Einführung
Als praktisches Anwendungsgebiet von Holz – Beton – Verbundbalken ist insbesondere die Sanierung von Wohnbauten mit Holzbalkendecken zu sehen. Solche Deckenkonstruktionen sind in fast allen vor 1914 errichteten Wohngebäuden vorzufinden. Bedingt durch Änderungen des statischen Systems, durch Nutzungsänderungen oder gestiegene Anforderungen an die bauphysikalischen Eigenschaften (Schallschutz, Brandschutz) und an die Gebrauchstauglichkeit (Durchbiegung, Schwingungen) wird bei der Instandsetzung solcher Decken einerseits
eine Erhöhung der Masse und andererseits eine Erhöhung der Tragfähigkeit und Steifigkeit notwendig. Eine praktikable und effiziente Lösung stellt das Aufbringen einer mineralischen Tragschicht auf die Ebene über den Balken unter Gewährleistung
eines schubkraftübertragenden Verbundes dar. Der Gedanke einer Verbundkonstruktion die Materialien entsprechend ihrer besonderen Eigenschaften einzusetzen, wird dadurch Rechnung getragen. Die untenliegenden Holzbalken werden vorrangig auf Biegezug
und die obere Tragschicht aus Estrich oder Beton auf Biegedruck beansprucht. Um eine Schubkraftübertragung zwischen den beiden Querschnitten zu erzeugen, bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Die Holzbalken können entlang ihrer Längsachse vor dem Aufbringen des Estrich mit Schrauben oder Nagelplatten versehen werden welchen später in den Estrich hineinragen und so den punktuellen und somit partiellen Verbund herstellen. Einfluss auf die Fähigkeit, die Schubkraft zu übertragen, haben der Winkel
unter dem die Schrauben eingebracht werden und die Anordnung. Eine ähnliche Wirkung haben in den Holzbalken eingebrachte Ausfräsungen, welche mit dem mineralischen Gemisch zugesetzt werden und so eine schubkraftübertragende Verbindung erzeugen. Solche Beton- oder Estrichnocken werden mit Betonstabstahl, der ähnlich wie die Schrauben in den Balken eingebaut wird, bewährt.
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Inhaltsverzeichnis
- 1. Einführung
- 2. Das Modell
- 2.1. Die Finite – Elemente – Methode und das ANSYS Programmsystem
- 2.2. Der Preprocessor
- 2.2.1. Die Elementtypen
- 2.2.2. Die Variablen
- 2.2.3. Die Modellgenerierung
- 2.3 Das Lösungsmodul
- 2.3.2. Die Randbedingungen
- 2.3.3. Die Lasten
- 2.3.4. Die Lösung
- 2.4. Der Postprocessor
- 3 Vergleich der Ergebnisse
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Finite-Elemente-Modells zur Analyse des Trag- und Verformungsverhaltens von Verbundquerschnitten, die aus einer mineralischen Tragschicht, einem Holzbalken und Verbindungsmitteln, wie Schrauben, bestehen. Das Modell soll in der Lage sein, Verbundträger mit verschiedenen geometrischen und materialspezifischen Eigenschaften abzubilden und zu untersuchen.
- Modellierung von Verbundträgern mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode
- Analyse des elastischen Beanspruchungs- und Verformungsverhaltens
- Untersuchung des Einflusses der Verbindungen zwischen Holz und mineralischer Schicht
- Anwendung des ANSYS Programmsystems für die FE-Modellierung
- Vergleich der Ergebnisse mit Lösungen eines numerischen Verfahrens
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel gibt eine Einleitung in das Thema Verbundquerschnitte, insbesondere im Kontext der Sanierung von Wohnbauten mit Holzbalkendecken. Die Notwendigkeit einer Erhöhung der Tragfähigkeit und Steifigkeit solcher Decken sowie die Vorteile einer Verbundkonstruktion werden erläutert.
Kapitel zwei beschäftigt sich mit dem entwickelten Finite-Elemente-Modell. Zunächst wird die Finite-Elemente-Methode und das ANSYS Programmsystem vorgestellt. Die Funktionsweise des Preprocessors, die Auswahl der Elementtypen, die Definition von Variablen und die Modellgenerierung werden detailliert beschrieben. Anschließend folgt eine Erklärung des Lösungsmoduls, einschließlich der Definition von Randbedingungen, Lasten und der Lösung des Gleichungssystems.
Das dritte Kapitel widmet sich dem Vergleich der Ergebnisse des FE-Modells mit den Lösungen eines numerischen Verfahrens.
Schlüsselwörter
Verbundquerschnitte, Finite-Elemente-Methode, ANSYS Programmsystem, Holz-Beton-Verbund, Tragverhalten, Verformungsverhalten, Modellentwicklung, numerische Verfahren, Randbedingungen, Lasten, elastisches Verhalten.
- Arbeit zitieren
- Gordon Geissler (Autor:in), 2001, Verbundquerschnitte aus mineralischer Tragschicht und Holz - Erstellung eines FE-Modells zur Ermittlung charakteristischer Verformungen und Spannungen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/1034
