Record #638097

DFG project G:(GEPRIS)564881048

Systematische Entwicklung von Spannungsfeldmodellen zur Bestimmung der Traglast von Schraubenverbindungen in Holzbauteilen auf Basis der Plastizitätstheorie

Coordinator	Professor Dr.-Ing. Timo Claus
Grant period	2025 -
Funding body	Deutsche Forschungsgemeinschaft
	DFG
Identifier	G:(GEPRIS)564881048

Note: Die Vielfalt an Materialien und Verbindungstechniken im Holzbau hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Die Tragfähigkeit von Verbindungen wird oft empirisch oder durch individuelle Berechnungsansätze und Berechnungsparameter sowie Korrekturbeiwerte ermittelt. Einheitliche Bemessungsverfahren, auch für sehr ähnliche Versagensmechanismen, existieren häufig nicht. Bei der Bemessung von stiftförmigen Verbindungsmitteln nach Eurocode 5 und der Schubfeldbemessung wird im Holzbau bereits der untere Grenzwertsatz der Plastizitätstheorie angewendet. Darüber hinaus wurden von (Tanadini, 2023) erste allgemeine Formulierungen zur Ermittlung der Traglasten von Holzverbindungen unter Bestimmung der Fließbedingungen aus verschiedenen Versagensfällen abgeleitet. Mit Hilfe der Spannungsfeldmodelle konnten dann die Traglasten für formschlüssige Holzverbindungen mit unterschiedlichen Geometrien ermittelt werden. Zum anderen wurde in den letzten Jahren vom Antragsteller eine Messschraube mit einem kontinuierlichen faseroptischen Sensor (DFOS) entwickelt (Claus et al., 2022). Mit Hilfe dieser Messschrauben kann die Verbundspannung entlang von Schrauben experimentell sehr exakt bestimmt werden. Es konnte gezeigt werden, dass unter zusätzlichen Druckspannungen aus einem zweiachsigen Spannungszustand stets höhere Verbundspannungen übertragen werden. Dies zeigt, dass die Tragfähigkeit von Vollgewindeschrauben stark von den äußeren Randbedingungen, wie z.B. der Anordnung von direkten oder indirekten Auflagern, abhängen kann. Diese Effekte werden derzeit bei der Bemessung von Schraubenverbindungen nicht berücksichtigt. Ziel des vorgestellten Projektes ist es, die Wirkungsweise von Vollgewindeschrauben und Holzverbindungen besser zu verstehen und einen allgemeingültigen Ansatz zur Bestimmung der Tragfähigkeit von Verbindungen im Holzbau auf Basis der Plastizitätstheorie zu entwickeln. Das Berechnungsverfahren kann zur Beschreibung spezifischer Phänomene bei unterschiedlichen Werkstoffen verwendet werden. Es steht damit im Gegensatz zur Entwicklung von Einzeltheorien für Einzelphänomene, wie sie derzeit in der Normung und in bauaufsichtlichen Zulassungen zu finden sind. Mit Hilfe der experimentellen Ergebnisse aus dem Verbundverhalten von Vollgewindeschrauben und numerischen Vergleichsrechnungen mit linearer Finite-Elemente-Modellierung (FEM) unter Auswertung der Spannungstrajektorien sollen Systematiken zur Konstruktion von Spannungsfeldern für anisotrope Holzwerkstoffe entwickelt werden. Hierbei soll insbesondere die Ausbildung der Spannungsknoten, die Lastausbreitung und die Einleitung der Spannungsfelder im Bereich von Schrauben (Verbund) oder direkten Auflagern betrachtet werden. Abschließend soll die Traglast aus den Spannungsfeldern mit Hilfe der aufgestellten Fließbedingungen aus den Versagensmechanismen für das anisotrope Werkstoffverhalten von Holz ermittelt werden.

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Record created 2025-09-12, last modified 2025-09-18

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