Ermüdungsverhalten von Kerven und selbstbohrenden Vollgewindeschrauben für die Anwendung als Verbindungsmittel bei Holz-Beton-Verbundträgern

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann; Professor Dr.-Ing. Mike Sieder
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397985109

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Ermüdungsverhalten der Kerve als Verbindungsmittel zwischen Holzträgern und Beton in Holz-Beton-Verbundträgern grundlegend zu untersuchen und für den Ermüdungsnachweis abbildbar zu machen. Dabei soll die Übertragbarkeit bereits im Stahl- und Stahl-Beton-Verbundbau anerkannter Methoden und Vorgehensweisen überprüft werden. Es soll ein geeigneter Ermüdungsnachweis abgeleitet und der praktische Einsatz dieses Verbindungsmittels im Straßenbrückenbau oder auch anderen Anwendungen mit wechselnden ermüdungsrelevanten Beanspruchungen ermöglicht werden. Im Vergleich zu anderen Verbindungsmitteln von HBV-Trägern zeichnet sich die in das Holz gefräste und mit dem Beton der Fahrbahnplatte gefüllte Kerve als formschlüssige Verbindung durch eine sehr hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit und eine einfache Herstellung aus. Erste Anwendungen, allerdings nur als Pilotprojekte, existieren. Vor einer Einführung in die Holzbaunormung generell sind noch offene Fragen zu klären. Ob die Nachweisformen, wie sie ursprünglich für Stahl- und Stahl-Beton-Verbundträger hergeleitet wurden, auf der Basis der Wöhler-Linien und der linearen Schadensakkumulation nach Palmgren-Miner für die Kerven als Verbindungsmittel für HBV-Träger anwendbar sind oder Einschränkungen erfordern, soll u.a. durch orientierende Untersuchungen zur Identifikation eines möglichen Reihenfolgeeffekts im Mehrstufenkollektiv sowie zur Bestimmung der Resttragfähigkeit nach Schwingprüfungen versucht werden zu klären.Erste Ermüdungsversuche an der Kerve haben ein überwiegend sprödes Schubversagen im Holz gezeigt, so dass neben der Betrachtung des Ermüdungsverhaltens als innovative Lösung eine gezielte Verstärkung der Kerven durch selbstbohrende Vollgewindeschrauben im Bereich der Vorholzlänge entwickelt werden soll. So wird neben der unverstärkten Kerve auch eine Kervenverbindung mit Schubverstärkung im Vorholzbereich untersucht. Vor dem Hintergrund der Verstärkung des Vorholzbereichs steht als zweites Teilziel die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben. Eine grundlegende Untersuchung der Ermüdungseigenschaften soll eine sichere und wirtschaftliche Anwendung dieser Verbindungsmittel unter ermüdungsrelevanten Beanspruchungen nicht nur für die Verstärkung der Kervenverbindung ermöglichen, sondern auch für andere Anwendungen. Dafür soll für die drei Beanspruchungsfälle Abscheren, Herausziehen und kombinierte Beanspruchung das Ermüdungsverhalten von Vollgewindeschrauben grundlegend untersucht und Bemessungsregeln für den Ermüdungsfall abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen