Verbindungen, Anschlüsse, Verankerungen x K 2. Erdbebengerechte mehrgeschossige Holzbauten

Transkript

1 Erdbebengerechte mehrgeschossige Holzbauten Verbindungen, Anschlüsse, z z y Verankerungen x K 2 K y 4 K 1 x z K 3 Dr. Andrea Bernasconi achhochschule Westschweiz, heig-vd Yverdon-les-Bains Professor für Holzbau und Holztechnologie Seite 1

2 Bedeutung der Verbindungen - Teil 1 Bildung von duktilen Bereichen Duktilität der Tragstruktur Teile aus Holz: Tragverhalten elastisch, spröde keine Plastifizierung keine Duktilität keine Energievernichtung ungünstiges Verhalten Verbindungen: Tragwerk: Tragverhalten duktiles Verhalten mögliche Duktilität Plastifizierung der Verbindungen mögliche Plastifizierung ausreichende Duktilität Energievernichtung möglich Energievernichtung möglich günstigeres Verhalten günstiges Tragverhalten Verhatlensbeiwert q > 1.5 Seite 2

3 Bedeutung der Verbindungen - Teil 2 Verschiebungen und Verformungen Verformung der Tragstruktur K 1 K 2 Teile aus Holz: Verformungsanteil E, G Verbindungen: Verformungsanteil Verschiebemodul K ser in der Regel l( (zu Recht) vernachlässigt einfache Tragwerke geringer Einfluss Seite 3

4 Duktilitätsmass und Verschiebemodul von Verbindungen Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen SIA u y β tgβ β = 1/6 tgαα 0.8 u Duktilitätsindex: D s = w w u y 0.4 y α w Verschiebemodul: K ser = y w y w y w u Duktilitätsindex D s Verhältnis zwischen Bruchverformung und elastischer Verformung Verschiebemodul Steifigkeit der Verbindung Verhältnis zwischen Kraft und Verformung Lignum Dok Seite 27 Seite 4

5 Duktilitätsmass und Verschiebemodul von Verbindungen Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen SIA u y β tgβ β = 1/6 tgαα Duktilitätsindex: D s = w w u y 0.4 y α w Verschiebemodul: K ser = y w y w y w u Duktilitätsindex D s = 1 2 spröde Verbindung keine brauchbare Duktilität Lignum Dok Seite 27 Seite 5

6 Duktilitätsmass und Verschiebemodul von Verbindungen Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen SIA u y β tgβ β = 1/6 tgαα 0.8 u Duktilitätsindex: D s = w w u y 0.4 y α w Verschiebemodul: K ser = y w y w y w u Duktilitätsindex D s > 3 duktile Verbindung Plastifizierung der Verbindung möglich wiederholte Plastifizierung bei zyklischer Belastung möglich Lignum Dok Seite 27 Seite 6

7 Duktilitätsmass und Verschiebemodul von Verbindungen Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen SIA u y 0.8 u 0.4 y K ser,red Verschiebemodul: K = y ser K ser w w y Schlupf Spiel der Verbindung w u alls Spiel in der Verbindung zu erwarten Reduktion von K ser möglich Verbindungen mit Spiel sind nicht gerade erdbeben tauglich Lignum Dok Seite 27 Seite 7

8 Duktilitätsmass und Verschiebemodul von Verbindungen Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen SIA u 0.8 u wu Duktilitätsindex: D y s = w y K u K ser w y w u Verschiebemodul: w Verschiebemodul im Bruchzustand: Verschiebemodul bezüglich Tragfähigkeit experimentell zu bestimmen näherungsweise aus dem Wert von K ser abgeleitet t in der Regel bei Erdbebenberechnungen nicht betrachtet Lignum Dok Seite 27 K K ser u = y w y 2 = K 3 Tragefähigkeitsgrenze nicht bei allen Anschüssen gleichzeitig erreicht Berechnung der Beanspruchungen und des Tragverhaltens im elastischen Bereichs ser Seite 8

9 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Das Tragverhalten ist abhängig von: Art der Verbindungmittel Auslegung und Aufbau der Verbindung Kraft a Kraft f e d d a: geklebte Verbindung d: Stabdübel f 14 mm e: Bauschraube f 14 mm Lignum Dok Seite 36 g Verformung f: Nagelplatte 10 4 mm 2 g: Nagel f 4.4 mm g Verformung Hinsichtlich Anforderungen an Duktilität geeignet: ausschliesslich stabförmige Verbindungsmittel, auf Abscheren beansprucht Seite 9

10 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten a t 1 t 2 t 1 Kräfte auf einem Stabdübel 1 1 d Kräfte in den Schittebenen s Stabdübel: elastisch gelagerter Balken Holzreaktionen Lochleibungsdruck Verformung Stabdübel Moment Scherkraft M V Seite 10

11 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten R Modus 1 Modus 2 Modus 3 d Modus 1: Stabdübel t geringe Schlankheit steif und elastisch geringe Verformung Bruch im Holz: Lochleibung Aufreissen ungünstiges Verhalten t Elastische Verformung des Dübels λ = t d V M Seite 11

12 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten R Modus 1 Modus 2 Modus 3 d Modus 2: nicht immer möglich Modus 2: Stabdübel t geringe Schlankheit steif tifund elastisch grössere Verformung Plastifizierung des Stahles: plastische Gelenke Duktilität günstigeres Verhalten t Plastifizierung des Dübels plastisches Gelenk λ = t d V M Seite 12

13 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten Modus 1 Modus 2 Modus 3 d Modus 2: nicht immer möglich Modus 3: Stabdübel t geringe Schlankheit steif tifund elastisch noch grössere Verformung Plastifizierung des Stahles: plastische Gelenke Duktilität günstiges Verhalten t Plastifizierung des Dübels plastisches Gelenk Mechanismus λ = t d V M Seite 13

14 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten mögliche Verformungen Modus 1: Sprödbruch ggf. "Stauchung" des Holzes Verformungen Lignum Dok Seite Seite 14

15 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten mögliche Verformungen Modus 1: Sprödbruch ggf. "Stauchung" des Holzes Modus 2: duktiler Bruch Verformungen Lignum Dok Seite Seite 15

16 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten mögliche Verformungen Modus 1: Sprödbruch ggf. "Stauchung" des Holzes Modus 2: Lignum Dok Seite duktiler Bruch Verformungen Modus 3: duktiler Bruch plastisches Mechanismus im Stahl Seite 16

17 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "statisches" Tragverhalten mögliche Verformungen Belastungsversuch: 2 Varianten der gleichen Verbindung: gleiches Holz gleiche Verbindungsmittel gleiche Anzahl Stabdübel BLC 200/200 Ausführung mit 3 Blechen: leicht höherer Tragwiderstand Ausführung mit 4 Blechen: Stabdübel nicht optimiert Sprödbruch im Holz Ausführung mit 3 Blechen optimierte i Auslegung der Stabdübel duktiler Bruch einfachere Ausführung interessanter 8 Schnittebenen 6 Schnittebenen Verformungen Seite 17

18 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "zyklisches" Tragverhalten Kriterien: zyklische Beanspruchung mit Lastwechsel Bestimmung der Möglichkeit der Dissipation von Energie im all vom Holzbruch (Modus 1): im all der Stahlplastifizierung (Modus 3): irreversibles Tragverhalten sehr geringe Energievernichtung Ausbildung eines "Verbindungsspieles" günstigeres zyklisches Tragverhalten Energievernichtung möglich Verformung Verformung Lignum Dok Seite Seite 18

19 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "zyklisches" Tragverhalten Beispiel Prüfbedingungen: z.b. in der pren beschrieben [kn] d [mm] 100 geschraubte Verbindung auf Abscheren Tomasi, Trento 2004: Lignum Dok Seite Seite 19

20 Die Verbindungen der Holztragwerke Mechanisches Tragverhalten der Verbindungen Auf Abscheren beanspruchten stabförmigen Verbindungsmittel Beispiel der Verbindung bestehend aus einem einzigen Passbolzen "zyklisches" Tragverhalten Anforderungen Angaben aus dem EC 8: 3 vollständige Zyklen maximale Reduktion des Widerstandes von 20% minimales Duktilitätsmass von 4 für q = 2 et 2,5 minimales Duktilitätsmass von 6 für q = 3 5 Alternative zur Angaben aus dem EC 8 Verfahren nach SIA 265: definierte Verbindungsart und zugehörige Duktilität Mindestschlankheit der Verbindungsmittel geometrische Randbedingungen (minimale Abstände und Dicken) direkte Angabe des Verhaltensbeiwertes q Seite 20

21 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen In der Norm SIA 265 durch das Duktilitätsmass beschreiben Tabelle 16 SIA 265 In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Holz Holz Verbindungen und Kontaktanschlüsse: Kraftübertragung durch Kontaktdruck Versatz u.ä. uä besondere Abbundformen Sprödes Tragverhalten: nur Druckkräfte "statische" Plastifizierung möglich keine Energievernichtung Lignum Dok Seite Seite 21

22 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen In der Norm SIA 265 durch das Duktilitätsmass beschreiben Tabelle 16 SIA 265 In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Einpress und Einlassdübeln: Sprödes Tragverhalten: Holzbruch relativ kompliziert "statische" Plastifizierung möglich in der Regel Holzbruch keine Energievernichtung ggf. Holzstauchung Verformung Lignum Dok Seite Seite 22

23 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen In der Norm SIA 265 durch das Duktilitätsmass beschreiben Tabelle 16 SIA 265 In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Geklebte Verbindungen: Sprödes Tragverhalten: Scherbruch im Holz keine Plastifizierung möglich immer Holzbruch keine Energievernichtung Verformung Lignum Dok Seite Seite 23

24 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen In der Norm SIA 265 durch das Duktilitätsmass beschreiben Tabelle 16 SIA 265 In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Eingeleimten Stahlstange: Sprödes Tragverhalten: Axialkraft in der Stahlstange keine Plastifizierung möglich Holzbruch auf Abscheren keine Energievernichtung immer Holzbruch Verformung Bemerkung: plastischen Verbindungsverhalten bei Bruch durch Stahlfliessen möglich effektiver Wert von D s ggf. zu bestimmen Lignum Dok Seite Seite 24

25 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Stabdübeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Duktilität der Verbindungen mit Stabdübeln im Modus 2 und 3: Duktilität gewährleistet im Modus 1: Sprödbruch Modus 3 R Modus 1 Modus 2 Modus 3 Modus 2 Modus 1 Verformungen λ = t d Lignum Dok Seite Seite 25

26 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Stabdübeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Kriterien: geometrischen Bedingungen nach Tabelle 19 SIA 265 Bestimmung der Schlankheit des Stabdübels k β D s = D M s > 3 u,k t = ta = 1.84 d 3 k f β,b h,k d k = 2 β Mu,k k t = tb = 5.20 d β,a 3 fh,k d k = 2 β t Punkt A Punkt B t Grenze zwischen Modus 1 und 2 Modus 1 Modus 2 Modus 3 t Grenze zwischen Modus 2 und 3 t A t B Lignum Dok Seite Seite 26

27 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Stabdübeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Kriterien: geometrischen Bedingungen nach Tabelle 19 SIA 265 Bestimmung der Schlankheit des Stabdübels k β D s = D M s > 3 u,k t = ta = 1.84 d 3 k f β,b h,k d k β,a k = 2 β Mu,k t = t = B 5.20 d k 3 β 2 fh,k d t Punkt A Punkt B t Modus 1 Modus 2 Modus 3 t Grenze zwischen Modus 1 und 2 Grenze zwischen Modus 2 und 3 t A t B Lignum Dok Seite Duktile Verbindungen Verbindungen mit D s > 3 günstigeres Tragverhalten (auch) im Erdbebenfall γ M /η M = 1.5 (nicht 1.7): Bemessungswerte um 1.13 erhöht Seite 27

28 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Schrauben und Nägeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Schrauben und Nägeln auf Abscheren: inklusive Universalschrauben geometrische Bedingungen einzuhalten Beschreibung des Tragverhaltens: ähnlich zu den Stabdübeln Plastifizierung des Stahles: duktil Holzbruch: spröde Verformung d s d a = d n Lignum Dok Seite Seite 28

29 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Schrauben und Nägeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Schrauben und Nägeln auf Abscheren: inklusive Universalschrauben geometrische Bedingungen einzuhalten Beschreibung des Tragverhaltens: ähnlich zu den Stabdübeln Plastifizierung des Stahles: duktil Holzbruch: spröde s 8 d Verformung d s d a = d n einzuhaltenden minimalen Holzdicken, Tab. 28 SIA 265, um duktiles Verhalten zu erreichen Lignum Dok Seite Seite 29

30 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Schrauben und Nägeln Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Schrauben und Nägeln auf Abscheren: inklusive Universalschrauben geometrische Bedingungen einzuhalten Beschreibung des Tragverhaltens: ähnlich zu den Stabdübeln Plastifizierung des Stahles: duktil Holzbruch: spröde s 8 d Verformung einzuhaltenden minimalen Holzdicken, Tab. 28 SIA 265, um duktiles Verhalten zu erreichen Lignum Dok Seite Seite 30

31 Die Verbindungen der Holztragwerke Duktilität der Verbindungen mit Klammern Betrachtung der Bruchart erforderlich In zwei Kategorien: D s = : kein duktiles Verhalten D s > 3 : duktiles Verhalten darf vorausgesetzt werden Verbindungen mit Klammern Mindestabständen minimale Einschlagtiefe "normalen" Bedingungen Tab. 32 SIA 265 Beschreibung des Tragverhaltens: ähnlich zu den Stabdübeln Plastifizierung des Stahles: duktil Holzbruch: spröde s 14 d Verformung Lignum Dok Seite Seite 31

32 Duktilität der Verbindungen Duktilität der Verbindungen nach SIA 265 D s = : D s > 3: Kontaktstösse besondere Bedingungen einzuhalten Schrauben und Nägel auf Herausziehen Schrauben und Nägel auf Abscheren Einlass und Einpressdübel Stabdübel Nagelplatten geklebten Verbindungen Klammer Lignum Dok Seite Seite 32

33 Das Verhalten der Holztragwerke Klassifikation nach SIA 265 (Tabelle 10) EC 8 mit einer ähnlichen Klassifikation ebenfalls andere ausländische Normen Typ Duktilität Beiwert q Klassifikation A klein 1.5 sämtliche Konstruktionen B gering 2.0 C mittel 2.5 D hoch 3.0 vereinzelte duktile Verbindungsbereiche verschiedene duktile Verbindungsbereiche Viele, gleichmässig verteilte, duktile Verbindungsbereiche Bemerkung: Die Betrachtung des Tragwerkes im elastischen Bereiches, unter der Annahme von q = 1,5 ist immer erlaubt und häufig ausreichend zum Nachweis der Sicherheit im Erdbebenfall Seite 33

34 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs A: kleine Duktilität keine Duktilität: q = 1.5 Bogentragwerke Sprödes Tragverhalten: keine Plastifizierung möglich keine Energievernichtung ~ 90 m Seite 34

35 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs A: kleine Duktilität keine Duktilität: q = 1.5 Rahmen mit geklebten Rahmenecken Sprödes Tragverhalten: keine Plastifizierung möglich keine Energievernichtung Seite 35

36 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs A: kleine Duktilität keine Duktilität: q = 1.5 Konstruktionen mitaussteifungen ohne Verbindungsmittel achwerkhäuser: Diagonalenanschlüsse Holz Holz Wandaufbau nicht tragend Sprödes Tragverhalten: keine Plastifizierung möglich keine Energievernichtung Seite 36

