DIN 1052 (2003) - Neue Mglichkeiten fr Holzkonstruktionen; H.J. Bla

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DIN 1052 (2003) Neue Mglichkeiten fr Holzkonstruktionen

1 Einleitung

Die neue DIN 1052 Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken All-gemeine Bemessungsregeln und Bemessungsregeln fr den Hochbau wird im Jahr 2003 beim Deutschen Institut fr Normung (DIN) als Weidruck erscheinen. Nach Aufnahme in die Listen der Technischen Baubestimmungen der Bundeslnder ist zu erwarten, dass diese Bemessungsnorm fr eine bestimmte bergangszeit gleichzeitig mit der DIN 1052-1 bis DIN 1052-3 (Ausgabe 1988-04) mit den jeweiligen nderungen A1 (Ausgabe 1996-10) Gltigkeit haben wird. In einer solchen bergangszeit drfen entweder das eine oder das andere Normenwerk angewendet werden, allerdings ist dabei eine gleichzeitige Anwendung beider Normen fr eine Bauaufgabe unzulssig. Erst nach dieser bergangsfrist, deren Dauer wahrscheinlich etwa drei Jahre betra-gen wird, wird durch Zurckziehung der alten die neue DIN 1052 allein gltig sein. In dieser bergangsfrist mssen alle zugehrigen bauaufsichtlich relevanten Normen (das sind insbesondere die Produktnormen) auf die neue DIN 1052 umgestellt wer-den. hnliches gilt auch fr die allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen, die sich gegenwrtig auf die DIN 1052 aus dem Jahre 1988 mit ihren A1-Ergnzungen bezie-hen.

Da mit der neuen DIN 1052 das bisherige Bemessungsverfahren mit zulssigen Spannungen durch ein Verfahren der Bemessung nach Grenzzustnden der Tragf-higkeit und der Gebrauchstauglichkeit nach einem semi-probabilistischen Konzept abgelst wird, ergibt sich fr die Tragwerksplaner die Notwendigkeit, die Bemessung von Holzbauwerken innerhalb der o.g. Frist auf das neue System umzustellen.

Um dem Tragwerksplaner die Arbeit zu erleichtern, werden gleichzeitig mit der neuen DIN 1052 Erluterungen und Informationsschriften erscheinen, die unter vollstndiger Einhaltung der Bestimmungen der neuen DIN 1052 aufzeigen, wie im Regelfall in ein-facher Weise Holzbauwerke des Hochbaus berechnet und bemessen werden knnen, ohne den Aufwand zu berziehen und dennoch zu wirtschaftlichen Konstruktionen zu gelangen. In auergewhnlichen Fllen knnen Holzbauwerke mit grerem Aufwand unter Ausnutzung neuerer Erkenntnisse aus Wissenschaft und Forschung entworfen und bemessen werden, da die neue DIN 1052 in dieser Hinsicht gegenber frheren Fassungen wesentlich offener und allgemeiner gehalten ist.

Die Gliederung der neuen DIN 1052 stellt sich wie folgt dar:

Vorwort

1 Anwendungsbereich

2 Normative Verweisungen

3 Begriffe und Formelzeichen

3.1 Begriffe

3.2 Formelzeichen

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3.3 Beispiele fr zusammengesetzte Formelzeichen

3.4 SI-Einheiten

4 Bautechnische Unterlagen

5 Grundlagen fr Entwurf und Bemessung

5.1 Allgemeines

5.2 Tragwiderstand

5.3 Grenzzustnde der Tragfhigkeit

6 Anforderungen an die Dauerhaftigkeit

6.1 Allgemeines

6.2 Holz und Holzwerkstoffe

6.3 Metallische Bauteile und Verbindungsmittel

7 Baustoffe

7.1 Allgemeines

7.2 Vollholz

7.3 Brettschichtholz

7.4 Balkenschichtholz

7.5 Furnierschichtholz

7.6 Brettsperrholz (Mehrschichtige Massivholzplatten)

7.7 Baufurniersperrholz

7.8 OSB-Platten (Oriented Strand Board)

7.9 Kunstharzgebundene Holzspanplatten

7.10 Zementgebundene Holzspanplatten

7.11 Holzfaserplatten

7.12 Gipskartonplatten

8 Ermittlung der Schnittgren und Verformungen

8.1 Allgemeines

8.2 Linear elastische Berechnung von Einzelstben

8.3 Nichtlineare elastische Berechnung (Theorie II. Ordnung)

8.4 Biege- und Druckbeanspruchung von Verbundtrgern und Tafeln

8.5 Scheibenbeanspruchung von Tafeln

8.6 Stabtragwerke

8.7 Flchentragwerke

9 Nachweise in den Grenzzustnden der Gebrauchstauglichkeit

9.1 Allgemeines

9.2 Berechnung der Verformungen

9.3 Grenzwerte der Verformungen

10 Allgemeine Nachweise in den Grenzzustnden der Tragfhigkeit

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10.1 Allgemeines

10.2 Nachweise der Querschnittstragfhigkeit

10.3 Nachweise fr Stbe nach dem Ersatzstabverfahren

10.4 Nachweise fr Pultdach-, Satteldach- und gekrmmte Trger

10.5 Nachweise fr zusammengesetzte Bauteile (Verbundbauteile)

10.6 Nachweise der Scheibenbeanspruchung von Tafeln

10.7 Nachweise fr Flchentragwerke

11 Verbindungen, Ausklinkungen, Durchbrche und Verstrkungen

11.1 Verbindungen

11.2 Ausklinkungen

11.3 Durchbrche

11.4 Verstrkungen

12 Verbindungen mit stiftfrmigen metallischen Verbindungsmitteln

12.1 Allgemeines

12.2 Tragfhigkeit bei Beanspruchung rechtwinklig zur Stiftachse (Abscheren)

12.3 Verbindungen mit Stabdbeln und Passbolzen

12.4 Verbindungen mit Bolzen und Gewindestangen

12.5 Verbindungen mit Ngeln

12.6 Verbindungen mit Holzschrauben

12.7 Verbindungen mit Klammern

12.8 Tragfhigkeit bei Beanspruchung in Richtung der Stiftachse (Herausziehen)

12.9 Tragfhigkeit kombiniert beanspruchter Ngel, Holzschrauben und Klammern

13 Verbindungen mit sonstigen mechanischen Verbindungsmitteln

13.1 Allgemeines

13.2 Verbindungen mit Nagelplatten

13.3 Verbindungen mit Dbeln besonderer Bauart

14 Geklebte Verbindungen

14.1 Allgemeines

14.2 Schraubenpressklebung

14.3 Verbindungen mit eingeklebten Stahlstben

14.4 Geklebte Tafelelemente

14.5 Keilzinkenverbindungen

14.6 Schftungsverbindungen

14.7 Verbundbauteile aus Brettschichtholz

15 Zimmermannsmige Verbindungen

15.1 Verstze

15.2 Zapfenverbindungen

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15.3 Holznagelverbindungen

16 Kennzeichnungen

17 Anhang A Nachweis der Eignung zum Kleben von tragenden Holzbauteilen

18 Anhang B Geklebte Verbundbauteile aus Brettschichtholz

19 Anhang E Eignungsprfung und Einstufung von stiftfrmigen Verbindungs-mitteln in Tragfhigkeitsklassen

20 Anhang F Flchen aus Schichten Steifigkeitswerte und Spannungsbe-rechnung

21 Anhang K Knicklngenbeiwerte und Kippbeiwerte fr Nachweise nach dem Ersatzstabverfahren

22 Anhang M Materialeigenschaften

23 Anhang V Angaben fr Verbindungsmittel und Verbindungen

Der vollstndige Text des aktuellen Entwurfs der DIN 1052 ist im Tagungsband 2002: Ingenieurholzbau Karlsruher Tage Forschung fr die Praxis beim Bruderverlag Karlsruhe (e-mail red.holzbau@Rudolf-Mueller.de) erhltlich. Im folgenden werden am Beispiel der Holzschrauben die Mglichkeiten der neuen DIN 1052 gezeigt.

2 Holzschrauben

Fr tragende Holzverbindungen stehen zwei unterschiedliche Arten von Holzschrau-ben zur Verfgung: Genormte Holzschrauben, z. B. nach DIN 96, DIN 97 oder DIN 571, die alle eine Gewindeform nach DIN 7998 aufweisen und in vorgebohrte Lcher eingedreht werden, und bauaufsichtlich zugelassene Holzschrauben, die ohne Vor-bohren eingeschraubt werden.

Bild 1: Holzschrauben mit Gewinde nach DIN 7998

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Die genormten Holzschrauben weisen unter dem Kopf einen glatten Schaftteil auf, der Gewindeauendurchmesser entspricht in der Regel dem Schaftdurchmesser, der auch der Nenndurchmesser ist. Die Fliemomente des Schaftes bzw. des Gewindes weisen deutlich unterschiedliche Werte auf. Der Durchmesser der Schrauben nach DIN 571 liegt zwischen 8 mm und 20 mm, fr Senkkopfschrauben oder Halbrundkopf-schrauben zwischen 4 mm und 8 mm. Der Kerndurchmesser betrgt in der Regel 70 % des Auendurchmessers.

Selbstbohrende Holzschrauben werden im Gegensatz zu den genormten Holzschrau-ben nach dem Formen des Gewindes gehrtet, um hhere Werte des Fliemomentes, der Zugtragfhigkeit sowie der Torsionstragfhigkeit zu erreichen. Es sind Durchmes-ser bis zu 12 mm und Lngen bis zu 600 mm verfgbar. Werden diese Schrauben mit durchgehendem Gewinde, d.h. ohne glatten Schaft unter dem Schraubenkopf herge-stellt, lassen sich damit vllig neue Anwendungsgebiete erschlieen. Dies betrifft so-wohl Holzverbindungen mit mechanischen Verbindungsmitteln als auch Verstrkun-gen des Holzes quer zur Faser.

Bild 2: Selbstbohrende Holzschrauben mit Vollgewinde

3 Verbindungen mit selbstbohrenden Holzschrauben

Holzschrauben als Verbindungsmittel werden in der Regel rechtwinklig zur Schrau-benachse, d.h. auf Abscheren beansprucht. Da im Gewindebereich die Biegetragf-higkeit der Schraube deutlich geringer ist als im Schaftbereich, sind auf Abscheren beanspruchte Schrauben rechnerisch weniger tragfhig als z. B. entsprechende Stab-dbel. Allerdings ist bei Schrauben der sogenannte Einhngeeffekt zu beobachten: sobald sich mit zunehmender Verformung in der Verbindung die Schraube schrg stellt, wird sie auer durch Querkrfte und Momente auch durch Zugkrfte bean-sprucht. Diese Zugkrfte, die mit zunehmender Schrgstellung der Schraube im Fu-genbereich grer werden, bertragen zustzliche Krfte in der Verbindung auch durch Reibung, erfordern jedoch eine Verankerung der Schraube in beiden Bauteilen (siehe Bild 3). Die Verankerung wird durch das durchgehende Schraubengewinde gewhrleistet. Die Erhhung der Traglast durch den Einhngeeffekt wird in DIN 1052

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dadurch bercksichtigt, dass die rechnerische Tragfhigkeit auf Abscheren um bis zu 100 % vergrert werden darf.

Obwohl der sich bei greren Verschiebungen zunehmend einstellende Einhngeef-fekt traglaststeigernd wirkt, und damit die gegenber Stabdbeln geringeren Flie-momente der Schrauben ausgleicht, liegt es nahe, diesen Effekt bereits bei geringe-ren Lasten in der Verbindung zu nutzen. Da das Ausma des Einhngeeffektes von der Neigung der Schraubenachse im Fugenbereich bestimmt wird, werden Verbin-dungen betrachtet, bei denen die Schrauben nicht unter 90 zur Fuge, sondern unter einem geringeren Winkel eingedreht werden. Damit wird die Schrgstellung der Schraube quasi vorweggenommen. Bild 4 zeigt eine entsprechende Verbindung nach einem Versuch zur Traglastermittlung mit einem Winkel von 75 zwischen Schrauben-achse und Fuge.

