@phdthesis{Jahreis,
  author    = {Jahreis, Markus},
  title     = {Zur Entwicklung von Polymerverguss-Kopplungselementen f{\"u}r den Holzbau},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3945},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190731-39458},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {229},
  abstract  = {Den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bilden die konstruktive Entwicklung und die wissenschaftliche Untersuchung des Tragverhaltens von Kopplungselementen f{\"u}r den Ingenieur¬holzbau. Die neu entwickelten Verbindungen bestehen bevorzugt aus Stahlteilen mit Gewindeanschluss und werden mit einem Polymerverguss im Holz verankert. Die Kopplungselemente gestatten die einfache montagegerechte Verbindung von Holzbauteilen untereinander oder zu anderen Bauweisen. Sie nehmen die Zug- oder Drucklast axial auf und gew{\"a}hrleisten eine leistungsf{\"a}hige und schlupf¬freie Verbindung zum Holz. F{\"u}r den Verguss wird ein mineralisch gef{\"u}lltes Epoxidharz mit sehr guten Klebeeigenschaften gegen{\"u}ber Holz und den meisten {\"u}blichen Baustoffen verwendet. Im Holz werden f{\"u}r die Verankerung der Kopplungselemente Bohrungen vorgesehen, die sich sowohl aus technologischen Gr{\"u}nden als auch f{\"u}r eine gleichm{\"a}ßige Spannungsverteilung vorteilhaft erweisen. Der Durchmesser der Bohrung ist gegen{\"u}ber dem Verbindungselement deutlich gr{\"o}ßer, wodurch die Verbindungsfl{\"a}che zum Holz bei konstanter L{\"a}nge ansteigt. Die Vergr{\"o}ßerung der Fugen zwischen dem Verbindungselement und der Holzwandung von 7 mm auf 17 mm f{\"u}hrt bei konstanter Einbindetiefe und gleichem Durchmesser des Verbin¬dungsmittels zu einer Laststeigerung von {\"u}ber 20 \%. Die gr{\"o}ßere Vergussfuge gew{\"a}hrleistet dar{\"u}ber hinaus eine Vergleichm{\"a}ßigung der Spannungen innerhalb der Verbindung, den Ein¬satz von frei geformten Verbindungselementen und eine Vereinfachung der Herstellung. Die Kopplungselemente sind f{\"u}r den Einsatz in Zug- oder Druckst{\"o}ßen ebenso geeignet wie f{\"u}r biegesteife Anschl{\"u}sse axial verbundener Biegetr{\"a}ger oder Rahmenecken. Sie k{\"o}nnen werkseitig im Holzbauteil vorgesehen oder als direkte Verbindung auf der Baustelle vergossen werden. F{\"u}r die Baupraxis wird durch den Einsatz des schwindarmen Verguss-materials mit hoher Klebewirkung eine Bandbreite an Anwendungen vom Toleranzausgleich {\"u}ber Schubbewehrung bis zum Druck-, Zug- oder Biegeanschluss geboten.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lehmann,
  author    = {Lehmann, Martin},
  title     = {Investigations of the Loadbearing Behaviour of Timber Bending Beams Reinforced Using Prestressed CFRP-Lamellas},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2456},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150916-24566},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {164},
  abstract  = {The refurbishment of old buildings often goes hand in hand with an increase in both the dead and live loads. The latter, combined with the higher safety factors, often make the reinforcement of the old structures necessary. Most reinforcement methods involve transforming a structural timber member into a composite beam. Composite sections have a long tradition in timber construction. In the early days, multiple timber beams were connected with interlocking tooth and wooden shear connecters, which resulted in an elastic connection. Although historical timber structures are frequently upgraded, no method has yet been established and fully accepted by all stakeholders such as owners, builders, architects, engineers and cultural heritage organisations. Carbon fibre-reinforced polymers (CFRP) have already shown their efficiency in structural reinforcement especially in concrete structures. Moreover, previous studies have shown that CFRP has the potential to meet the expectations of all parties involved. In order to reach the service-limit state, a high amount of carbon fibres has to be used, or considering the cost of reinforcement, prestress has to be applied. However, prestressing often goes hand-in-hand with delaminating issues. The camber method presented here offers an efficient solution for prestressing timber bending