37 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs A: kleine Duktilität keine Duktilität: q = 1.5 Konstruktionen mit Aussteifungswänden ohne mech. Verbindungen Holzrahmenbauten: mit auf dem Rahmen geklebten Aussteifungen ohne duktilen Verbindungen der einzelnen Rahmenteile System in der Schweiz kaum verwendet bei Einzelhersteller in Europa üblich interessant zur Erhöhung der Gesamtsteifigkeit Sprödes Tragverhalten: keine Plastifizierung möglich keine Energievernichtung geklebte Verbindung Seite 37

38 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs B: geringe Duktilität: q = 2.0 Tragwerke mit einzelnen duktilen Verbindungsbereichen Wenige duktilen Anschlüsse, dafür aber sehr effizient (hinschlich Duktilität): schwierig in der Interpretation Systeme Stützen Biegeträger besondere einzuhaltende Bedingungen für die duktilen Bereichen Tragverhalten mit geringer Duktilität: "geringe" "Energievernichtung i möglich ölih Seite 38

39 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs C: mittlere Duktilität: q = 2.5 Tragwerke mit verschiedenen duktilen Verbindungsbereichen achwerke und fachwerkartige Rahmen zusammengesetzten Tragwerke mit duktilen Verbindungen achwerkartigeträger und Rahmen besondere einzuhaltende Bedingungen für die duktilen Bereichen Tragverhalten mit mittlerer Duktilität: "mittlere" Energievernichtung möglich Seite 39

40 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs C: mittlere Duktilität: q = 2.5 Tragwerke mit verschiedenen duktilen Verbindungsbereichen (Tab. 10 SIA265) Tragwerke mit verleimten Beplankung zur Aussteifung zusammengesetzten Tragwerke mit duktilen Verbindungen achwerkartigeträger und Rahmen Tragwerke mit verleimten Wandelemente, untereinander mechanisch Verbunden besondere einzuhaltende Bedingungen für die duktilen Bereichen geklebte Verbindung Tragverhalten mit mittlerer Duktilität: "mittlere" Energievernichtung möglich Mechanische Verbindungen duktile Verbindungen Energievernichtung möglich Einfluss der Abmessungen der Beplankung Seite 40

41 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs B: geringe Duktilität: q = 2.0 Holztragwerke aus BSP PlattenPlatten massive Tragstruktur aus Holz interessantes Verhalten bei Erdbeben: Bauteile mit grossen mehr als ausreichenden Steifigkeit und Tragfähigkeit keine "auffällige" Duktilität des Materials Normangaben selten Verhaltensbeiwert q = 2.0 deutliche Aussagen in einigen ausländischen Normen experimentellen Ergebnisse vorliegend vertiefte Erkenntnisse noch kaum vorhanden sorgfältigeauslegung der Verbindungen beachten bei grosser Geschossanzahl Seite 41

42 Das Verhalten der Holztragwerke Tragwerke des Typs D: hohe Duktilität: q = 3.0 Tragwerke mit vielen, gleichmäßig verteilten duktilen Verbindungsbereichen Vielen, hochwirksamen duktilen Verbindungsbereichen: Tragwerken mit Wandscheiben Verbindung der Beplankung mit mechanischen h Verbindungsmitteln itt, auf Abscheren mechanische Verbindung der einzelnen Scheiben besondere einzuhaltende Bedingungen für die duktilen Bereichen: Verbindungen mit D s > 3 Verbindungen mechanische, auf Abscheren beanspruchte Verbindungsmittel duktile Verbindungen Energievernichtung möglich Duktiles Verhalten: "gute" Energievernichtung Seite 42

43 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht mit Berücksichtigung der effektiven Steifigkeiten sämtlicher Teile der Tragstruktur mit Berücksichtigung der Verformungen in den Anschlüssen Bestimmung des Verschiebungsmodul der Verbindungen Verformung der Verbindung l l + Δl Verbindung () Verschiebungsmodul K ser : für Nägel, Schrauben und Stabdübel: SIA 265, Tabelle 11 angegeben je Schnittebene Bauschrauben: Verbindungsspiel in Kauf zu nehmen Lignum Dok Seite 36 Seite 43

44 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht mit Berücksichtigung der effektiven Steifigkeiten sämtlicher Teile der Tragstruktur mit Berücksichtigung der Verformungen in den Anschlüssen Bestimmung des Verschiebungsmodul der Verbindungen l + Δl Verbindung () Stahl Holz 24 Stabdübel mit d p = 4 SIA 265, Tab. 11 Lignum Dok Seite 36 K ser = 6 ρ je Schnittebene j Shittb k d für η w = 1 Seite 44

45 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht mit Berücksichtigung der effektiven Steifigkeiten sämtlicher Teile der Tragstruktur mit Berücksichtigung der Verformungen in den Anschlüssen Verformung der Verbindung theoretische Werte verfügbar l + Δl Verbindung () Stahl Holz 24 Stabdübel mit d p = 4 Lignum Dok Seite K ser,1 K ser,2 K ser = 6 ρ k d K ser,1 = K ser,2 = K ser K = = N/ mm Δl 1 Δl 1 1 = K ser, 1 1 K 2 = K ser, 2 ser Δl Δl tot tot 1 = K 2 = K ser,1 ser,tot 1 + K ser,2 1 = Seite 45

46 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht mit Berücksichtigung der effektiven Steifigkeiten sämtlicher Teile der Tragstruktur mit Berücksichtigung der Verformungen in den Anschlüssen Verformung der Verbindung theoretische Werte verfügbar M K ser,1 K ser,2 K ser,1 K ser,2 Lignum Dok Seite 36! Die Werte der Verschiebungsmodulen K ser sind häufig theoretische Werte Seite 46

47 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht Modellbildung unter Berücksichtigung der Verformungsanteile Einfluss der externen Rahmenstützen (Biegung) Einfluss der Verbindungen zur Übertragung der Vertikalkräfte (Biegung) u =?? Mögliches Berechnungsmodell EA 0 EA 0 EA 0 B K ser K ser B EA 90 K ser Z V D EA 0 EA 0 EA 0 Schnitt B B, Var. 1 Schnitt B B, Var. 2 Seite 47

48 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht Modellbildung unter Berücksichtigung der Verformungsanteile Einfluss der externen Rahmenstützen (Biegung) Einfluss der Verbindungen zur Übertragung der Vertikalkräfte (Biegung) Einfluss der Beplankung (Schubbeanspruchung) Einfluss der Scherverbindungen Konstruktion u =?? Modell B C C Schnitt C C B Z V D Schnitt B B K ser Seite 48

49 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht Modellbildung unter Berücksichtigung der Verformungsanteile das "mögliche" oder "exakte" Modell einer Holzrahmenbauwand Mögliches Berechnungsmodell Konstruktion u =?? Modell K ser,v 1 EI, GA K ser,v 2 K ser,m 1 EI, GA K ser,v 3 K ser,m 2 Z V D M V M Einfluss der "Genauigkeit" der Rechenwerte auf das Endergebnis zu beachten Seite 49

50 Die Berechnung der Holztragwerke Genauere Berechnung erforderlich oder erwünscht Modellbildung unter Berücksichtigung der Verformungsanteile das "mögliche" oder "exakte" Modell eines Anschlusses von BSP Wänden z z z Modell Konstruktion y m = 3 m = 2 m = 1 x K 1 K 2 x K 3 K 4 y b m Rechenwerte R d [kn] K ser [kn/mm] b 1 m = 1 m = 2 m = 3 m = 1 m = 2 m = Einfluss der "Genauigkeit" der Rechenwerte auf das Endergebnis zu beachten Seite 50

