Zum Einfluss von für Querbewehrung genutzte Vollgewindeschrauben auf das kurz- und langzeitige Verbundverhalten von Tragelementen und Verbindungen in Brettschichtholz

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Trautz
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463071572

Im Zuge der vielfältigen Untersuchungen an mit Schrauben gefügten und bewehrten Tragelementen und Proben durch den Lehrstuhl Tragkonstruktionen hat sich wiederholt gezeigt, dass das Einbringen von Schrauben als Bewehrung quer zur Hauptbeanspruchungsrichtung des Tragelementes das Tragverhalten in Kraftrichtung sowie das Verbundverhalten von in Kraftrichtung wirkenden Vollgewindeschrauben deutlich verbessert. Diese Bewehrungskonfiguration reduziert Querzugspannungen aus der Last selbst und insbesondere auch die durch Feuchtigkeitsschwankungen verursachte Schwindrisse in der Verbundschicht, wodurch die Lebensdauer von Holzbauteilen deutlich verlängert werden kann. Das hier vorgeschlagene Forschungsprojekt befasst sich mit den werkstofftechnischen Zusammenhängen und der Tragwirkung von Vollgewindeschrauben, die insbesondere quer zur Faser in die Holzmatrix eingebracht werden, um hieraus Regeln und gegebenenfalls eine Systematik für die Anordnung dieser Art von Schraubenbewehrung abzuleiten. Die Untersuchung des Einflusses der Bewehrung auf das Kurzzeitverhalten und das Langzeitverhalten der axial belasteten Vollgewindeschraube unter verschiedenen klimatischen Bedingungen (Nutzungsklasse 1 - 3) wird zur Entwicklung praktischer Konstruktionsansätze und zur Erweiterung des Anwendungsbereichs in Holzkonstruktionen beitragen. Es wird zudem untersucht, inwieweit quer angeordnete Schrauben den durch Feuchtigkeit verursachten Rissen, den Schäden im Verbund aus Langzeitbelastung und dem Einfluss von Wuchsunregelmäßigkeiten kompensativ entgegenwirken können.Die Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen (Kurzzeit Ausziehversuche und Langzeitversuche unter drei verschiedenen Klimabedingungen) zwischen querbewehrten und nicht querbewehrten Proben werden miteinander verglichen. Parallel zu den Werkstoffuntersuchungen werden Berechnungen mit nicht-linearen Finite-Element-Methoden unter Einschluss der Anisotropie vorgenommen, um den mechanischen Effekt der Querbewehrung auch im Rahmen von Tragverhaltenssimulationen abbilden zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen