Structural Timber Design

1. Auflage 2024
ISBN: 978-3-433-03404-0
Verlag: Ernst W. + Sohn Verlag

Buch, Englisch, 394 Seiten, Format (B × H): 173 mm x 247 mm, Gewicht: 796 g

Der Holzbau ist seit einigen Jahren einer der innovativsten Bereiche des Bauwesens. Die Geschwindigkeit, mit der neue Produkte in die Praxis eingeführt werden, ist im Vergleich zu anderen Baustoffen fast atemberaubend. So gewinnt der Holzbau im Gewerbe- und Hallenbau, aber auch im mehrgeschossigen Wohn- und Bürobau kontinuierlich an Marktanteil.Dieses Buch vermittelt wesentliche Kenntnisse und Fertigkeiten, die für den Entwurf, die Bemessung und die Konstruktion von Holzkonstruktionen für typische Bauwerke erforderlich sind. Besonderes Augenmerk wird auf die spezifischen Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen im Vergleich zu anderen Baustoffen gelegt. Dies betrifft die zahlreichen Vorteile, wie z. B. das vergleichsweise geringe Gewicht, die gute Verarbeitbarkeit des Hochleistungswerkstoffs und die große Vielfalt an Montagetechniken, aber auch die Herausforderungen, die sich aus der Materialanisotropie und aus der Anfälligkeit für natürliche Schädlinge ergeben.In jedem Kapitel werden zunächst die wesentlichen Phänomene erläutert und erst danach in Zusammenhang mit Regelwerken gebracht. Damit soll das Grundverständnis für die Zusammenhänge und Abhängigkeiten im Holzbau unterstützt werden, das die wesentliche Grundlage für kreative Ingenieurarbeit ist.

Autoren/Hrsg.

Seim, Werner

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Bauingenieurwesen Konstruktiver Ingenieurbau, Baustatik
• Geisteswissenschaften Architektur Gestaltung, Darstellung, Bautechnik
• Technische Wissenschaften Bauingenieurwesen Zimmerei, Holzbau
• Technische Wissenschaften Bauingenieurwesen Baukonstruktion, Baufachmaterialien