Bild 3: Auf Abscheren beanspruchte selbstbohrende Holzschraube mit Vollgewinde

Bild 4: Auf Abscheren und Herausziehen beanspruchte Holzschraube

Die geneigte Anordnung der Schrauben fhrt von Beginn der Belastung an zu einer kombinierten Beanspruchung aus Abscheren und Herausziehen. Die Kraftkomponen-te parallel zur Schraubenachse wird dabei um so grer, je kleiner der Winkel zwi-schen Schraubenachse und Holzfaserrichtung wird. In [1] wird unter der Annahme schlanker Schrauben, d.h. eines Versagensmechanismus mit zwei Fliegelenken pro Scherfuge folgende Gleichung zur Bestimmung der Tragfhigkeit geneigt angeordne-ter Schrauben vorgeschlagen:

23 ,1

2( cos sin ) (1 tan ) 2 cos

1FM ax y hR R M d f

b= m a + a + - m a a

+ b (1)

Hierin bedeuten: Rax Kleinerer Wert der Tragfhigkeit auf Herausziehen aus Bauteil 1 bzw. 2

Ft

Fc DR

Rf

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d Nenndurchmesser der Schraube gleich Gewindeauendurchmesser m Reibungsbeiwert zwischen Bauteil 1 und 2 a Winkel zwischen Schraubenachse und der Normalen auf die Fuge b Verhltnis der Lochleibungsfestigkeiten der Bauteile 2 und 1 My Fliemoment der Schraube fh,1 Lochleibungsfestigkeit des Bauteils 1

Die Herleitung der Gleichung (1) sowie die Gleichungen zur Berechnung der Tragf-higkeit fr die brigen Versagensmechanismen sind in [1] dargestellt. Bild 5 zeigt die dem Rechenmodell zugrunde liegende Beanspruchung der Schraube auf Abscheren bzw. Herausziehen.

M ay

fh,2

My

f

M

a

y

fh,1yM

f

R1

2s s 1

R2

x x1 2

H1

N1

N2Q1

2Q1Hm 2H

Hm 2

1,mod,1

1,mod,2

Bild 5: Beanspruchung in einer einschnittigen Schraubenverbindung mit geneig-

ten Schrauben fr den Versagensmechanismus mit zwei Fliegelenken

Mit ansteigendem Winkel a wchst die Zugbeanspruchung in der Schraube, die Scherbeanspruchung wird geringer. Da fr Schrauben, die nicht rechtwinklig zur Fa-serrichtung eingedreht werden, die Werte der Lochleibungsfestigkeit noch ermittelt werden mssen, wird fr diese Flle empfohlen, bis auf weiteres nur den Zuganteil der Tragfhigkeit in Rechnung zu stellen. Fr Holz-Holz-Verbindungen mit rechtwinklig zur Faser eingedrehten Schrauben (a 0), wird Gleichung (1) in Gleichung (2) ber-fhrt:

3 ,1

22

1FM ax y hR R M d f

b= m +

+ b (2)

Diese Gleichung zur Bestimmung der Tragfhigkeit von planmig auf Abscheren be-anspruchten Schrauben ist im Entwurf zur DIN 1052 mit einem Reibungsbeiwert m = 0,25 enthalten.

