Modellierung des zeit- und feuchteabhängigen Materialverhaltens zur Untersuchung des Langzeittragverhaltens von Druckstäben aus Holz

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In der Arbeit wird ein umfassendes Materialmodell für Holz entwickelt, das zeit- und feuchteabhängiges Verhalten sowie Streuungen der mechanischen Eigenschaften berücksichtigt. Die zeitabhängige Feuchteverteilung im Stabquerschnitt wird durch Diffusionsanalyse erfasst. Das Materialverhalten wird in viskoelastische, mechano-sorptive, nichtlineare und feuchtebedingte Verformungen unterteilt. Die Modellierung erfolgt mittels rheologischer Modellkörper und empirischer Formulierungen, wobei ein additiver Ansatz positive Ergebnisse zeigt. Nachsimulierte Kriechversuche belegen die Effizienz des Modells. Zur Beschreibung des Materialversagens wird ein Formänderungsenergiedichte-Kriterium verwendet. Das Materialmodell wird für umfangreiche Simulationen von Druckstäben unter Dauerlast im Wechselklima der Nutzungsklasse 2 angewendet. Zunächst werden die Druckstäbe mit zulässigen Dauerlasten beansprucht, die später zur Ermittlung von Dauertraglasten gesteigert werden. Die Untersuchungen variieren Schlankheit, Sortierklasse und Querschnittsgröße. Die Ergebnisse zeigen, dass die zulässigen Lasten bei Dauerbeanspruchung für alle Schlankheiten kritisch sind. Bei schlanken Druckstäben richtet sich die Dauertraglast nach dem Langzeitstabilitätsverhalten, während das Verhalten von gedrungenen Stützen durch nichtlineares Kriechen bestimmt wird und schwieriger abzuschätzen ist. Verbesserungsvorschläge zur aktuellen Bemessungssituation werden unter