Konstruktionssoftware für Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (TCC) nach Eurocode 5 | Engineering Platform
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Der neue Standard für den europäischen Holzbau
Bodenkonstruktionen aus Holz-Beton-Verbund (TCC) finden zunehmend Beachtung, da Ingenieure nach Lösungen suchen, die die Nachhaltigkeit von Holz mit der Steifigkeit und Masse von Beton verbinden. Durch die Verbindung einer Betonplatte mit Holzplatten mittels mechanischer Verbindungselemente können TCC-Systeme die strukturelle Steifigkeit, das Schwingungsverhalten und die Tragfähigkeit im Vergleich zu reinen Holzböden deutlich verbessern.
Trotz dieser Vorteile ist die Planung von Holz-Beton-Verbunddecken nach wie vor komplex. Das Tragverhalten hängt vom Zusammenspiel zwischen Holz, Beton und den Schubverbindungen ab, die die Kräfte zwischen den beiden Materialien übertragen. Dieses Zusammenspiel muss sorgfältig untersucht werden, um die Biegesteifigkeit, die Verteilung der inneren Kräfte und das Langzeitverhalten genau vorhersagen zu können.
Im Rahmen der Eurocodes werden TCC-Systeme in der Regel unter Anwendung der EN 1992-1-1 – Eurocode 2 (Betonbau) in Verbindung mit der EN 1995-1-1 – Eurocode 5 (Holzbau) bemessen. Da Verbunddecken aus Holz und Beton nicht unter die vereinfachten „Deemed-to-Satisfy“-Bestimmungen fallen, stützen sich Ingenieure häufig auf analytische Ansätze wie die Gamma-Methode oder die erweiterte Gamma-Methode, um die partielle Verbundwirkung zu modellieren und die Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit sowie die Leistungsfähigkeit der Verbindungen zu überprüfen.
Die Europäische Ingenieurplattform für die Bemessung von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (TCC)
Unsere Plattform führt eine Prüfung der Bemessung von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (TCC) gemäß Eurocode 5 durch. Das Berechnungsmodul umfasst:
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Die am schnellsten wachsende Plattform für Holzspezifikationen
Wichtigste Konstruktionsmöglichkeiten bei Holz-Beton-Verbundkonstruktionen (TCC)
Überblick über Holz-Beton-Verbundsysteme
Holz-Beton-Verbundsysteme (TCC) verbinden Holzbauteile mit einer Betonplatte, die mittels mechanischer Befestigungselemente verbunden sind. Das Zusammenspiel der Materialien erhöht die Steifigkeit, Tragfähigkeit und Schwingungsdämpfung im Vergleich zu reinen Holzbodensystemen.
Mit dem SPEC Toolbox -Rechner für Holz-Beton-Verbundkonstruktionen können Ingenieure Verbundbodensysteme analysieren, die aus folgenden Komponenten bestehen:
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CLT-Holzplatten
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Stahlbetonplatte
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Schräggewundene Schraubverbinder
Der Rechner berechnet:
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konkrete Kapazität
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Holzverarbeitungskapazität
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Anschlusskapazität
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Biegeverhalten von Verbundwerkstoffen
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Durchbiegungsverhalten
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Schwingungsverhalten
Die strukturelle Wechselwirkung zwischen den Holz- und Betonschichten wird mithilfe mechanischer Verbindungselemente und der Theorie der Verbundträger modelliert, wodurch eine realistische Vorhersage des Systemverhaltens ermöglicht wird.
Für die Eurocode-Region verwendet der Rechner die folgenden Normen:
Gestaltungsrichtlinien
-
EN 1992-1-1:2004 – Eurocode 2: Bemessung von Betonkonstruktionen
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EN 1995-1-1:2004 – Eurocode 5: Bemessung von Holzbauwerken
Code wird geladen
-
EN 1991:2002 – Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke
Diese Normen legen die in der Analyse verwendeten Materialmodelle, Sicherheitsfaktoren und Nachprüfungsverfahren fest.
Geometrie und Komponenten
Ein Holz-Beton-Verbundboden besteht aus zwei tragenden Hauptkomponenten:
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CLT-Holzplatte
-
Betonplatte
Die Betonplatte widersteht Druckkräften und erhöht die Biegesteifigkeit, während die Holzplatte in erster Linie Zugspannungen aufnimmt.
Die Systemgeometrie wird definiert durch:
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Aufbau einer CLT-Platte
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Dicke der Betonplatte
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Verstärkungsparameter
-
Steckerabstand
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Spannweite
Diese Parameter bestimmen die Gesamtsteifigkeit und das Tragverhalten des Bodensystems.
Die CLT-Platte wird durch manuelle Eingabe der Schichten definiert, wobei der Benutzer Folgendes festlegt:
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Schichtdicke
-
Faserausrichtung
-
Holzgüteklasse
-
Stapelkonfiguration
Dies ermöglicht die Modellierung benutzerdefinierter CLT-Konfigurationen.