members and overcoming the known obstacles. In the method proposed, the timber beam is cambered using an adjustable prop at midspan during the bonding of the CRFP-lamella to the lower side of the bending member. After curing the adhesive, the prop is removed and the prestressed composite beam is ready to be used. The prestress introduced in the system is not constant, but has a triangular shape and peaks at midspan, where it is used the most. The prestress force, which declines towards the end of the beam, leads to a constant shear stress over the whole length of the reinforcement,avoiding a concentrated anchorage zone. An analytical calculation model has been developed to calculate and design prestressed timber- bending members using the camber method. Numerical modelling, using a multi-surface plasticity model for timber, confirmed the results from the analytical model, and clearly reduced delaminating issues, comparing very favourably to traditional prestressing methods. The experimental parametric study, including the determination of the short-term loadbearing capacity of structural-sized beams, showed agreement with the analytical and numerical calculation. The prestressed reinforcement showed a benefit of nearly 50\% towards the ultimate-limit state and up to 70\% towards the service-limit state. Calculations revealed that the use of high modulus CFRP allows even higher benefits, depending on the configurations and requirements. The long-term design of the prestressed composite beam was investigated by extending the analytical model. The creep of the timber leads to a load transfer from the timber towards the CFRP, and therefore increases the benefit towards the ultimatelimit design. Applying high modulus CFRP-lamellas allows for a complete utilisation of the design capacity of timber and carbon fibre-reinforced polymer. The thorough investigation conducted demonstrated that the camber method is an efficient technique for prestressing and reinforcing timber-bending members. Furthermore, the calculation model presented allows for a safe design and estimation of long-term behaviour.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Simon2008,
  author    = {Simon, Antje},
  title     = {Analyse zum Trag- und Verformungsverhalten von Straßenbr{\"u}cken in Holz-Beton-Verbundbauweise},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1358},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081022-14216},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2008},
  abstract  = {Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Weiterentwicklung und Adaption der Holz-Beton-Verbundbauweise auf den Straßenbr{\"u}ckenbau zu leisten. Dabei stehen differenzierte Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten hybrider Holzbr{\"u}ckentragwerke sowie die Entwicklung geeigneter Verbundelemente im Vordergrund. Um die Einf{\"u}hrung dieser innovativen Bauweise in der Praxis zu unterst{\"u}tzen, werden Bemessungs- und Konstruktionshinweise erarbeitet. Aufbauend auf eine Analyse des derzeitigen Forschungs- und Entwicklungsstandes auf dem Gebiet des Holz-Beton-Verbundbaus erfolgt die Untersuchung des Trag- und Verformungsverhaltens von Holz-Beton-Verbundbr{\"u}cken anhand einer umfangreichen Parameterstudie. Dabei wird der Einfluss verschiedener Geometrie- und Steifigkeitsparameter auf die Tragf{\"a}higkeit und Gebrauchstauglichkeit von Holz-Beton-Verbundbr{\"u}cken quantifiziert. Spezielle Untersuchungen dienen der Evaluation der Erm{\"u}dungssicherheit und der Ermittlung der Steifigkeitsdegradation unter Langzeitbeanspruchung auf der Basis einer realit{\"a}tsnahen Abbildung des differenten zeit- und klimaabh{\"a}ngigen Tragverhaltens der Verbundbaustoffe. Praxisgerechte Empfehlungen f{\"u}r die optimierte konstruktive Durchbildung hybrider Holzbr{\"u}ckentragwerke fassen die Ergebnisse der Parameterstudie zusammen. Aus den Parameteranalysen leitet sich ein Anforderungsprofil bez{\"u}glich der Steifigkeit und Tragf{\"a}higkeit geeigneter Verbundelemente f{\"u}r den Straßenbr{\"u}ckenbau ab. Das Tragverhalten von drei ausgew{\"a}hlten Verbundelementtypen, welche diesem Profil entsprechen, wird anhand systematischer Scherversuche unter Kurzzeit-, Langzeit- und dynamischer Belastung analysiert. Aufbauend auf diese Testreihen werden weiterf{\"u}hrende umfangreiche Versuchsserien mit dem Verbundelement D{\"u}belleiste zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte und zur Analyse des Gesamttragverhaltens vorgestellt. In Auswertung der umfangreichen Bauteilversuche und rechnerischer Simulationen auf der Basis Finiter-Elemente-Modelle wird ein Bemessungskonzept erarbeitet und die Eignung des Verbundelementes D{\"u}belleiste f{\"u}r den Einsatz im Hybridbr{\"u}ckenbau nachgewiesen.},
