Zur Eigenspannungsermittlung in Holz - Mängelartikel
Mängelartikel - Cover leicht beschädigt
Mit Hilfe der Digital Image Correlation (DIC) wurde eine Methode zur Abschätzung von Eigenspannungen bei der Trocknung von Holz sowie in gekrümmten Brettschichtholzträgern entwickelt. Dazu wurde die DIC in Kombination mit dem FE-Programm ABAQUS genutzt.
In Trocknungsversuchen an Fichtenholzproben konnten während der Trocknung Spannungen in tangentialer Richtung der Jahrringe ermittelt werden. Dazu wurden die bei der Trocknung entstehenden Risse in der tangential/radial Ebene genutzt.
Mit der durchgeführten Methode wurden Spannungsspitzen gemessen, die unmittelbar vor der Rissbildung in nur kleinen Bereichen des Holzes lokal herrschen. Es konnte gezeigt werden, dass im Holz senkrecht zur Faser lokal höhere Spannungen entstehen können als erwartet. Die maximal errechnete Spannungsspitze beträgt 18,7 N/mm². Im Mittel ergibt sich ein Wert von 9,7 N/mm² tangential zur Faser, der mehr als das Dreifache der Werte aus der Literatur beträgt.
Des Weiteren wurden zeitabhängige Verformungen an gekrümmten Einzellamellen aus Fichtenholz und gekrümmten verklebten Lamellen (Brettschichtholz) aufgezeichnet. Hier konnte zeitabhängiges Kriechverhalten des Holzes gemessen werden.
In einer Versuchsreihe mit gekrümmten Brettschichtträgern aus Fichtenholz wurden Eigenspannungszustände und Relaxationen ermittelt. Dazu wurden durch die Einbringung von Schnitten in die Oberfläche die dadurch entstehenden Verformungen mittels der DIC gemessen und in Spannungen umgerechnet. Die Ergebnisse sind als qualitativ gut zu bewerten und lassen eine Relaxation bei gekrümmtem Brettschichtholz erkennen. Die Ergebnisse bestätigen in etwa die Untersuchungen anderer Forscher, dass während der Krümmung der gewählten Trägerabmessungen eine Spannungsrelaxation von ca. 20 % zu erwarten ist.
Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass sich nach dem Rückfedern die Spannungen über den Querschnitt des Trägers mit der Zeit umlagern und es bei Raumklima zumindest in den ersten drei Monaten nach Herstellung nicht zwingend zum Spannungsabbau über die gesamte Querschnittshöhe kommt.
Die durchgeführten Versuche lassen erkennen, dass der anfängliche Spannungszustand in einem Brettschichtholzträger nach DIN 1052-2008 möglicherweise unterschätzt wird. Es konnte in den Versuchen keine so zügige Relaxation festgestellt werden, wie sie in einer Berechnung nach Norm unterstellt wird.
Die entwickelte Methode kann zur Eigenspannungsermittlung eingesetzt werden. Die Absolutergebnisse sind jedoch kritisch zu betrachten, da sie Werte einer Größe annehmen die vorher nicht erwartet wurden.
Mängelartikel - Cover leicht beschädigt
Mit Hilfe der Digital Image Correlation (DIC) wurde eine Methode zur Abschätzung von Eigenspannungen bei der Trocknung von Holz sowie in gekrümmten Brettschichtholzträgern entwickelt. Dazu wurde die DIC in Kombination mit dem FE-Programm ABAQUS genutzt.
In Trocknungsversuchen an Fichtenholzproben konnten während der Trocknung Spannungen in tangentialer Richtung der Jahrringe ermittelt werden. Dazu wurden die bei der Trocknung entstehenden Risse in der tangential/radial Ebene genutzt.
Mit der durchgeführten Methode wurden Spannungsspitzen gemessen, die unmittelbar vor der Rissbildung in nur kleinen Bereichen des Holzes lokal herrschen. Es konnte gezeigt werden, dass im Holz senkrecht zur Faser lokal höhere Spannungen entstehen können als erwartet. Die maximal errechnete Spannungsspitze beträgt 18,7 N/mm². Im Mittel ergibt sich ein Wert von 9,7 N/mm² tangential zur Faser, der mehr als das Dreifache der Werte aus der Literatur beträgt.
Des Weiteren wurden zeitabhängige Verformungen an gekrümmten Einzellamellen aus Fichtenholz und gekrümmten verklebten Lamellen (Brettschichtholz) aufgezeichnet. Hier konnte zeitabhängiges Kriechverhalten des Holzes gemessen werden.
In einer Versuchsreihe mit gekrümmten Brettschichtträgern aus Fichtenholz wurden Eigenspannungszustände und Relaxationen ermittelt. Dazu wurden durch die Einbringung von Schnitten in die Oberfläche die dadurch entstehenden Verformungen mittels der DIC gemessen und in Spannungen umgerechnet. Die Ergebnisse sind als qualitativ gut zu bewerten und lassen eine Relaxation bei gekrümmtem Brettschichtholz erkennen. Die Ergebnisse bestätigen in etwa die Untersuchungen anderer Forscher, dass während der Krümmung der gewählten Trägerabmessungen eine Spannungsrelaxation von ca. 20 % zu erwarten ist.
Die Ergebnisse zeigen aber auch, dass sich nach dem Rückfedern die Spannungen über den Querschnitt des Trägers mit der Zeit umlagern und es bei Raumklima zumindest in den ersten drei Monaten nach Herstellung nicht zwingend zum Spannungsabbau über die gesamte Querschnittshöhe kommt.
Die durchgeführten Versuche lassen erkennen, dass der anfängliche Spannungszustand in einem Brettschichtholzträger nach DIN 1052-2008 möglicherweise unterschätzt wird. Es konnte in den Versuchen keine so zügige Relaxation festgestellt werden, wie sie in einer Berechnung nach Norm unterstellt wird.
Die entwickelte Methode kann zur Eigenspannungsermittlung eingesetzt werden. Die Absolutergebnisse sind jedoch kritisch zu betrachten, da sie Werte einer Größe annehmen die vorher nicht erwartet wurden.
