Theoretische Modelle zum Verbundtragverhalten von Holzschrauben für die Schraubengestaltung

Holzschrauben sind wichtige Verbindungselemente für Holz‐Holz‐ oder Holz‐Stahl‐Bauteile und eignen sich zur Querdruckverstärkung. Bei diesen Verbindungen ist die maßgebende Eigenschaft die Tragfähigkeit, welche durch die Verbundwirkung zwischen Schraubengewinde und Holz bestimmt wird. Für die Gestaltung von Holzschrauben fehlen bislang geeignete Modelle, welche den Zusammenhang zwischen der Gewindegestalt und der Funktion Ausziehtragfähigkeit beschreiben. Ziel dieses Beitrags ist die Betrachtung der Modelle zum Verbundtragverhalten von Holzschrauben unter dem Gesichtspunkt der Schraubengestaltung. Als Ergebnis werden vier Anforderungen an Verbundtragmodelle für die Gestaltung aufgezeigt und eine Modellerweiterung vorgestellt. Die Erweiterung zur Spannungsverteilung bez. des Rotationswinkels zur Schraubenachse wird anhand von gefärbten Rissbildern experimentell untersucht. Die Nutzung der Modellerweiterung für die Gestaltung wird am Gewindeparameter Flankenwinkel aufgezeigt. Verbesserte Modelle zum Verbundtragverhalten können von Herstellern zur Optimierung der Schraubengeometrie genutzt werden sowie die Bestimmung eines wirtschaftlichen und gleichzeitig sicheren Bemessungsansatzes ermöglichen. Der Holzbau profitiert somit von höheren Tragfähigkeiten und einer höheren Zuverlässigkeit der Schraubenverbindung.