Versuche zur berprfung der Gleichung (1) wurden im Rahmen eines Forschungs-vorhabens durchgefhrt, das vom Bundesministerium fr Verkehr, Bau- und Woh-nungswesen ber die DGfH gefrdert wurde (BS 34-800198-18, Standardisierung und

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Typisierung von Anschlssen und Verbindungen zur Rationalisierung der Planung und Fertigung im Holz-Wohnhausbau). Die Versuchskrper aus BS-Holz enthielten pro Anschluss acht selbstbohrende Schrauben mit einem Durchmesser von 7,5 mm und einer Lnge von 182 mm (siehe Bild 6). Die Neigung der Schrauben wurde zwischen a = 0 und a = 45 in 15-Schritten variiert. Der Einfluss der Reibung zwischen den Seiten- und Mittelhlzern wurde bei einigen Versuchen mit Hilfe einer Kunststofffolie minimiert. Die in den Versuchen erreichten Traglasten sowie die mit den charakteristi-schen Werten der Rohdichte und des Fliemomentes theoretisch bestimmten Werte der Tragfhigkeit aus der Zugtragwirkung der Schrauben sind in Bild 7 dargestellt.

F

F

F

F

SCHNITT SEITENANSICHT

Wegaufnehmer

Brettschichtholz

a

4550

140 200

170

240

170

200

980

45

200

170

240

170

200

980

20080 80

Holzschraube - 7,5 x 182 mm

Zugmaschinenanschluss

Bild 6: Versuchskrper mit schrg angeordneten Schrauben

Die Traglasten erreichen ein Maximum fr a = 30. Der Wert fr a = 30 ist etwa 50 % hher als der Wert fr rechtwinklig zur Fuge angeordnete Schrauben. Da die Schrau-benlnge mit 182 mm konstant war, nahm die Einschraubtiefe im Mittelholz mit zu-nehmendem Winkel a ab. Dadurch konnten bei greren Winkeln nur noch geringere Auszugkrfte aufgenommen werden. Ein stetiger Anstieg bis zu a = 45 ist mit lnge-ren Schrauben ohne weiteres mglich. Die rechnerischen Traglasten liegen deutlich unterhalb der in den Versuchen erreichten Werte. Das Verhltnis rechnerische Trag-fhigkeit zu Tragfhigkeit im Versuch nimmt mit kleiner werdendem Winkel a ab. Der Grund hierfr liegt im nicht bercksichtigten Reibungseinfluss und fr kleinere Winkel a im zunehmenden Beitrag der Abscherbeanspruchung.

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9

0

20

40

60

80

100

120

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90Winkel zwischen Schraubenachse und Kraftrichtung []

Trag

last

[kN

]

Versuche ohne Folie - Mittelwerte

Versuche mit Folie - Mittelwerte

charakteristische Tragfhigkeit

rk = 380 kg/m3

f1,k = 14,4 N/mm2

m = 0,30

Bild 7: Traglasten der Schraube in Abhngigkeit vom Winkel a

Auer der Traglast stieg auch die Steifigkeit der Verbindung mit zunehmendem Win-kel a deutlich an (siehe Bild 8). Die unter 45 angeordneten Schrauben zeigen eine mehr als 10-fache Steifigkeit als die rechtwinklig zur Fuge eingedrehten Schrauben. Geneigt angeordnete Schrauben sind daher auer fr Anschlsse insbesondere auch fr die Verbindungen zwischen den Querschnittsteilen nachgiebig verbundener Biege-trger geeignet. Eine bauaufsichtliche Zulassung (Nr. Z-9.1-519) fr Vollgewinde-schrauben bis zu 400 mm Lnge ist inzwischen erteilt.

0

20

40

60

80

100

45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Winkel zwischen Schraubenachse und Holzfaser 90-a []

Ver

schi

ebun

gsm

odul

[kN

/mm

]

Bild 8: Traglasten in Abhngigkeit vom Winkel a

Der Verschiebungsmodul fr unter 45 eingedrehte Schrauben kann nach folgender Gleichung abgeschtzt werden:

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10

1 2

161 1ser

dK

=

+l l (3)

Hierin sind d der Durchmesser und l1 bzw. l2 die Einschraubtiefe des Gewindes in Bauteil 1 und 2 in mm.