  subject      = {Hybridbauweise},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grosse2005,
  author    = {Grosse, Marco},
  title     = {Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.734},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20060215-7725},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2005},
  abstract  = {In der Arbeit wird ein r{\"a}umliches Materialmodell f{\"u}r den anisotropen Werkstoff Holz vorgestellt. Dessen Leistungsf{\"a}higkeit wird durch Verifikationsrechnungen und die Simulation eigener Versuche aufgezeigt. In diesen Versuchen wurde das Tragverhalten spezieller Schubverbindungselemente der Brettstapel-Beton-Verbundbauweise untersucht. Die Kombination eines Brettstapels mit einer schubfest angeschlossenen Betonplatte ist eine vorteilhafte M{\"o}glichkeit, Schnittholz mit geringem Querschnitt effektiv in biegebeanspruchten Bauteilen einzusetzen. Es werden die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zu den Schubverbindungselementen Flachstahlschloss und Nutverbindung vorgestellt. Diese zeichnen sich durch eine {\"u}ber die gesamte Plattenbreite kontinuierliche {\"U}bertragung der Schubkraft per Kontaktpressung aus. Vor allem in Brettstapel-Beton-Verbunddecken werden somit ein sehr hoher Verschiebungsmodul sowie eine eminente Tragf{\"a}higkeit erreicht. Um mit numerischen Strukturanalysen die in den Versuchen beobachteten Versagensmechanismen ad{\"a}quat abbilden und realistische Prognosen f{\"u}r das Tragverhalten von Bauteilen oder Verbindungen treffen zu k{\"o}nnen, muss das physikalisch nichtlineare Verhalten aller beteiligter Baustoffe in die Berechnungen einbezogen werden. Im Rahmen der Dissertation wurde ein auf der Plastizit{\"a}tstheorie basierendes Materialmodell f{\"u}r Nadelholz hergeleitet und in das FE-Programm ANSYS implementiert, welches die Mikrostruktur des Holzes als verschmierendes Ersatzkontinuum erfasst. Anhand des anatomischen Aufbaus des inhomogenen, anisotropen und porigen Werkstoffs werden die holzspezifischen Versagensmechanismen und die daraus abgeleiteten konstitutiven Beziehungen erl{\"a}utert. Das ausgepr{\"a}gt anisotrope Tragverhalten von Holz ist vor allem durch erstaunliche Duktilit{\"a}t bei Stauchung, spr{\"o}des Versagen bei Zug- und Schubbeanspruchung und enorme Festigkeitsunterschiede in den Wuchsrichtungen gekennzeichnet. Die Auswirkungen der gr{\"o}ßtenteils unabh{\"a}ngig voneinander auftretenden, mikromechanischen Versagensmechanismen auf die Spannungs-Verformungsbeziehungen wurden durch die Formulierung ad{\"a}quater Ver- resp. Entfestigungsfunktionen in Abh{\"a}ngigkeit der Beanspruchungsmodi erfasst. Das dem Materialmodell zu Grunde liegende mehrfl{\"a}chige Fließkriterium ber{\"u}cksichtigt die Interaktion aller sechs Komponenten des r{\"a}umlichen Spannungszustandes. Die durchgef{\"u}hrten Verifikations- und Simulationsberechnungen belegen, dass der erarbeitete Ansatz sowohl zur Bewertung des Tragverm{\"o}gens als auch zur Beurteilung von Riss- bzw. Sch{\"a}digungsursachen von Holzbauteilen eingesetzt werden kann. Die numerische Simulation er{\"o}ffnet neue, bisher wenig beachtete M{\"o}glichkeiten zur Untersuchung komplexer Holzstrukturen sowie Anschlussdetails und wird sich auf Grund der Aussagekraft und Flexibilit{\"a}t auch im Ingenieurholzbau mehr und mehr gegen{\"u}ber ausschließlich experimenteller Untersuchung durchsetzen.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {de}
}
@misc{Huesken2005,
  author    = {H{\"u}sken, G{\"o}tz},
  title     = {Das nichtlineare Tragverhalten von Holz bei longitudinaler Druckbeanspruchung oberhalb der Proportionalit{\"a}tsgrenze},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.408},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-4085},
