Axial-beanspruchte, selbstbohrende Holzbauschrauben unter Dauerlast: Untersuchungen in Nadel- und Hartlaubhölzern

Während der Vorrat an Nadelholz u. a. bedingt durch den Klimawandel in Europa abnimmt, ist bei Laubholz ein merklicher Zuwachs zu verzeichnen; Laubholz erfährt gegenwärtig allerdings bislang nur eine untergeordnete Rolle für den lastabtragenden Einsatz im Bauwesen. Eine unumgängliche Voraussetzung für einen vermehrten Einsatz von Laubhölzern mit zum Teil deutlich höheren mechanischen Kenngrößen als Nadelhölzer sind, neben der Entwicklung neuer und Substitution bestehender lastabtragender Bauprodukte aus Nadelholz, leistungsfähige Verbindungen, welche u. a. durch selbstbohrende Holzbauschrauben bewerkstelligt werden können. Diese sind für axiale Belastungen optimiert und effizient in der Ausführung. Besonders in Hinblick auf eine rein axiale Beanspruchung von selbstbohrenden Holzbauschrauben liegen nur unzureichende Kenntnisse bzgl. ihres Verhaltens unter Dauerlast, auch bekannt als „Duration of Load“ (DoL), vor.
Um das Verhalten von Holzbauschrauben unter Dauerlast allgemein und im Speziellen in Verbindung mit Laubholz eingehender zu verstehen, wurden am Institut für Holzbau und Holztechnologie der TU Graz dahingehende Untersuchungen initiiert. Diese umfassen neben Untersuchungen an Fichte (FI; Picea abies), als Referenzholzart, Prüfungen an den Hartlaubholzarten Birke (BI; Betula pendula) und Buche (BU; Fagus sylvatica) sowie den Produkten Vollholz {FI; BU}, Brettschichtholz {BU; BI} und Furnierschichtholz LVL {BU}. Im Rahmen von drei Forschungsprojekten werden, neben den erforderlichen Kurzzeit-Referenzversuchen, seit rd. 4,5 Jahren Dauerlastversuche in eigens dafür entwickelten Prüfgerüsten unter einer zu Grunde gelegten Variation (i) der Prüfkonfiguration {Push-Pull; Pull-Pull}, (ii) des Lastniveaus (Load Level) LL = {80; 70; 60 % · Fax,max,mean}, (iii) und der Schraubenanzahl n = {1; 4; 9} durchgeführt. Zudem wird neben diesen Variationen auch (iv) der Schraubentyp, (v) die Einbindelänge lemb, (vi) die Einschraubtiefe lp und (vii) der Einfluss des Kraft(Achs)-Faserwinkels α auf das Langzeitverhalten untersucht.
Auf Grundlage der bereits erfolgten, rd. 4,5 Jahre andauernden Versuchsserien werden ergänzend zu einer Vorstellung des Prüfprogramms und der Prüfmethodik erste Zwischenergebnisse betreffend dem Verhalten unter Dauerlast präsentiert. Im Speziellen werden dabei die empirisch ermittelten Vorschläge der kmod-Faktoren den in der aktuell gültigen Fassung des Eurocodes EN 1995-1-1 gegenübergestellt. Basierend auf dem vorgestellten Prüfprogramm werden dabei explizit die Unterschiede zwischen (a) den Holzarten, (b) den Produkten, (c) der Schraubentypen, (d) der Einbindetiefe lemb, sowie (e) der Variation des Achs-Faserwinkels α aufgezeigt.