Das Dehnungs- und Tragverhalten von Brettschichtholz beim Lasteintrag durch Vollgewindeschrauben

Vollgewindeschrauben werden im Ingenieurholzbau heute vermehrt als Verstärkungs- und Verbindungselemente eingesetzt. Dabei kommen auch besonders lange Schrauben (l > 300 mm) zum Einsatz, die wie Rippenstähle im Stahlbetonbau als Bewehrung wirken. Infolge der Anisotropie des Holzes ist der Lasteintrag bzw. Lastaustrag der Schrauben stark abhängig vom Winkel, den sie mit der Faserrichtung des Holzes einschließen, und dabei sehr unterschiedlich. Entsprechende Dehnungsverteilungen konnten mit den bisherigen Mitteln, mit Dehnmessstreifen, wenn überhaupt, dann nur lokal nachgewiesen werden. Erst mit dem Einsatz fotogrammetrischer Methoden wie der Digital Image Correlation (DIC) ist es möglich, das Dehnungs- und Deformationsverhalten von Brettschichtholz unter Belastung mittels Schrauben zusammenhängend über die Oberfläche eines beanspruchten Tragelements sichtbar zu machen. Diese Veröffentlichung zeigt erste Ergebnisse von Deformationsuntersuchungen auf Basis von DIC. Sie bestätigten einige bisher antizipierte, aber nicht belegbare Tragverhaltensphänomene, wie etwa die Abhängigkeit des Lasteintrags in die Holzmatrix vom Winkel zwischen Schraube und Faserverlauf. Es zeigte sich aber auch, dass die Inhomogenität des natürlich gewachsenen Werkstoffs Holz zu Unregelmäßigkeiten führt, die entsprechende “Unschärfen” bezüglich der Modellierung des Material- und des Verbundverhaltens mit sich bringen. Dennoch wurden allgemeine Bemessungsansätze für Schrauben formuliert, die auf die individuelle lokale Beschaffenheit der Holzmatrix - bestimmbar mittels DIC - abgestimmt werden können.

Deformation- and load-bearing behaviour of glue-laminated-timber under load entry by fully-threaded-screws
For some time past fully-threaded-screws are not anymore used for fixing but also as reinforcement and exclusive connecting elements of structural timber parts. In this context particularly long screws (l > 300 mm) compared to conventional applications are deployed. They work similar to steel reinforcement in concrete carrying tensile and compression forces and bind structural elements together. Timber and screws together may be described as a composite material like concrete, however with an anisotropic matrix with different strength and stiffness in the different dimensions of the material-matrix. Depending on the position of a screw and their inclination to grain different load-bearing effects arise which were hard to verify until now. Investigations of bond behaviour of fully-threaded-screws brought in timber carried out by the Chair of Structures and Structural Design and the Institute of Material Sciences (ibac) of Aachen University with the help of Digital Image Correlation (DIC) allowed the visualization of strain and deformation distribution on the surfaces of structural timber elements. In difference to strain-measuring-gauges which give just spotty information the DIC-method gives a coherent view on the strain and deformation distribution of individual timber specimens and that way a visualization of the actual and local loadbearing behaviour of screw-reinforced-timber.