Schwingungstechnische Optimierung von Holz- und Holz-Beton-Verbund-Decken:

Entwicklung von Bemessungs- und Konstruktionsregeln auf der Grundlage eines kalibrierten FEM-Modells und unter Berücksichtigung des Dissipations-Potentials unterschiedlicher Deckenaufbauten

TU München, Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde das Schwingungs- und Dämpfungsverhalten von Holz- und Holz-Beton-Verbunddecken untersucht, mit dem Ziel den vorhandenen Wissenstand zu ergänzen und auf dieser Basis Konstruktions- und Bemessungsregeln für den sicheren und wirtschaftlichen Gebrauchstauglichkeitsnachweis zur Verfügung zu stellen.

Die Ergebnisse wurden durch parallel laufende Messungen (in situ und Labor), Literaturrecherchen und FEM-Berechnungen erarbeitet.

Messungen in situ sind erforderlich, um die Ergebnisse aus Labormessungen auf reale Bauwerke übertragen zu können. Mit mehr als 100 in-situ-Messungen in geeigneten Objekten wurde die ursprünglich geplante Anzahl von 30-50 deutlich überschritten. Bei fast allen Messungen wurde eine mehr oder weniger starke Abweichung der gemessenen von der berechneten Eigenfrequenz festgestellt und zwar so, dass die gemessene Frequenz deutlich größer war als die berechnete. Mögliche Ursachen, wie z. B. unberücksichtigte steifigkeitserhöhende Einflüsse des statischen Systems, wie zusätzliche Steifigkeit des Estrichs, elastische Einspannungen, Halterung des freien Randes, Trennwände und Drempel (Aussteifung, Kopplung, Zwischenstützung) wurden durch Laboruntersuchungen oder FEM-Analysen untersucht und quantifiziert.

Ein weiterer Vorteil von Laboruntersuchungen resultiert aus der Möglichkeit, die Querschnittswerte und Materialeigenschaften (E, m) genau zu ermitteln. Auf der Grundlage der durchgeführten Literaturrecherche, der in-situ-Messungen und der FEM-Analyse wurde der Versuchsaufbau für die Laboruntersuchungen konzipiert. Die durchgeführten Versuche im Labor umfassen Untersuchungen an einer Holzbalkendecke und an zwei Brettstapeldecken in Kombination mit unterschiedlichen Ausbaukonstruktionen sowie die Untersuchungen zur Biegesteifigkeit und zur Materialdämpfung von Ausbaukonstruktionen. Über den ursprünglich geplanten Untersuchungsumfang hinaus, wurde eine über zwei Felder durchlaufende Brettstapeldecke mit Kragarm untersucht. Abweichend zum beantragten Versuchsprogramm wurde keine dritte Rohkonstruktion in Form von Holz-Beton-Verbund untersucht, da diese Decken in den in-situ-Messungen immer eine gute Beurteilung ihres dynamischen Verhaltens aufwiesen und die im großen Deckenversuchsstand realisierbare Spannweite von 5 m die in situ erzielten Ergebnisse nicht weiter ergänzt.

Zur Systemkontrolle des FEM-Modells wurden die Messergebnisse aus den Labormessungen eingearbeitet. Die FEM-Analysen ermöglichten eine detailliertere Überprüfung der Einflüsse der Lagerungsbedingungen, der Masse und der Längs- und Querbiegesteifigkeiten auf das Gesamtsystem. Die Berechnungsergebnisse wurden wiederum mit den Messergebnissen aus der Labormessung und zum Teil mit den Messergebnissen aus den in-situ-Messungen verglichen.

Ergebnis des durchgeführten Vorhabens sind Konstruktions- und Bemessungsregeln, die es Tragwerksplanern und ausführenden Firmen ermöglichen, den Nachweis des Schwingungsverhaltens von Holzdecken unter üblicher Wohn- und Büronutzung zu führen. Durch die Bereitstellung von Konstruktions- und Bemessungsregeln für den Nachweis des Schwingungsverhaltens im Rahmen des Gebrauchstauglichkeitsnachweises der DIN 1052 sowie des Eurocode 5 werden die Wirtschaftlichkeit und die Planungssicherheit der KMU (Planer und ausführende Firmen) und gleichzeitig die Attraktivität des Baustoffes Holz erhöht.

Die Untersuchungen wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e.V. (DGfH) und den Internationalen Verein für Technische Holzfragen (iVTH) gefördert. Förderkennzeichen: 15283 N

Der vollständige Bericht kann bestellt werden bei:
Internationaler Verein für Technische Holzfragen e. V.
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig

Zuletzt geändert am: 2015-11-30 10:42:56 UTC
Quelle: https://ivth.org/de/publikationen/aif-berichte/aif-15283-n/

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