Das Langzeitverhalten von Rippendeckenelementen in Holz-Mischbauweise | Theoretische und experimentelle Untersuchungen

Abstract

Der Einsatz von Verbunddecken und -trägern in Holz-Mischbauweise hat in den letzten Jahren zugenommen. Immer öfter werden Projekte mit einem wesentlichen Anteil an Holz-Beton- Verbundelementen (HBV) realisiert. In Anbetracht dieser Tatsache wird es immer notwendiger die Forschung auf diesem Gebiet weiter voran zu treiben. Da HBV-Konstruktionen normativ kaum geregelt sind, gilt es umso mehr Forschungsprojekte zu realisieren. Diese Arbeit soll einen Beitrag zur weiteren Erforschung des Langzeitverhaltens von Rippendeckenelementen in Holz-Mischbauweise (Holz-Beton-Verbund sowie Holz-Beton-Stahl-Hybridverbund) leisten. Zeitabhängige plastische Verformungen, oft als Kriechen und Schwinden bezeichnet, wirken sich über die Einsatzdauer eines Bauteils wesentlich auf die Verformungen des Tragwerks aus. Das unterschiedliche Langzeitverhalten der einzelnen Verbundpartner in der Holz-Mischbauweise bewirkt ein komplexes Gesamtverhalten des Verbundbauteils. In dieser Arbeit wird eingangs die Holz-Beton-Verbundtechnologie dem Leser näher gebracht, wobei hier der Schwerpunkt auf den Möglichkeiten zur Sicherstellung des Verbunds und der damit einhergehenden Übertragung des Längsschubs zwischen den Verbundpartnern Holz und Beton liegt. Die Verbundtheorie und die Funktionsweise eines elastisch nachgiebigen Holz-Beton-Verbunds werden erläutert und wesentliche Parameter zur Charakterisierung des Verbundverhaltens aufgezeigt. Bevor sich die vorliegende Arbeit mit dem Langzeitverhalten auseinandersetzt, werden noch Ansätze zur Berechnung von HBV-Decken und -Trägern zum Zeitpunkt t =

The application of composite slabs and beams in timber-hybrid-construction increased significantly within the last years. Multistory buildings with an essential share of timber-concrete-composite elements (TCC) are being planned more frequently than ever before. Therefore it is needed to initiate more investigations in this area of research. Especially because TCC-designs are not standardized. The present publication is meant to achieve a contribution to the further exploration of the long-term behavior of composite slabs and beams in timber-hybrid-construction (timber-concretecomposite and timber-concrete-steel-composite). Time-dependent plastic effects, also known as creep and shrinkage, have a tremendous effect on a structural components deformations during its life-cycle. Because of the different time-dependent behavior of timber, concrete and steel, the long-term behavior of timber-hybrid-constructions is very elusive. At the beginning of the current publication TCC-technologies are described with the focus on the different possible connection systems to connect timber with concrete in a TCC and therefore transmit longitudinal shear forces. The composite theory and mechanical functionality of resiliently connected TCCs is elucidated and essential parameters to characterize the composite behavior are shown. Before dealing with the long-term behavior some approaches to calculate the short-time behavior of TCC-slabs and beams are introduced. The currently valid but virtually non-existent standardization of the long-term behavior of TCCs is discussed and insights of past publications with regards to the current standardization are summarized. After explaining the time-dependent behavior of timber and concrete solely, according to the materials corresponding Eurocodes, different computational models to calculate the long-term behavior of TCC-slabs and beams are shown. Ahead of the current publication long-term experiments of timber-concrete composite and timber-concrete-steel composite beams have been performed over the course of the Sparkling Science research project called Prefabricated ripped slab systems in hybrid-composite-construction on behalf of the Department of Structural Design and Timber Engineering from the Viennna University of Technology in cooperation with the Camillo Sitte Academy. Initially those long-term experiments are described in this publication and afterwards they will be recalculated using the computational models for long-term TCC calculations shown before. The recalculations are made with the assistance of a 3D-FE-software, a Vierendeel model and a spreadsheet program. Following this, a case study will be made to investigate the effects of important parameters and different design methods. The results of the different computational models and beams are summarized and compared to each other in order to emphasize each computations and construction methods advantages and disadvantages.