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Nachweis der Tragfähigkeit im Holzbau

Wie eingangs erwähnt, resultiert in der Regel aus der größten Beanspruchung auch die größte Auslastung der Bauteile. In den meisten europäischen sowie amerikanischen Normen ist die Festigkeit der Hölzer jedoch abhängig von der Lasteinwirkungsdauer und der Holzfeuchte. Daher kann es durchaus vorkommen, dass eine Lastkombination maßgebend wird, die betragsmäßig nicht die größte Beanspruchung liefert. Deswegen muss man darauf achten, die maßgebenden Lastkombinationen zu finden. In Bild 01 wird dies grafisch veranschaulicht.

图片 01 - Influence of the Load Duration on the Design Value of the Strength

Ed = Bemessungswert der Beanspruchung
Rd = Bemessungswert der Festigkeit
t = Einwirkungsdauer
g = Ständige Last
s = Schneelast
w = Windlast

Fall 1:
Maßgebende Lastkombination = g + s + w 
Begründung: 从g + s + w加载最接近曲线R d

Fall 2:
控制负荷组合= g
原因: 从g加载最接近曲线R d

案例3:
控制负荷组合= g + s
原因: 从g + s加载最接近曲线R d

案例4:
控制负荷组合= g + s
原因: 从g + s加载超过曲线Kurve R d →E d > R d

负载持续时间的影响在[1]中用修正系数k mod考虑 。 在[2]中 ,这种情况用C D因子(ASD)和λ因子(LRFD)来管理。 瑞士标准[3]简单地定义与所述因子ηM上的强度的负荷持续时间的影响,并因此是所有动作是相同的;因此,图01在这种情况下无效。

木结构的适用性极限状态设计

当执行适用性极限状态设计时,如果考虑了不利动作的所有偏转比,则发生最大偏转。 根据[1] ,必须分析以下变形,例如德国和奥地利附件:

  • 弹性初始变形w inst
    由特征组合组成
  • 最终变形w fin
    由特征初始变形和准永久组合的蠕变比组成
  • 最终变形w fin,net
    由准永久性初始变形和准永久组合的蠕变比组成。 它也是根据其他国家的特征初始变形计算的,但根据德国和奥地利附件,这被认为太“严格”。

[2]中 ,没有明确说明必须使用哪些载荷工况来确定可维护性的载荷组合。 它被称为普遍接受的建筑工程标准。 在这种情况下,IBC(国际建筑规范) [4]可用于确定治理负荷组合(见第1604.3章)。 仅考虑蠕变在[2]中解释。 与其他欧洲标准相比,IBC分别考虑了与变形有关的行为。 极限值仅来自施加的载荷,雪或风的变形以及在自重+施加载荷的情况下蠕变的情况。

根据[3] ,必须分析以下限制状态:

  • 罕见的设计情况
    由特征初始变形和准永久组合的蠕变比组成
  • 频繁的设计情况
    由频繁的初始变形和准永久组合的蠕变比组成
  • 准永久性设计情况
    由准永久性初始变形和准永久组合的蠕变比组成

考虑RFEM和RSTAB中的负载持续时间,木材湿度和蠕变

为了考虑负载持续时间,木材湿度和蠕变,RFEM和RSTAB包含单独的标准来对载荷工况及其组合进行分类。 “木材”按相关标准添加。

图片 02 - Special Settings in Timber Construction in the General Data

在相关标准的属性中,可以设置标准特定设置,例如爬行系数的定义。 因此,进行必要的设置以创建负载组合。

图片 03 - Selecting the Creeping Coefficient

要在设计期间考虑负载持续时间的影响,在创建负载情况时会定义相关的负载持续时间。

图片 04 - Load Duration Assignment for the Load Cases

它会在设计模块(RF- / TIMBER Pro,RF- / TIMBER AWC,RF-LAMINATE等)中自动接管并分配给各个负载组合。

图片 05 - Load Duration Assignment for the Individual Load Combinations

然后确保每个负载组合的最终极限状态设计总是在所容纳的负载情况的最短负载持续时间内执行。

对于可维护性极限状态,相关设计情况的极限值在相应的附加模块的一般数据中分配。 如果手动生成荷载组合,而不使用自动荷载组合,则也必须手动完成分配。

图片 06 - 适用性极限状态的设计状态分配

可以在标准的设置中或在相关设计情况的国家附录的设置中调整极限值。

图片 07 - 变形分析的极限值

参考

[1]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; EN 1995-1-1:2010-12
[2]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[3]   SIA 265:2012: Holzbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 2012.
[4]   2018 International Building Code (IBC)

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