts, unterschiedlicher Länge und unter unterschiedlichen Winkeln gestoßen werden. Mit dieser Arbeit wird die Grundlage zur Bemessung von Holztragwerken mit Knotenverstärkungen aus KP geschaffen.

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Metadaten
Author:Dennis Franz Albert Röver
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-59344
Advisor:Jürgen Graf
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2020/03/22
Year of Publication:2020
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2020/03/11
Date of the Publication (Server):2020/03/23
Number of page:XXVIII, 246, A112
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Architektur
DDC-Cassification:7 Künste und Unterhaltung, Architektur, Raumplanung / 720 Architektur
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell (CC BY-NC 4.0)