Fr Haupttrger-Nebentrger-Verbindungen wurde inzwischen ein Verbinder entwi-ckelt, der das Prinzip der Schwalbenschwanzverbindung nutzt, und bei dem die bei-den ineinander greifenden Formteile aus Aluminiumblech bestehen (siehe Bild 9). Das am Haupttrger befestigte Aluminiumteil ist mit Rillenngeln befestigt, das Gegen-stck an der Hirnholzflche des Nebentrgers mit selbstbohrenden Schrauben 5,0 x 80 mit Vollgewinde, die unter 45 geneigt sind und dadurch vorwiegend auf Heraus-ziehen beansprucht werden.

Bild 9: Haupttrger-Nebentrger-Verbindung mit geneigten Schrauben im

Nebentrger

4 Verstrkungen rechtwinklig zur Faser

In diesem Abschnitt wird die Mglichkeit vorgestellt, Bauteile im Verbindungsbereich quer zur Faser mit Vollgewindeschrauben zu verstrken, um damit ein vorzeitiges Aufspalten zu verhindern und ein plastisches Tragverhalten der Verbindung zu ge-whrleisten. Der Vorteil einer Verstrkung mit selbstbohrenden Holzschrauben liegt in der schnellen Montage. Nachteilig gegenber aufgeklebten Holzwerkstoffplatten oder eingepressten Nagelplatten ist die Tatsache, dass im Fugenbereich keine erhhte Lochleibungsfestigkeit zur Verfgung steht. Selbstbohrende Holzschrauben mit Voll-gewinde eignen sich ebenfalls sehr gut zur Verstrkung von ausgeklinkten Trgerauf-lagern, Durchbrchen oder Queranschlssen, diese Verstrkungen sind jedoch nicht Thema dieses Beitrags.

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Fr mehrere, in Kraft- und Faserrichtung hintereinander angeordnete Stabdbel oder Bolzen ist die wirksame Anzahl nef in DIN 1052 (2003) auf der Grundlage der Disserta-tion von Jorissen [2] wie folgt zu bestimmen:

=4 10,9

ef

d10a

n

nminn (2)

Gleichung (2) bedeutet eine deutliche Abnahme der rechnerischen Tragfhigkeit von Verbindungen bereits ab dem 2. hintereinander angeordneten Stabdbel. Kleinere Abstnde der Stabdbel untereinander, wie z. B. der bisher in DIN 1052 (1988) ange-gebene Wert von 5 d verringern die wirksame Anzahl nef weiter. Da die wirksame An-zahl vor allem durch vorzeitiges Spalten des Holzes beeinflusst wird, darf mit der tat-schlichen Anzahl n gerechnet werden, wenn das Spalten des Holzes (siehe Bild 10) durch eine Verstrkung quer zur Faserrichtung verhindert wird.

Bild 10: Spalten des Holzes unterhalb eines Stabdbels

Der Gewinn durch die Verstrkung besteht darin, mit der vollen Anzahl der in Kraft- und Faserrichtung hintereinander angeordneter Stabdbel rechnen zu knnen. Bei einem Abstand von 5 d in Faserrichtung und sechs hintereinander angeordneten Stabdbeln bedeutet dies z. B. eine Steigerung von rechnerisch 4,22 Stabdbeln auf 6 Stabdbel. Die Steigerung betrgt in diesem Beispiel damit ber 40 %.

In [3] wird ein mechanisches Modell vorgestellt, mit dem die Zugbeanspruchung in der Verstrkungsschraube, die durch die Spaltwirkung der Stabdbel verursacht wird, ab-geschtzt werden kann. Darin wird die Wirkung der Schraube als Verstrkungsele-ment bercksichtigt, ein vom Stabdbel ausgehender Riss kann nur bis zur Schraube reichen. Parameterstudien mit unterschiedlichen Annahmen fr die Lage der Schrau-be sowie fr die durch den Stabdbel verursachte Spaltkraft fhren zu Werten fr die Zugkraft in der Schraube, die konservativ zu 30 % der Beanspruchung der Stabdbel abgeschtzt werden knnen. Diese Last muss in Lngsrichtung der Schraube von der erwarteten Lage des Risses aus verankert werden. Die Lage des Risses darf in der Achse des Stabdbels angenommen werden. Die Vollgewindeschrauben sollten zwi-

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schen dem beanspruchten Hirnholzende und den ersten Stabdbeln, sowie zwischen den Stabdbeln angeordnet werden.