Die Betonschicht wird wie folgt definiert:
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Betonklasse
-
Betondicke
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Zementart
-
relative Luftfeuchtigkeit
Diese Parameter beeinflussen die Steifigkeit und das Langzeitverhalten des Verbundsystems.
Zu den Bewehrungsparametern gehören:
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Festigkeit der Bewehrung
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Stangendurchmesser
-
Bewehrungsabstand
Diese Werte werden zur Rissüberwachung und zur Überprüfung der Bewehrung herangezogen.
Entwurfsmethoden
Das Verbundverhalten zwischen Holz- und Betonschicht wird mithilfe analytischer Methoden bewertet, die die Flexibilität der Verbindungselemente berücksichtigen.
Der Rechner unterstützt die folgenden Berechnungsmethoden:
-
Erweiterte Gamma-Methode
-
Äquivalenz-Gamma-Methode
Diese Verfahren ermitteln die effektive Biegesteifigkeit des Verbundquerschnitts unter Berücksichtigung des Schlupfs zwischen Holz- und Betonschicht.
Weitere Auslegungsparameter sind:
-
Verbundsteifigkeitsfaktor
-
Überprüfungsbedingung (t = 0 und t = ∞)
-
Faktoren des Materialdesigns
Diese Parameter beeinflussen die statische Überprüfung der Verbundkonstruktion.
Lasten
Der Verbundboden wird als Trägersystem analysiert, das auf verteilte Lasten wirkt.
Benutzer definieren:
-
Spannweite
-
Unterstützungsbedingungen
-
Lastverteilung
Die Analyse ergibt:
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Biegespannungen
-
Scherkräfte
-
Spannungen im Verbundquerschnitt
-
Scherkräfte an Verbindungsstücken
Diese Werte werden zur Überprüfung der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit herangezogen.
Schwingungsmessverfahren
Die Schwingungsverhalten des Fußbodens wird anhand der verfügbaren Methoden zur Schwingungsbewertung beurteilt.
Verfügbare Vibrationsmethoden:
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Hamm et al. 2010
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FPInnovations
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prEN 1995:2023
Weitere Schwingungsparameter sind:
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Leistungsniveau
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Sekundärbreite
-
Dämpfungsverhältnis
-
Schrittfrequenz
-
Steifigkeit des schwimmenden Estrichs
-
Voraussetzung
Diese Parameter beeinflussen das dynamische Verhalten des Bodensystems.
Schraubendaten
Die Verbundwirkung zwischen den Holz- und Betonschichten wird durch schräg angeordnete Schraubverbinder erreicht.
Benutzer definieren:
-
Befestigungsart
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Schraubenausrichtung (schräg)
-
Parameter zur Steifigkeit von Steckverbindern
Die Eigenschaften der Schrauben werden durch manuelle Eingabe festgelegt, darunter:
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Schraubtyp
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Zugfestigkeit
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zugehörige Dichte
-
Nennweite
-
Schraubenlänge
-
Gewindelänge
-
Innendurchmesser des Gewindes
-
Spitzenlänge
Die Anschlussgeometrie wird wie folgt definiert:
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Abstand entlang des Trägers (a₁)
-
Abstand über den Balken (a₂)
-
Kantenabstand (a₃)
-
Einbettungslänge
-
Anschlussposition
Diese Parameter bestimmen die Schubübertragungsfähigkeit zwischen Holz- und Betonschichten.
Designprüfungen
Nach der Analyse liefert der Rechner eine vollständige Zusammenfassung der Überprüfung.
Die folgenden Prüfungen werden durchgeführt:
Grenzzustand (bei t=0 und bei t=∞)
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Betonkapazität
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Holzverarbeitungskapazität
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Anschlussausführung
Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit
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Durchbiegung
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Schwingungsverhalten
Jede Überprüfung umfasst eine Auslastungsquote sowie eine Bestanden/Nicht bestanden-Anzeige, wodurch Ingenieure die statische Leistungsfähigkeit des Holz-Beton-Verbundsystems schnell beurteilen können.
Häufig gestellte Fragen
Warum sollten man Holz-Beton-Verbunddecken verwenden?
Holz-Beton-Verbunddecken verbinden die Nachhaltigkeit von Holz mit der Steifigkeit und der Masse von Beton. Dadurch werden die statische Steifigkeit, das Schwingungsverhalten und die Tragfähigkeit im Vergleich zu reinen Holzdecken verbessert.
Warum sind mechanische Steckverbinder für die TCC-Konstruktion von entscheidender Bedeutung?
Mechanische Verbindungselemente steuern die Schubübertragung zwischen der Betonplatte und dem Holzbauteil. Ihre Steifigkeit und ihr Abstand bestimmen, wie effektiv die beiden Materialien als Verbundquerschnitt zusammenwirken.


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