Inhaltsverzeichnis

PREFACELIST OF ABBREVIATIONS1 TIMBER AS A STRUCTURAL MATERIAL1.1 Building with timber - advantages and challenges1.2 Mechanical properties of solid timber1.2.1 Influence of the fibre direction1.2.2 Strength values of solid timber1.2.3 Deformation properties of solid timber1.2.4 Influence of load duration and humidity1.3 Wood based products1.3.1 Solid structural timber and glued solid timber1.3.2 Glued laminated timber1.3.3 Cross laminated timber1.4 Wood based materials1.4.1 Laminated veneer lumber1.4.2 Plywood1.4.3 OSB1.4.4 Particle boards1.4.5 Fibreboards2 STRUCTURAL DESIGN OF BEAM-TYPE MEMBERS2.1 Basics of structural design2.1.1 Action combinations2.1.2 Modification factors and deformations factors2.2 Bending2.3 Shear2.4 Torsion and rolling shear2.5 Buckling2.5.1 Lateral bending buckling - kc method2.5.2 Lateral torsional buckling - km method2.5.3 Torsional flexural buckling2.5.4 Calculation according to Second Order Theory2.6 Tension and bending2.7 Serviceability limit state2.7.1 Deformations2.7.2 Vibrations3 STRESSES PERPENDICULAR TO THE GRAIN3.1 Introduction3.2 Compression3.2.1 Compression perpendicular to the grain3.2.2 Compression stresses at an angle to the grain3.3 Tension perpendicular to grain3.3.1 General3.3.2 Notches3.3.3 Tension loaded connections perpendicular to grain3.3.4 Holes in glulam beams4 DOWEL-TYPE CONNECTIONS4.1 General4.2 Connections with dowel-type fasteners4.2.1 Overview4.2.2 Deformation behaviour4.2.3 Basics of the calculation of shear loaded connections4.2.4 Shear loaded timber-timber connections4.2.5 Shear loaded timber-timber connections - simplified calculation4.2.6 Shear loaded steel-timber connections4.2.7 Shear loaded steel-timber connections - simplified calculation4.3 Dowels and Bolts4.4 Nails and staples4.4.1 Definitions4.4.2 Construction rules for connections with nails4.4.3 Construction rules for staples4.4.4 Load bearing capacity4.5 Connections with screws4.5.1 General4.5.2 Conceptual design of screwed connections4.5.3 Load bearing capacity4.5.4 Application examples and execution4.6 Block shear4.7 Reinforcement of doweled connections4.8 Connections with Cross-laminated timber (CLT)5 OTHER TYPES OF CONNECTIONS5.1 Shear connectors5.1.1 Mechanism5.1.2 Connector types and construction rules5.1.3 Load bearing capacity5.2 Carpentry joints5.2.1 Introduction5.2.2 Halving joints5.2.3 Step joints5.2.4 Mortise and tenon5.2.5 Wooden nails5.2.6 Deformations - slip moduli5.3 Hinged and moment resistant connections5.3.1 Structural detailing and calculation modelling5.3.2 Principle of intersection5.3.3 Rules for detailing5.4 Adhesive bonded connections5.4.1 Introduction5.4.2 Adhesive bonding of structural elements5.4.3 Connections, local reinforcement and repair5.5 Reinforcement against tension forces perpendicular to the grain5.5.1 Notches5.5.2 Connections perpendicular to grain5.5.3 Openings6 STRUCTURAL ELEMENTS - BEAM TYPE MEMBERS6.1 Glulam beams6.1.1 Bending stresses6.1.2 Tension stresses perpendicular to the grain6.2 Trusses6.3 Composite elements6.3.1 Beams, slab and roof elements6.3.2 Timber-concrete composites (TCC)6.3.3 Columns6.4 Bracing - Design and detailing6.4.1 Introduction6.4.2 Roof structures6.4.3 Beams and columns6.5 Modelling of beam type elements7 STRUCTURAL ELEMENTS - PLANE7.1 Light frame elements7.1.1 Introduction7.1.2 Wall elements7.1.3 Slab elements - diaphragms7.1.4 Connections and anchoring7.2 Cross laminated timber (CLT)7.2.1 Production, load bearing characteristics, and strength7.2.2 Plates7.2.3 Wall panels7.2.4 Detailing and load transfer7.3 Modelling of plane elements7.3.1 CLT plates7.3.2 Shear walls7.4 Interaction of diaphragms and bracing walls8 DYNAMIC BEHAVIOUR OF TIMBER STRUCTURES8.1 Dynamics and vibration8.1.1 Structures under dynamic impact8.1.2 Natural frequencies of simple systems8.2 Vibration of slabs8.3 Structures under earthquake impact8.3.1 Earthquake impact and energy dissipation8.3.2 Conceptual design and calculation of building structures8.3.3 Response spectra procedure - Equivalent load8.3.4 Verification of wall and slab elements9 DURABILITY AND FIRE PROTECTION9.1 Durability9.1.1 Principles and definitions9.1.2 Durability of wood species9.1.3 Constructive measures against biological attack9.1.4 Encapsulated construction9.1.5 Wood treatment9.2 Resistance to corrosion9.3 Fire protection9.3.1 Introduction9.3.2 Terminology and legal regulations9.3.3 Building classes9.3.4 Classification and requirements for structural elements and materials9.4 Calculation of fire resistance time9.4.1 Effective cross section method9.4.2 Connections10 CONCEPTUAL DESIGN10.1 Multi-storey timber buildings10.1.1 Introduction10.1.2 Design criteria10.2 Roof structure10.2.1 Introduction10.2.2 Criteria for conceptual design10.2.3 Primary and secondary load bearing elements10.2.4 Beams and columns10.2.5 Arches, cables and domes10.3 Bridges10.3.1 Introduction10.3.2 Design criteria10.3.3 Actions10.3.4 Load transfer10.3.5 Maintenance11 SUPPLEMENTARY THEORETICAL BACKGROUND11.1 Strength and Size Effect11.2 Fracture mechanics ? brittle failure11.2.1 B- and D-areas11.2.2 Linear-elastic fracture mechanics - energy based fracture criterion11.2.3 Application of fracture mechanics11.3 Theory of Plasticity11.3.1 Introduction11.3.2 Application of the upper bound theorem11.3.3 Application of the lower bound theorem11.3.4 Capacity design11.4 Calculation methods for composite beams ? efficient stiffness method11.5 Volkersen?s theory for adhesive bonded connections11.6 Calculation according to Second Order TheoryREFERENCESSTANDARDS AND TECHNICAL REGULATIONSPRODUCT INFORMATION (EXEMPLARILY)

Über Autor(innen)

Werner Seim ist Professor für Holzbau und Bauwerkserhaltung an der Universität Kassel, Deutschland, und Ingenieur mit mehr als 35 Jahren Erfahrung im Bereich des Holzbaus und der Bauwerkserhaltung. Er studierte Bauingenieurwesen an der Universität Stuttgart, promovierte 1994 am KIT (Karlsruher Institut für Technologie) und absolvierte 1998 ein Postdoc-Studium an der UCSD (University of California, San Diego). Seine Forschungsschwerpunkte sind Aussteifungssysteme für Hochhäuser, der Holz-Beton-Verbund sowie die Bewertung und Wiederverwendung von Tragelementen. Er ist Mitglied in mehreren nationalen und internationalen wissenschaftlichen Ausschüssen. Er wurde als Gastprofessor an die UBC Vancouver, die EPF Lausanne und das FCBA Bordeaux eingeladen. Sein Engagement in der Lehre wurde 2020 vom Land Hessen mit einem Preis für exzellente Lehre gewürdigt. Als Ingenieur erhielt er im Jahr 2006 den Holzbaupreis des Landes Baden-Württemberg.

Werner Seim is a professor for Timber Engineering and Building Preservation at the University of Kassel, Germany, and also an engineer with more than 35 years of experience in design and assessment of timber structures. He holds a Civil Engineering Degree from the University of Stuttgart, received his PhD in 1994 at the KIT (Karlsruhe Institute for Technology) and conducted postdoctoral studies 1998 at the UCSD (University of California, San Diego). His research is focussed on bracing systems for high-rise buildings, timber-concrete-composites and assessment and re-use of structures. He is member of several national and international scientific committees. He was invited as a Visiting Professor to UBC Vancouver, EPF Lausanne and FCBA Bordeaux. His commitment to teaching was rewarded in 2020 with the Hessian State Prize. As an engineer he received in 2006 a timber construction prize awarded by the state of Baden-Württemberg.