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Open Access
Lateral torsional buckling of glulam beam-columns : axial compression and bending verification
(2024) Töpler, Janusch; Kuhlmann, Ulrike; Schänzlin, Jörg
Open Access
Modeling the long-term behavior of structural timber for typical serviceclass-II-conditions in South-West Germany
(2010) Schänzlin, Jörg; Kuhlmann, Ulrike (Prof. Dr.-Ing.)
Creep deformation influences the serviceability limit state as well as the ultimate limit state of timber structures. In order to consider this time-dependent behavior, creep coefficients and rheological models have been developed by various researchers. Comparing the rheological models, quite different temporal deformations are evaluated for a duration of load of 50 ears. In order to find the model, which is most suitable to the situation in the region of Tübingen, South-West Germany, the existing deformations of several beams in roof structures in opened, protected but not heated buildings are measured. By loading the structure the elastic global stiffness of the particular element is determined. So creep coefficients can be evaluated, which should have been used by the engineer in order to get the existing deflection fter 50 years. Within the region of Tübingen, on average a creep coefficient of 2.23 was found based on these measurements. However, the standard deviation of 0.97 is quite large. For the numerical evaluation of the time-dependent behavior Toratti’s model is modified, so that it matches the measured deformations. This modified model is verified by an additional set of measurements in the region of Breisgau-Hochschwarzwald, where the influence of the snow on the creep coefficient has to be taken into account. However, the application of the modified model takes too much time due to the numerical solutions of the single time steps. By means of a case study, functions are fitted to the results of the models in order to develop “simple” functions for the determination of the creep coefficient with respect to the main influences. The creep deformation influences the ultimate limit state especially in composite structures or elements subjected to compression. For this reason, the influence of the increased creep strain is approximated for columns, in order to reach the same safety level as proposed in the current regulations in DIN 1052. Additionally, the design procedure for timber-concrete-composite structures is modified in order to consider the increased creep coefficients.
Open Access
Zum Langzeitverhalten von Brettstapel-Beton-Verbunddecken
(2003) Schänzlin, Jörg; Kuhlmann, Ulrike (Prof. Dr.-Ing.)
Durch die Verbindung von Brettstapelelementen mit einem Aufbeton werden mehrere Vorteile gegenüber reinen Stahlbeton- oder Holzdecken erzielt. So verbessert man durch die Brettstapel-Beton-Verbunddecken im Vergleich zu einer reinen Holzdecke die Tragfähigkeit, die Steifigkeit und den Brand- und Schallschutz. Im Vergleich zu einer reinen Stahlbetondecke wird das Eigengewicht deutlich reduziert und der Anteil der regenerativen Materialien erhöht. Um diese Vorteile nutzen zu können, muß sowohl das Kurzzeit- als auch das Langzeitverhalten dieser Verbunddecken rechnerisch erfaßbar sein. Im Gegensatz zum Kurzzeitverhalten läßt sich das Langzeitverhalten aufgrund der üblichen Vernachlässigung des rheologischen Verhaltens der am Verbund beteiligten Werkstoffe nicht ausreichend genau bestimmen. So werden u.a. das Schwinden beider Werkstoffe, die Auswirkungen der Verbundtragwirkung auf die Kriechzahlen, der Einfluß des zeitlichen Ablaufs des Kriechens und die gegenseitige Beeinflussung der Materialfeuchte bisher nicht berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Langzeitverhalten durch die Kombination der rheologischen Modelle des Holzes, des Betons und der Verbindungsmittel unter Berücksichtigung der Nachgiebigkeit in der Verbundfuge, der Nichtlinearität des Betons und des Last-Verformungsverhaltens der Verbindungsmittel ermittelt. Um den Berechnungsablauf zu verifizieren, werden neben den Vergleichen mit Versuchen aus der Literatur und dem Vergleich mit [Fragiacomo 2000] sowohl Messungen der Dehnungen und Verformungen von insgesamt acht Verbunddecken während der Bauphase eines Mehrfamilienhauses in Tübingen als auch zwei Langzeitversuche durchgeführt. Durch die Variation der Umgebungsbedingungen stellt sich heraus, daß das Schwinden des Betons nicht vernachlässigt werden kann. Darüber hinaus führt eine schwankende Luftfeuchte zu großen Zunahmen der mittleren Verformung, während Temperaturschwankungen die mittlere Verformung kaum beeinflussen. Hinsichtlich der maßgebenden Zeitpunkte ergibt sich, daß neben den bisher berücksichtigten Zeitpunkten t = 0 und t = 00 der Zeitpunkt t = 3 bis 7 Jahre insbesondere für den Nachweis der Tragfähigkeit der Verbunddecke maßgebend werden kann. Werden allerdings die erforderlichen Abmessungen der Verbunddecke aus Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweis miteinander verglichen, zeigt sich, daß in den meisten Fällen insbesondere die Begrenzung der Durchbiegung der maßgebende Nachweis für die Dimensionierung der Verbunddecken darstellt. Um diese Einflüsse in der Bemessung zu berücksichtigen, wird die Berechnungsmethode von Verbundträgern mit nachgiebig zusammengesetzten Teilquerschnitten nach [DIN 1052 1988] bzw. [Eurocode 5 1994] derart erweitert, daß spannungslose Dehnungen, die z.B. durch Schwinden oder unterschiedliche Temperaturausdehnung hervorgerufen werden, erfaßt werden können. Um die Auswirkungen der Verbundtragwirkung zu bestimmen, wird eine analytische Lösung der Verbundkriechzahlen entwickelt. Als weitere Vereinfachung werden die Verbundkriechzahlen statistisch ausgewertet und Pauschalwerte angegeben, so daß eine schnelle und einfache Bemessung ermöglicht wird. Damit kann das Langzeitverhalten und insbesondere die zeitabhängige Verformung von Brettstapel-Beton-Verbunddecken erfaßt werden, so daß nun Holz in Bereichen wie z.B. Mehrfamilienhaus-, Verwaltungs- und Bürobau angewandt werden kann, die dem bisherigen Holzbau verschlossen sind.