Anwendung der Bruchmechanik auf Verbindungen mit Holz [online]

Martin Schmid
2002
Die Tragfähigkeit von Verbindungen des Holzbaus mit mechanischen Verbindungsmitteln wird oft durch Ausbildung eines spröden Bruchs bestimmt. Vor Auftreten des Sprödbruches kann häufig ein stabiles Risswachstum beobachtet werden. Aufgrund dieser makroskopischen Beobachtungen wurde ein bruchmechanisches Modell entwickelt, mit dessen Hilfe die Bedingungen für das Auftreten eines Sprödbruches in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften, der Geometrie der Verbindung und der Beanspruchung
more » ... t werden können. Dieses mechanische Modell wird durch empirisch entwickelte Ergebnisse anderer Untersuchungen bestätigt. Demnach ist für das Auftreten eines Sprödbruches insbesondere die Verformungsfigur des stiftförmigen Verbindungsmittels maßgebend. Die Bruchmechanik verwendet Beanspruchungs- und Widerstandsgrößen, die bei den klassischen Versagenshypothesen nicht benötigt werden. Aufgrund der Struktur des Holzes, seines ausgeprägten orthotropen Materialverhaltens und seiner Inhomogenität ist die Verwendung von Energiefreisetzungsraten günstiger, als das bei anderen Werkstoffen häufiger angewandte Konzept der Spannungsintensitätsfaktoren. Ebenfalls bedingt durch die Struktur des Werkstoffes kann die mechanische Abbildung der Prozesszone in Anlehnung an Dugdales Modell erfolgen. Die kritische Energiefreisetzungsrate als Widerstandsgröße wurde für elf Holzarten und einen Holzwerkstoff mit Hilfe des Teilentlastungsverfahrens ermittelt. Es zeigten sich signifikante Unterschiede, die auf den mikroskopischen Aufbau der verschiedenen Gattungen und die verschiedene Struktur des Holzwerkstoffes zurückzuführen sind. Versuche mit Verbindungen bestätigen den Einfluss der ermittelten Energiefreisetzungsraten auf die Tragfähigkeit bei Auftreten eines Sprödbruchs. Das entwickelte Verfahren zur Bestimmung der Energiefreisetzungsraten und die bruchmechanischen Modelle können auf weitere Holzarten und Holzwerkstoffe angewendet werden. Eine Optimierung des Anschlussbereiches von Holzarten und Holzwerkstoffen mit hoher Energiefreisetzungsra [...]
doi:10.5445/ir/7222002 fatcat:vof2wkcgvfbnhdcsgrnrsfu4om