Key words
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Holzfeuchte, Verteilung der Holzfeuchte, Feuchteinduzierte Spannungen, Monitoring, Qualitätssicherung, Feuchtesimulation, Gebäudeklimas
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Abstract
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Die Kombination von moderner Architektur mit dem nachwachsenden Rohstoff Holz führt zu beeindruckenden und anspruchsvollen Holztragwerken mit hohen Bedürfnissen an die Planung, Produktion, Logistik, Inbetriebnahme und Nutzung. Die Ansprüche an neuzeitliche Holztragwerke steigen stetig im Hinblick auf Design, Optik, schlanke Querschnitte und grosse Spannweiten. Gleichzeitig ist die Qualitätssicherung während der Errichtung und Nutzungsphase entscheidend. Die realitätsnahe Abschätzung der Gefahren für das Holztragwerk während der Bauund Nutzungsphase wie auch die Holzfeuchteverteilung in den Holztragelementen, das Risiko der Rissbildung und die Sicherung der Formstabilität der Querschnitte ist hierbei wichtig.
Das Forschungsvorhaben konzentriert sich auf Einwirkungen aus dem lokalen Klima, der resultierenden Holzfeuchteverteilung, Formstabilität, Eigenspannungen und möglichen Rissen im Tragquerschnitt. Ziel ist es, mit neuen Forschungsergebnissen konkrete Empfehlungen für die Ausführung von Holztragwerken zu geben. Die Übertragung von entwickelten numerischen Modellen und Methoden in abgesicherte Empfehlungen für die Bemessung und Planung in der Praxis stehen im Vordergrund.
Die verwendeten und erarbeiteten Grundlagen für das Projekt bilden die Klimadaten der Schweiz, Messdaten aus Langzeitmessungen zum Nutzungsklima und dem Holzfeuchtegehalt in Tragquerschnitten, das entwickelte numerische Modell zur Abbildung der Feuchtediffusion, der Dimensionsänderung und der resultierenden internen Spannungen. Ergänzend wurden in kleinen Laborserien benötigte Materialparameter bestimmt.
Die innerhalb der Langzeitmessung erhaltenen Klimadaten und Holzfeuchtewerte wurden nach der Nutzung klassifiziert und für die Praxis entsprechend aufbereitet. Parallel wurden auch veröffentlichte Messdaten anderer Forschungsinstitute berücksichtigt. Neu stehen nun neben den allgemeinen Angaben in der SIA 265:2012 konkrete Anforderungsprofile für vielfältige Gebäudekategorien und auch Brückentragwerke zur Verfügung. Für Brückentragwerke sind noch spezielle Einflüsse, die immer noch zu Verwirrungen und offenen Fragen führten, betrachtet und bewertet worden. Die Anwendung eines Monitoringsystems zur Qualitätssicherung wird beschrieben.
Ein numerisches Modell wurde erstellt, validiert und für Parameterstudien zur Beurteilung der Querschnittsgrösse oder des Einflusses des Errichtungszeitraumes angewandt. Anhand der tatsächlich auftretenden Klimasituationen in z. B. Eishallen, Reithallen und Brückentragwerken, wurden die im Querschnitt auftretenden Dimensionsänderungen und Spannungen berechnet und bewertet.
Für die Planung der Errichtung eines Holztragwerkes werden abschliessend Hinweise zu auftretenden Feuchtebeanspruchungen und deren Auswirkungen gegeben. Die erreichten Ergebnisse geben dem planenden Ingenieur und auch Behörden, zusätzlich zu den in der SIA 265:2012 verankerten Werten, neue Richtgrössen für die Abschätzung der zu erwartenden Holzfeuchte innerhalb eines Tragwerkes im speziellen auch deren Verteilung über die Querschnittsbreite während der Errichtung und Nutzung.
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