P_1.2.1 screw_long_time

Holz weist eine ausgeprägte Abhängigkeit der Festigkeitseigenschaften von den Faktoren Feuchtigkeit und Lasteinwirkungsdauer auf. Der Einfluss der Feuchtigkeit auf einzelne Kennwerte ist mehr oder weniger untersucht und in der Anwendung bekannt. Für Bauteile wie Biegeträger oder Fachwerkstäbe ist der Effekt der Lasteinwirkungsdauer seit der ersten Beobachtung durch den Comte de Buffon (1741) in einer großen Anzahl von Forschungsarbeiten untersucht (als Beispiele: L. W. Wood 1943, B. Madsen 1970) und für die Anwendung in Form z. B. der MADISON-CURVE aufbereitet worden.

Auch für auf Abscheren beanspruchte Verbindungsmittel, wie Stabdübel und Nägel, sind Untersuchungen zu diesem Verhalten, z. B. an der TU Delft durch J. W. G. van de Kuilen 1991-1999, durchgeführt worden. Für stiftförmige Verbindungsmittel die auf Abscheren beansprucht werden, ist die Abhängigkeit der Festigkeit von der Lasteinwirkungsdauer und der Lastintensität bestätigt worden.

Hier greift das Projekt P06 II den Faden dieser Untersuchungen auf und beschäftigt sich mit der Frage nach dem Verhalten von axial beanspruchten Schrauben über einen Zeitraum von zwei Jahren. Der stark ansteigende Einsatz von Holzschrauben durch das Aufkommen der selbstbohrenden Vollgewindeschraube in den letzten Jahren macht es notwendig, einen Aufschluss über die Eigenschaften von Schrauben in Bezug auf die zeitabhängige Entwicklung der Traglast und des Kriechverhaltens zu erarbeiten. Im Zuge der Vorversuche für die Versuchsserien für das Projekt DoL werden auch Daten zu den Grundparametern der Schraube - die Ausziehfestigkeit f_1,k und der Steifigkeit K_ser - gewonnen und mit den anderen Teilprojekten im Bereich Schrauben gemeinsam ausgewertet.

Der Versuchsablauf zur Untersuchung des "Duration of Load"-Effektes wird in Form eines Hebelarmsystems realisiert. Jeder Hebelarm ist mit zwei Schrauben mit 8 mm Durchmesser und einer eingeschraubten Gewindelänge von 100 mm bestückt, danach wird unter verschiedenen Lastintensitäten die Zeit bis zum Bruch aufgezeichnet. Zusätzlich wird die Kriechverformung der Schrauben beobachtet, um auch das Kriechverhalten von Schrauben in den Grundlagen zu untersuchen. Parallel zu den Versuchen mit versagenden Schrauben wird eine reine Kriechserie mit geringer Lastintensität (ca. 60 % und 30 % der Kurzzeitbelastbarkeit) durchgeführt. Als Abschluss der Versuche werden die Kriechserien und jene Hebelarme, bei denen kein Bruch eingetreten ist, durch "Ramp-Loading" oder Kurzzeittests auf ihre Resttragfähigkeit hin untersucht.

Die Auswertung der Versuchsergebnisse wird nach verschiedenen Schädigungsmodellen erfolgen, wenn möglich soll auch ein bruchmechanischer Ansatz (nach L. F. Nielsen) für die Beschreibung der zeitabhängigen Entwicklung der Festigkeiten für axiale Beanspruchungen herangezogen werden. Bei ausreichender Datenmenge wird auch die Erarbeitung der Grundzüge eines Kriechmodells für Herausziehen angestrebt.