Versuche mit querzugverstrkten Verbindungen sollten zeigen, ob ein plastisches Tragverhalten auch mit einem geringen Verhltnis von Holzdicke zu Stabdbeldurch-messer und mehreren hintereinander liegenden Stabdbeln erwartet werden kann. Dazu wurden Versuche mit zwei hintereinander liegenden, 24 mm dicken Stabdbeln aus hochfestem Stahl mit einer Zugfestigkeit von 1000 N/mm2 durchgefhrt. Die Sei-tenholzdicke betrug nur 30 mm. Bild 11 zeigt die Versuchskrper, Bild 12 ein Detail eines Prfkrpers whrend eines Versuchs.

Die Versuche mit verstrkten Prfkrpern zeigten alle ein ausgesprochen plastisches Verhalten (siehe Bild 13). Die Tragfhigkeit der auf Herausziehen beanspruchten Vollgewindeschrauben betrug etwa das Doppelte der berechneten Zugkraft in der Schraube. Die Risse unterhalb der Stabdbel, die trotz der Querzugverstrkung auf-traten, reichten daher nur bis zu den Schrauben. Ein unkontrolliertes Risswachstum, das bei unverstrkten Prfkrpern beobachtet wurde, trat bei den verstrkten Prfkr-pern nicht auf. Der Mittelwert der Traglast der verstrkten Prfkrper war nur etwa 10 % grer als der entsprechende Wert der unverstrkten Verbindungen.

8484

8484

8484

8484

84

8484

84 10030 30

86 88 86

260

168

168

168

1016

81

6816

8

screws 7.5 X 132selfdrilling

dowel 24 mm

Bild 11: Prfkrper mit Querzugverstrkung durch Vollgewindeschrauben

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Bild 12: Prfkrper mit Querzugverstrkung durch Vollgewindeschrauben

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

Verschiebung [mm]

Last

[kN

]

verstrkt

unverstrkt

Bild 13: Last-Verschiebungskurven verstrkter und unverstrkter Verbindungen

5 Zusammenfassung

Vollgewindeschrauben, die ohne Vorbohren in das Holz eingedreht werden, eignen sich sowohl als Verbindungsmittel als auch als Querzugverstrkung in gefhrdeten Bereichen. Da diese Schrauben ber eine sehr groe Tragfhigkeit bei Beanspru-chung in Richtung der Schraubenachse verfgen, sollte diese Beanspruchungsrich-tung angestrebt werden. Bei Verbindungen kann dies dadurch erreicht werden, dass die Schrauben nicht rechtwinklig zur Scherfuge, sondern unter einem Winkel von etwa 45 eingedreht werden. Diese Anordnung erhht darber hinaus auch die Verbin-dungssteifigkeit auf das mehrfache. Als Verstrkungen in Stabdbelverbindungen ein-gesetzte Vollgewindeschrauben bewirken ein plastisches Verhalten der Verbindung und damit hhere Tragfhigkeiten bei mehreren, hintereinander liegenden Stabd-beln.

selbstbohrende Schrauben als Querzugverstrkung

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6 Literatur

[1] Bla, H.J. und Bejtka, I. (2002) Joints with inclined screws. Proceedings, CIB-W18 Timber Structures, Meeting 35, Paper 35-7-5, Kyoto, Japan

[2] Jorissen, A. (1998) Double shear timber connections with dowel type fasteners. Dissertation, TU Delft, Niederlande, ISBN 90-407-1783-4

[3] Bla, H.J. und Schmid, M. (2001) Self-tapping screws as reinforcement perpen-dicular to the grain in timber connections. Proceedings, RILEM Symposium on Joints in Timber Structures, Stuttgart