Versagensmechanismen bei axial beanspruchten Schraubengruppen in Abhängigkeit ihrer Anordnung

Selbstbohrenden Schrauben werden im Holzbau aufgrund ihrer einfachen und vielseitigen Anwendungsmöglichkeit immer häufiger eingesetzt. Aufgrund der hohen Tragfähigkeit in Achsrichtung ist es von Vorteil, die Schraubenachsen parallel zu der zu übertragenden Kraft anzuordnen. Verlaufen alle Schraubenachsen in der Gruppe parallel zueinander, ist neben der Querzug- und Schubtragfähigkeit des Holzbauteils im Bereich der Verbindung auch die Versagensmechanismen des Verbindungsmittels (i) Herausziehen, (ii) Kopfdurchziehen, (iii) Schraubenbruch und (iv) Knicken der Schrauben zu berücksichtigen. Bei einseitigen oder symmetrischen Anschlüssen ohne ausreichende Überlappung der Schraubenspitzen kann (v) zusätzlich noch ein Versagen des Holzes entlang der Begrenzungsflächen des, durch die Schraubengruppe eingeschlossenen, Volumens auftreten. Analog zum Blockscherversagen bei auf Abscheren beanspruchten stiftförmigen Verbindungsmitteln wird auch dieses Holzversagen bei einer mit Zug axial beanspruchten Schraubengruppe als ein Herausscheren des eingeschlossenen Volumenblockes betrachtet. Je nach Anforderung variieren auch die verwendeten Baustoffe (z. B. Vollholz, Brettschichtholz, Brettsperrholz, Holzwerkstoffe) und die Schraubenparameter (z. B. Durchmesser, Teil- oder Vollgewinde). Die Schraubenanzahl n mit ihrer Anordnung (z. B. rechteckige Anordnung, Rasteranordnung, Gruppenlänge, Gruppenbreite), ihr Winkel zur Faserrichtung, die Mindest-Schrauben und -Randabständen nehmen Einfluss auf die Versagensmechanismen und die erreichbare Tragfähigkeit. Im Rahmen zweier Forschungsprojekte wurden am Kompetenzzentrum holz.bau forschungs gmbh und am Institut für Holzbau und Holztechnologie der Technischen Universität Graz Prüfungen mit axial beanspruchten Schraubengruppen durchgeführt. Die Abbildung der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten von Schraubengruppen auf einen allgemeinen Fall, die Betrachtung der Gruppe unter einem Winkel von 90° zwischen der Schraubenachse und der Faserrichtung und die Grenzen zwischen den Versagensmechanismen werden diskutiert.