51 Spezielle Anforderungen an duktilen Holzkonstruktionen Tragwerke des Typs B, C et D Prinzip: Duktilität der Verbindungen sicher stellen duktiles Verhalten gegeben durch Plastifizierung des Stahles Ausschliessen mit Sicherheit jeder Möglichkeit des Sprödbruches des Holzes Herausziehen eines Querzugaufreissen Herausziehen eines Bruchim Netto Holzkeils des Holzes Holzteils querschnitt Seite 51

52 Spezielle Anforderungen an duktilen Holzkonstruktionen Tragwerke des Typs B, C et D Prinzip: Duktilität der Verbindungen sicher stellen duktiles Verhalten gegeben durch Plastifizierung des Stahles Ausschliessen mit Sicherheit jeder Möglichkeit des Sprödbruches des Holzes Anforderungen: Tabelle Tbll 11 SIA 265 für Typ (B), C und D: Mindestabstände zum Holzrand in aserrichtung und unter den Verbindungsmitteln grösser als üblich Anforderungen für D s > 3 nach Angaben aus Kapitel 6 ür die Tragwerke des Typs C und D: nach den Regeln für die jeweiligen Verbindungsmittel 7 d 10 d 10 d 14 d 10 d 14 d 15 d 15 d 7 d 10 d 7 d 14 d 7 d 14 d 12 d 14 d ohne mit Vorbohrung Stabdübel Schrauben Nägel Lignum Dok Seite 39 Seite 52

53 Spezielle Anforderungen an Anschlüsse und Verankerungen Tragwerke des Typs (A) B, C et D Prinzip: Duktilität der Verbindungen sicher stellen duktiles Verhalten gegeben durch Plastifizierung des Stahles Ausschliessen mit Sicherheit jeder Möglichkeit des Sprödbruches des Holzes Bei ider Wandbeplankung wird id"duktilität" angenommen, wenn: Verbindungsmittel: d 3 mm Beplankung: t 4d Lignum Dok Seite 26 Seite 53

54 Spezielle Anforderungen an Anschlüsse und Verankerungen Tragwerke des Typs (A) B, C et D Bemerkung und Einschränkung im all von lokalen, verträglichkeitsbedingte Querzugspannungen höhere Gefahr vom Holzaufreissen "geeignete Zusatzmassnahmen" sind zu treffen (SIA 265) Beispiele: "geringe" Gefahr grössere Gefahr Lignum Dok Seite 40 Seite 54

55 Spezielle Anforderungen an Anschlüsse und Verankerungen Tragwerke des Typs (A) B, C et D Bemerkung und Einschränkung im all von lokalen, verträglichkeitsbedingte Querzugspannungen höhere Gefahr vom Holzaufreissen "geeignete Zusatzmassnahmen" sind zu treffen (SIA 265) Beispiele: grössere Aufreissgefahr durch die Rotation im Anschluss aus der Übertragung des Biegemomentes Lignum Dok Seite 40 Seite 55

56 Spezielle Anforderungen an Anschlüsse und Verankerungen Tragwerke des Typs (A) B, C et D Prinzip: Kontaktsosse, zimmermassmässigeverbindungen Lastumkehr im Erbebenfall möglich Ausschliessen mit Sicherheit jeder Möglichkeit des Sprödbruches des Holzes Kontaktstösse: Risiko des Stauchungsbruch überprüfen mögliche Lastwechsel in den Auflager beachten in vertikaler Richtung in horizontaler Richtung Verankerungen anordnen Lignum Dok Seite 40 Seite 56

57 Spezielle Anforderungen an Anschlüsse und Verankerungen Tragwerke des Typs (A) B, C et D Prinzip: Zusatzkräfte infolge Erdbeben durch passende Anschlüsse verankern höhere Gefahr vom Holzaufreissen querzuggefährdete Bereiche stets mit Verstärkung ausbilden "geeignete Zusatzmassnahmen" sind zu treffen (SIA 265) querzug gefährdete Bereiche: infolge Lastumkehr oder zyklische Beanspruchung abhebende Auflagerkräfte infolge Erdbebenwirkung Lignum Dok Seite 40 horizontale, erdbebenbedingte, zusätzliche Kräfte bei Anschlüssen Seite 57