Update NDS 2018 für Brettsperrholzbemessung

Neuregelung 1: Formatkonvertierungsfaktor, K_F (nur LRFD) - Abschnitt 10.3.10

Der Formatkonvertierungsfaktor K_F wird in Tabelle 10.3.1 [1] näher erläutert. Dieser Wert wird in Betracht gezogen, wenn die Rollschubkraft F_s mit LRFD allein berechnet wird. Der Faktor passt den ASD-Referenzbemessungswert an den LRFD-Referenzwiderstand an. Vorher war der Faktor mit 2,88 im NDS von 2015 angesetzt. In der Version von 2018 wurde dieser Wert zu 2,00 korrigiert.

Das Zusatzmodul RF-LAMINATE wurde angepasst, um den neuen K_F-Faktor mit 2,00 zu berücksichtigen, wenn mit ANSI/AWC NDS-2018 und LRFD bemessen wird.

Formatkonvertierungsfaktor KF bei Bemessung nach NDS 2018 und LRFD in RF-LAMINATE

Neuregelung 2: Auftretende Biegesteifigkeit für Durchbiegungsberechnungen - Abschnitt 10.4.1

Die NDS 2018 legt in Abschnitt 10.4.1 [1] fest, dass die Durchbiegung einer Brettsperrholzplatte sowohl die Auswirkungen der Biegung als auch der Schubverformung beinhalten muss. Die Norm empfiehlt darüber hinaus, die effektive Biegungssteifigkeit EI_eff zu reduzieren, um die Schubverformung als eine Funktion der Plattenlast sowie Lagerbedingungen, Geometrie, Spannweite und effektive Schubsteifigkeit zu berücksichtigen. Die für Schubverformung angepasste Steifigkeit wird als die auftretende Biegesteifigkeit (EI)_app bezeichnet und kann nach Gleichung 10.4-1 [1] berechnet werden. Diese Gleichung weicht etwas von der Norm von 2015 ab.

In RFEM und RF-LAMINATE ist es nicht möglich (EI)_app zu berücksichtigen, da der Anpassungsfaktor der Schubverformung  K_s für jede Platte mit Tabelle 10.4.1.1 [1] bestimmt werden muss. K_s hängt sowohl von den Lastbedingungen (d.h. gleichmäßig verteilte Last, Linienlast in der Feldmitte, Linienlast an Viertelpunkten usw.) als auch der Einspannung ab (d.h. fest, gelenkig, freitragend usw). Diese Variablen gehören nicht unbedingt zu den Kategorien, die in Tabelle 10.4.1.1 definiert sind, aber beinhalten u.U. eher mehrere unterschiedliche Lastbedingungen oder Einspannungen. Daher gibt es bei RF-LAMINATE einen anderen und genaueren Ansatz, um die Effekte der Schubverformung zu berücksichtigen.

RF-LAMINATE wendet die Laminattheorie an, um die effektive Schubsteifigkeit einer BSP-Platte zu berechnen. Die gesamte Steifigkeitsmatrix für jede Platte besteht aus mehreren Steifigkeitseingaben, die Biegung und Torsion, Schub, Membrane und Exzentrizität beinhalten, zusammen mit den D₄₄ and D₅₅-Eingaben, die sich speziell auf Schubsteifigkeit beziehen.

Schubsteifigkeitseingaben D44 und D55 in der gesamten Steifigkeitsmatrix der BSP-Platte:

Allgemeine technische Bestimmungen [2] schlagen vor, um die effektive Schubsteifigkeit zu berechnen, dass man die Schubsteifigkeit reduziert, indem ein Schubkorrekturfaktor κ in x- und y-Richtungen der Platte angesetzt wird. Effektive Schubsteifigkeit = κGA
mit
κ = Schubkorrekturfaktor
G = Schubmodul
A = Querschnittsfläche

Für ein typisches homogenes Material hat der Schubspannungsverlauf eine Parabelform, wenn der Querschnitt des Elements betrachtet wird. Ein κ-Wert von 5/6 oder 0,8 wird typischerweise für dieses homogene Material verwendet. Wenn man sich jedoch den Schubspannungsverlauf einer BSP-Platte anschaut, ist keine Parabelform mehr sichtbar und das Material wird nicht mehr als homogen, sondern als isotrop betrachtet. Daher kann der Faktor 0,8 nicht verwendet werden. Es gibt einige Schätzungen für den Schubkorrekturbeiwert für BSP-Platten, die von der Anzahl an Querlagen abhängig sind.

Schätzungen Schubspannungsverlauf und Schubkorrekturfaktor

In RF-LAMINATE wird der Schubkorrekturfaktor indirekt berücksichtigt, wenn die D₄₄- und D₅₅-Steifigkeitsmatrixeinträge nach der Grashofschen Integralformel [3] berechnet werden.

Die Werte der Steifigkeiten D₄₄, D₅₅ werden durch die folgenden Gleichungen angegeben, wobei l die durchschnittliche Länge der Linien ist, die die Fläche als eine "Box" umgeben.

Die Einträge D₄₄ und D₅₅, die automatisch in RF-LAMINATE berechnet wurden, werden nun die erforderlichen Schubsteifigkeitsreduzierungen berücksichtigen. Die gleiche Steifigkeitsmatrix wird weiter in RFEM benutzt, um die Plattendurchbiegungen zu berechnen. Daher sind die Forderungen des NDS 2018, sowohl Biegung als auch Schubverformungen für Durchbiegungsberechnungen nach Abschnitt 10.4.1 zu berücksichtigen, erfüllt, indem ein exakterer Ansatz der Laminattheorie vorgenommen wird, anstatt die Effekte der Schubverformung durch Reduzierung der effektiven Biegesteifigkeit zu schätzen.