scia.d.timber - Holzbemessung

Das Modul Holznachweise bietet ein interaktives, halbautomatisiertes Werkzeug zur Bemessung von Holzstrukturen gemäß EN 1995-1-1. Überprüfungen im GZT und GZG sind für Massivholz und Brettschichtholz verfügbar.

Vorteile

• Holzelemente werden in einer grafischen 3D-Modellierungs- und -Bemessungsumgebung bemessen. Ihr Tragverhalten und mögliche Interaktionen mit Strukturteilen aus anderen Werkstoffen werden präzise erfasst.
• Zur Bemessung können sowohl lineare Analysen als auch Analysen nach Theorie II. Ordnung mit anfänglichen Imperfektionen verwendet werden. Korrekturen an den Werkstoffeigenschaften werden je nach ausgewähltem Analysetyp wie in der Norm vorgeschrieben berücksichtigt.
• Die Bemessung erfüllt die Vorschriften von Eurocode 5 und die unterstützten nationalen Anhänge. Zusätzliche kompatible Ergänzungsdokumente (NCCI-Dokumente) wurden implementiert, um den Umfang der ausgeführten Überprüfungen zu vergrößern.
• Multi-Threading und effiziente Routinen verbessern die Rechenleistung des Moduls Holznachweise.
• Spannungs- und Stabilitätsnachweise werden im GZT ausgeführt. Mit einer integrierten Optimierungsfunktion können die Querschnittbemaßungen zur Erfüllung von Kriterien des GZG optimiert werden.
• Knicklängen können automatisch ermittelt werden:
• aus der Verformungsantwort der Gesamtstruktur im Falle von Biegeknicken (Druck);
• gemäß Eurocode 5 für Biegedrillknicken (Biegen), auch unter Berücksichtigung des Lastanwendungspunkts (stabilisierende oder destabilisierende Last).
• Beulwerte für das Biegeknicken können aus der Stabilitätsanalyse ermittelt werden.
• Sofortige und endgültige Durchbiegungen werden auf Höhe des GZG kontrolliert und berücksichtigen Kriechen.

Anwendungsbereich

• Überprüfungen werden für Trägerelemente aus Massivholz oder Brettschichtholz unterstützt. Die Elemente (Träger, Stützen usw.) können prismatisch, gekrümmt oder verjüngt sein.
• Holzklassen werden in der Werkstoffbibliothek bereitgestellt: gemäß EN 338 für Massivholz und gemäß EN 14080 für Brettschichtholz. Weitere Holzklassen können vom Benutzer hinzugefügt werden.
• Die Querschnitt-Bibliothek enthält Standardformen, die direkt verwendet oder angepasst werden können.
• Beim Ausführen der Analyse nach Theorie II. Ordnung wird die Steifigkeit von Holzelementen (E-Modul und G-Modul) automatisch gemäß Kapitel 2.2.2. von EN 1995-1-1 gemindert.
• Die folgenden nationalen Anhänge werden unterstützt: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Großbritannien, Irland, Italien, Luxemburg, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Rumänien, Schweden, Slowakei, Slowenien, Tschechische Republik.
• Zusätzlich zu den Regeln aus EC5 wurden die folgenden NCCI-Dokumente befolgt, um den Umfang der Nachweise zu vergrößern:
  • Structural timber design to Eurocode 5, Blackwell Publishing Ltd, 2007
  • Handbook on structural timber design to Eurocode 5 rules including strength capacity tables for structural elements, Coford, 2006
  • Design and perpendicular to grain tensile stress in double-tapered glulam beams, Wallin & Dalholm Digital AB, 2010

Nachweise

Holz ist ein Werkstoff, dessen Festigkeit und Verformung durch Umweltbedingungen beeinflusst werden. Eurocode 5 befasst sich explizit mit dieser Besonderheit. Die in der Norm spezifizierten Änderungensbeiwerte werden berücksichtigt:

• kmod: modifiziert die Festigkeitseigenschaften für den Feuchtegehalt je nach Nutzungsklasse und Lastdauer.
• kh: Höhenbeiwert; modifiziert die Festigkeit je nach Querschnittgröße.
• ksys: Festigkeitskorrekturbeiwert, der die gleichzeitige Wirkung von in gleichmäßigen Abständen liegenden Bauteilen, Komponenten oder Zusammenbauten berücksichtigt, die mit einem ununterbrochenen Lastverteilungssystem verbunden sind (z. B. mit einer Decke).
• kdef: korrigiert die Steifigkeit und die Durchbiegungen für den Feuchtegehalt je nach Nutzungsklasse.

Im Grenzzustand der Tragfähigkeit werden die folgenden Überprüfungen ausgeführt:

• Querschnittsnachweise: Überprüfung der Spannung für die vorhandenen Schnittgrößen: Zug, Druck, Biegen, Schub, Torsion. Interaktionsnachweise werden ebenfalls ausgeführt. Dies basiert entweder auf den Spezifikationen der Normen (für Biegen und Druck) oder auf den Angaben in anderen Veröffentlichungen (kompatible Ergänzungsdokumente; NCCI; für doppeltes Biegen, Schub und Torsion).
• Außerdem wird eine umfassende Prüfung des Drucks lotrecht zur Faserrichtung des Trägers ausgeführt, die sowohl die Kontaktlänge als auch die Breite berücksichtigt.
• Stabilitätsnachweise: Nachweis des Beulversagens, beispielsweise für Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken sowie für gleichzeitige Beanspruchung durch Druck und Biegen. Einige dieser Nachweise können übersprungen werden, wenn eine Analyse nach Theorie II. Ordnung mit anfänglichen Imperfektionen ausgeführt wird.
• Knickfelder werden unabhängig von der Art der Aufteilung der einzelnen Träger gehandhabt: Ein Trägerelement kann über mehrere Felder reichen; ein Feld kann aber auch mehrere Träger enthalten.

• SCIA Engineer kann die Beulwerte (Knicklänge gegenüber Feldlänge) automatisch aus der Verformungsantwort der Struktur, der Steifigkeit des Bauteils und der Steifigkeit der verbundenen Bauteile ermitteln.
• Für verjüngte Träger gemäß 6.4.2 werden besondere Regeln unterstützt.
• Für gekrümmte Träger gemäß 6.4.3 werden besondere Regeln unterstützt.

Im Grenzzustand der Gebrauchsfähigkeit werden die folgenden Überprüfungen ausgeführt:

• Kontrolle der sofortigen Durchbiegungen
• Kontrolle der endgültigen Durchbiegungen: Diese werden mit dem Verformungsbeiwert kdef zur Berücksichtigung von Kriechen ermittelt.

Protokoll

Das Modul Holznachweise bietet eine interaktive Benutzeroberfläche für die Erstellung von Berichten, in denen die Bemessungsergebnisse in verschiedenen Formen bereitgestellt werden:

• Die Diagramme zum Ausnutzungsgrad mit Farbcodierung in der 3D-Szene ermöglichen ein schnelles Identifizieren von Problemen in der Struktur.
• Das Bemessungsergebnis für alle Bauteile lässt sich als Kurzausgabe oder Ergebnistabelle in tabellarischer Form drucken.