P_1.2.2 screw_effective

Durch neue Herstellungsverfahren, Optimierung der Schraubengewinde und durch Härtung des Stahls ist es in den vergangenen Jahren gelungen, selbstbohrende Holzschrauben mit Vollgewinde in Längen bis zu 600 mm und mit Durchmessern bis zu 12 mm herzustellen. Diese Schrauben können in Stahlblech-Holz-Verbindungen ohne Vorbohren, meist unter einem Winkel von 45° zwischen Schraubenachse und Faserrichtung in das Holz eingedreht und axial belastet werden. Durch diese Methode eröffnen sich neue tragfähigere und steifere sowie auch kostengünstigere Verbindungen im Holzbau.

Im Zuge der Bearbeitung des k_ind-Projektes "P07_Standardisation" in der holz.bau forschungs gmbh ergaben sich in Zusammenhang mit dem Einsatz von selbstbohrenden Holzschrauben viele offene Fragestellungen. Darunter finden sich sowohl Fragen zur Thematik der Tragfähigkeit wie z. B. der wirksamen Anzahl von Schrauben in einer Schraubengruppe, als auch Fragen der Gebrauchstauglichkeit wie z. B. dem Verschiebungsmodul, bis hin zu grundsätzlichen Fragestellungen in der Modellbildung wie z. B. der baustatischen Modellierung derartiger Verbindungen.

Durch die Vielzahl der offenen Fragestellungen ist es unerlässlich, die Ziele der Arbeit so eng wie möglich abzustecken, ohne jedoch maßgebende Einflussparameter zu vernachlässigen. Oberste Priorität muss dem Sicherheitsgedanken zugewiesen werden; nur durch abgesicherte Modelle ist es dem ausführenden Ingenieur gestattet zu einer lückenlosen und damit vertrauenswürdigen Nachweisführung zu gelangen, was wiederum dem Holzbau als Fachgebiet förderlich ist.

Bei der Bemessung von Verbindungsmitteln im Grenzzustand der Tragfähigkeit ist es gängige Praxis, dass die Gesamttragfähigkeit der Verbindung bei der Verwendung von mehreren Verbindungsmitteln in einer Reihe (in Faserrichtung) hintereinander kleiner als die Summe der Einzeltragfähigkeiten der Verbindungsmittel ist. Dies gilt sowohl für auf Abscheren beanspruchte stiftförmige Verbindungsmittel als auch für axial beanspruchte Schrauben. Dieser Umstand wird allgemein als "Gruppenwirkung" bezeichnet und stellt das Kernthema dieses Projektes dar.

Aus dem bereits angesprochenen Gesichtspunkt der so genannten "Gruppenwirkung" ergibt sich auch die Fragestellung, welche im Zuge dieser Arbeit geklärt werden soll:

• Inwieweit ist die Gruppenwirkung bei Stahlblech-Holz-Verbindungen mit vielen selbstbohrenden Holzschrauben noch zu berücksichtigen bzw. gibt es Effekte, die sich aufgrund der Kompaktheit der Verbindung gegenteilig - also tragfähigkeitserhöhend - auswirken? Eine Klärung dieser Frage trägt zweifelsohne wesentlich zur Sicherheit im Ingenieurholzbau (sowohl für den Bauherrn als auch für die Bauausführenden) bei.