Lehrstuhl Tragkonstruktionen

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http://hdl.handle.net/2003/165

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    Versuchstechnische und rechnerische Untersuchungen einer kreislaufgerechten Stahl-Holz-Verbunddecke im Kontext einer nachhaltigen Tragwerksplanung
    (2025) Krinitzki, Christopher; Hartz, Christian; Schmid, Volker
    Die vorliegende Arbeit umfasst die Konzeption und systematischen experimentellen, numerischen und umweltbezogenen Untersuchungen einer Stahl-Holz-Verbunddecke aus Stahltrapezprofilen mit darauf befestigten Brettsperrholzplatten, um deren Potenzial im Hinblick auf eine nachhaltige Tragwerksplanung sowie die erforderliche Dekarbonisierung des Bausektors zur Erreichung der Klimaschutzziele einordnen zu können. In diesem Zusammenhang wird zunächst die Eignung unterschiedlicher reversibler Verbindungsmittel zur Fügung der beiden Teilquerschnitte auf Basis des Herstellungsaufwandes, der Verbundsteifigkeit sowie des Versagensmechanismus mithilfe von Abscherversuchen evaluiert. Dabei stellen sich für die Ausbildung der Stahl-Holz-Verbundfuge senkrecht eingebrachte Sechskant-Holzschrauben als adäquater Kompromiss zwischen einem geringen Herstellungsaufwand, einer hohen Anfangssteifigkeit und einem duktilen Versagensverhalten sowie vorteilhaft gegenüber Blechbohrschrauben und geneigt eingebrachten Sechskant-Holzschrauben heraus. Aufbauend auf der Evaluation geeigneter Verbindungsmittel wird das Biegetragverhalten der Stahl-Holz-Verbunddecke auf Grundlage von 4-Punkt-Biegeversuchen mit 5,0m langen Probekörpern für zwei verschiedene Auflagersituationen untersucht. Sowohl die auf dem Stahltrapezprofil aufgestellte Auflagersituation als auch die ausgeklinkte Auflagerung auf der BSP-Platte ermöglichen die Einhaltung von üblichen Durchbiegungsbegrenzungen auf Gebrauchstauglichkeitsniveau. Lokale Versagensphänomene kündigen sich durch große Verformungen an und treten erst bei Flächenlasten von über 13 kN/m2 auf. Zudem sind die Spannungen und Durchbiegungen des Verbundquerschnittes analytisch mit dem im Holzbau verbreiteten .-Verfahren in guter Näherung quantifizierbar. Darüber hinaus wird das Tragverhalten der Stahl-Holz-Verbunddecke mithilfe numerischer Simulationen in Ansys abgebildet und die Wirksamkeit der Verbundtragwirkung analysiert, wobei die Implementierung der Verbundsteifigkeit auf den Ergebnissen der Abscherversuche fußt. Eine Gegenüberstellung mit den experimentellen Erkenntnissen bezeugt eine hohe Repräsentativität des FE-Modells, welches demnach für eine Parameterstudie mit anderen Spannweiten und Konfigurationen der Stahl-Holz-Verbunddecke verwendet wird, um die erforderlichen Stahl- und Holzmengen im Hinblick auf den Ressourcenbedarf zu ermitteln. Eine abschließende vergleichende Lebenszyklusanalyse mit einer Stahlbetonflachdecke, einer Holz-Beton-Verbundflachdecke und einer Brettsperrholzdecke zeigt, dass die Stahl-Holz-Verbunddecke die Grundprinzipien einer nachhaltigen Konstruktionsweise durch den Einsatz von nachwachsenden und zirkulären Materialien, einer ressourceneffizienten und demontagegerechten Ausbildung sowie einer hohen umweltbezogenen Qualität repräsentiert. Hierbei sind insbesondere das hohe Wiederverwendungs- und Recyclingpotenzial der einzelnen Bauteilkomponenten der Stahl-Holz-Verbunddecke hervorzuheben. Insgesamt ist die Stahl-Holz-Verbunddecke als leistungsstarke, flexibel planbare und sinnvolle Erweiterung bisher verwendeter Deckensysteme mit zahlreichen Stärken im Kontext einer nachhaltigen Tragwerksplanung einzuordnen.
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    Verstärkung von Mauerwerkswänden mit textilbewehrten Betonelementen zur Verbesserung der Trageigenschaften unter Erdbebenbeanspruchung
    (Lehrstuhl Tragkonstruktionen der Technischen Universität Dortmund – Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen, 2017) Wertenbroch, Axel; Ötes, Atilla; Maurer, Reinhard
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    Zum Tragverhalten von mehrschichtigen Glaselementen mit integrierten Funktionsträgern am Beispiel von Glaslamellen mit eingebetteten Hologrammen
    (2008-05-14T09:10:21Z) Topp, Thomas; Ötes, Atilla; Müller, Helmut F. O.
    Glasfassaden werden neben den originären Aufgaben der Belichtung und des Gebäudeabschlusses, in zunehmendem Maße mit weiteren Funktionen ausgestattet. Die dafür notwendigen Funktionselemente sind überwiegend als Folien ausgebildet und in die Funktionsschichten von Verbundgläsern integriert. Es entstehen mehrschichtige Funktionsgläser mit einem Potenzial für Verbundtragwirkung. Die sichere Identifizierung dieses Tragverhaltens im Hinblick auf eine wirtschaftliche Dimensionierung für größere Spannweiten ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Auf Basis von Scher- und Biegeversuchen wird ein Schubmodul ermittelt und anschließend rechnerisch verifiziert. Des Weiteren werden Konzepte für die konstruktive Auslegung der Gläser und ihrer Halterungen entwickelt. Neben der Berücksichtigung der Verbundeigenschaften bietet auch die Nutzung der funktionsbestimmten Formgebung erhebliche Tragreserven. Dies zeigen experimentelle und rechnerische Untersuchungen an Lamellen aus gebogenem Glas und an Lamellen mit einem tragfähigen hybriden Glas-Stahl-Querschnitt. Die in dieser Arbeit dargelegten Untersuchungen wurden an Glaslamellen mit eingebetteten lichtlenkenden Hologrammfolien (holographisch-optische Elemente - HOE) durchgeführt. An diesem Beispiel eines Funktionsverbundglas-Aufbaus wird das Potenzial gezeigt, welches in der Synthese von Funktions- und Tragelementen liegt. Weiterhin werden konkrete Anforderungen an die konstruktive Durchbildung dargestellt.
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    Numerical simulation of contact problems - traditional timber joints under monotonous loading
    (Universität Dortmund, 2000-05-16) Schober, Kay-Uwe
    A numerical simulation on rafter-tie beam-connections in traditional roofs under monotonous loading is presented. A comparison was made to tests performed at Dresden University of Technology (DE). A step-by-step procedure was adopted to simulate the semi-rigid behaviour of the connection with point-to-surface contact elements. The results show good correspondence with typical material characteristics. To increase the load carrying capacity further studies with fibreglass fabrics reinforced joints were considered.