  year      = {2005},
  abstract  = {F{\"u}r die Implementierung in einem Materialmodell wird die Festigkeitsentwicklung bei faserparalleler Druckbeanspruchung untersucht und in einer entsprechenden numerischen Formulierung wiedergegeben. Im Zuge einer mathematischen Formulierung der Festigkeitsentwicklung werden die umfassenden Versagensmechanismen bei longitudinaler Druckbeanspruchung unter verschiedenen Aspekten umfassend untersucht. Dazu werden eigene Druckversuche unter Voll- und Teilfl{\"a}chenbelastung ausgewertet. Eine Auswertung der Druckversuche erfolgte anhand von Kraft- und Wegmessdaten aus einer induktiven bzw. photogrammetrischen Verformungsmessung. Im Rahmen der Versuchsauswertung wird der Einfluss des Lasteinleitungsbereiches und dessen Auswirkung auf die Festigkeitsentwicklung sowie das Verformungsverhalten oberhalb der Proportionalit{\"a}tsgrenze in den Bereichen inner- und außerhalb der sich ausbildenden Stauchschicht untersucht. In diesen Betrachtungen wird auch das Materialverhalten nach Erreichen der H{\"o}chstlast und die damit einhergehende Entfestigung auf ein gleichbleibendes Niveau mit einbezogen. Von großem Interesse ist hierbei, ob die Versagensvorg{\"a}nge w{\"a}hrend der Entfestigungsphase Einfluss auf das Verformungsverhalten des gesamten Probek{\"o}rpers haben oder auf einen lokalen Bereich beschr{\"a}nkt sind.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lehmann2004,
  author    = {Lehmann, Steffen},
  title     = {Untersuchungen zur Bewertung von Verbundbauteilen aus Brettstapelelementen im Fl{\"a}chenverbund mit mineralischen Deckschichten},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.239},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20041216-2479},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2004},
  abstract  = {Zur Verbindung des fl{\"a}chigen Bauteils Brettstapelelement mit mineralischer Deckschicht sind bisher kaum geeignete einfachste Fugenausbildungen untersucht. Bei dieser biegebeanspruchten hybriden Verbundkombination bietet das zugbeanspruchte Holz und die druckbeanspruchte mineralische Deckschicht im Verbund ein g{\"u}nstigeres Biegetragverhalten und verbessert im Vergleich zum reinen Brettstapeldeckenelement dessen Eigenschaften. F{\"u}r die Steifigkeit und die Tragf{\"a}higkeit der Verbundkonstruktion ist die Ausbildung der Verbundfuge, die effektive {\"U}bertragung der Schubkraft ausschlaggebend. Die vom Verfasser der Arbeit durchgef{\"u}hrten Versuche haben gezeigt, dass der Einsatz alternativer Verbundfugenausf{\"u}hrungen grunds{\"a}tzlich m{\"o}glich ist. Mit diesem Wissen scheint neben dem Einsatz nachgiebiger Verbindungsmittel auch die Heranziehung, Erfassung und Optimierung des Fl{\"a}chen- sowie Reibungsverbundes zwischen fl{\"a}chigen Holzelementen und mineralischen Deckschichten eine effiziente und sichere Fugenausbildung darzustellen. F{\"u}r weiterreichende und genauere Aussagen, sind neben der versuchstechnischen Abkl{\"a}rung der Wirksamkeit m{\"o}glicher chemischer als auch mechanischer Modifikationen der Holzoberfl{\"a}che in der Verbundfuge computergest{\"u}tzte Kurzzeit- sowie auch Langzeituntersuchungen zur Absch{\"a}tzung der M{\"o}glichkeiten und Zuverl{\"a}ssigkeit des Fl{\"a}chenverbundes zwischen Brettstapelelement und mineralischer Deckschicht unabdingbar gewesen. Als Deckschichtvarianten kamen Normalbeton, Zementestrich, Anhydritestrich und Geopolymerbeton zur Anwendung. Es konnte durch eine statistische Auswertung im Resultat ein Gesamt{\"u}berblick {\"u}ber das Tragverhalten von hybriden Verbundelementen mit mineralischen Deckschichten und spezieller Oberfl{\"a}chenbehandlung des Holzes gegeben werden. Dabei wirkten sich die Vorteile bei der Nutzung des Fl{\"a}chenverbundes vor allem auf den Gebrauchszustand des Bauteils aus. Die Steifigkeit des Verbundbauteils wurde durch den Fl{\"a}chenverbund erh{\"o}ht und es wurden damit g{\"u}nstigere Voraussetzungen f{\"u}r den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit vor allem bei Spannweiten {\"u}ber 5,0 m erzielt. Die Untersuchungen zeigen die grundlegende Anwendbarkeit f{\"u}r Brettstapel im Fl{\"a}chenverbund mit mineralischen Baustoffen.},
  subject      = {Holzbau},
  language  = {de}
}