Description succincte
(Allemand)
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Stossartige Belastungen von Bauteilen im Ingenieurholzbau sind planmässig eher selten und kommen z.B. bei Fahrzeuganprall an Brückenpfeilern oder Leitplanken zum Tragen. Im Kulturbau werden Steinschlag- und Lawinenschutzeinrichtungen ebenfalls stossartig belastet. Tragende Fussböden,
Gerüstbretter und –balken sowie Fangwände stellen Bauteile dar, welche häufig durch herunterfallende Gegenstände oder durch Personen, welche auf diese springen bzw. abstürzen, auf Schlagbiegung beansprucht werden.
Bei einer Bemessung von Bauteilen gegen stossartige Belastungen gibt es zwei verschiedene Wege. Für gewisse Lasten, beispielsweise Fahrzeuganprall, sind statische Ersatzlasten in den relevanten Normen angegeben. Die Bemessung erfolgt analog einer statischen Bemessung, wobei auf der
Widerstandsseite wegen der geringen Einwirkungsdauer erhöhte Bemessungswerten angesetzt werden können. Bei speziellen Bauteilen, (z.B. Spenglergänge von Gerüsten) muss der Tragwiderstand gegen eine solche Belastung durch Versuche nachgewiesen werden. Konkrete Daten über den Schlagbiegewiderstand von Bauteilen aus Nadelholz stehen jedoch weder in Normen - noch in der Literatur zur Verfügung.
Vor diesem Hintergrund wurde das Projekt "Schlagbiegebeanspruchung von Bauteilen aus Schweizer Fichtenholz" lanciert. Mit dem Fokus auf den Bauteilen Kanthölzer und (Gerüst-) Bretter wurde ein entsprechendes Versuchsprogramm erstellt. Ziel war es dabei, auf der Basis einer grösseren Anzahl
von Versuchen Daten über den Schlagbiegewiderstand der Bauteile zu ermitteln und somit Hinweise für eine entsprechende Bemessung geben zu können.
Der Schlagbiegewiderstand wurde grundsätzlich in Form der Schlagbiegefestigkeit und in Form der Bruchschlagarbeit ermittelt. Im Gegensatz zu Versuchen mit fehlerfreien Kleinproben welche zumeist mit Pendelschlagwerken ausgeführt werden, können grössere Proben praktisch nur in
Fallgewichtanlagen getestet werden. Schlagbiegeversuche in instrumentierten Fallgewichtanlagen sind verglichen mit statischen Versuchen zwar relativ einfach auszuführen, allerdings ist die Versuchsauswertung schwierig. Daher war ein wichtiger Faktor die Versuchs- und Messtechnik. Basierend auf Versuchen mit Kleinproben in einem instrumentierten Pendelschlagwerk wurde eine bestehende Fallgewichtanlage so modifiziert, dass auf Basis der Messung der Kraft bzw. der Beschleunigung sowie der Messung des Wegs des Pendelhammers/Fallgewichts zwei unabhängige Messverfahren zur Bestimmung der Bruchschlagarbeit verfügbar waren.
Es wurden insgesamt ca. 750 Versuche durchgeführt, wovon für 168 Kleinproben, 373 Kantholzabschnitte und 180 Brettabschnitte auswertbare Daten ermittelt werden konnten. Die Kleinproben dienten praktisch ausschliesslich der Ermittlung der idealen Messkonfiguration. Für die mit Brettern und Kanthölzern gemachten Versuche lassen sich die Ergebnisse wie folgt zusammenfassen:
• Die Daten der angewandten Messmethoden korrelierten gut.
• Die Schlagbiegefestigkeiten lagen im Mittel um etwa 27% über der statischen 3-Punkt
Biegefestigkeit. Die Schlagbiegefestigkeit ist abhängig von der Rohdichte, dem (dynamischen) EModul, der Holzfeuchte, dem Schlankheitsgrad, der Federsteifigkeit, der statischen Biegefestigkeit und dem Vorhandensein von Ästen im Bruchquerschnitt.
• Die Bruchschlagenergien der Kanthölzer und Bretter lagen höher als die publizierten und in den
Versuchen erzielten Werte für fehlerfreie Kleinproben.
• Die Bruchschlagenergie ist abhängig von der Rohdichte, dem (dynamischen) E-Modul, der Holzfeuchte, der statischen Brucharbeit und dem Vorhandensein von Ästen im Bruchquerschnitt. • Es wurden Hinweise zu Bemessungsmöglichkeiten gegeben. Für Bauteile, welche ähnliche Eigenschaften und Abmessungen aufweisen, wie die in den Versuchen verwendeten Probekörper, lässt sich deren möglicher Schlagbiegewiderstand auf dem Mittelwert-, Minimum- oder 5%-Quantilniveau gut abschätzen. Eine allgemein gültige Bemessungsregel kann jedoch nicht angegeben werden.
• Mit Hilfe von Berechnungen auf Basis der Versuchsergebnisse konnte gezeigt werden, dass die Ausführung eines Spenglergangs bestehend aus einer Lage herkömmlicher Gerüstbretter nicht den geltenden Anforderungen entspricht.
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