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Formschlüssige Holz‐Holz‐Verbindungen haben aufgrund der einfachen Herstellung und Montage eine lange Tradition und gleichzeitig ein großes Potenzial im modernen Holzbau. In den vergangenen Jahren wurde u. a. die Zapfenverbindung sukzessive an die CNC‐Produktionstechniken angepasst und weiterentwickelt. Mit schwalbenschwanzförmigen Zapfen wurden so die Montageabläufe und bei der gereihten Zapfenverbindung die Tragfähigkeit entscheidend verbessert. Experimentelle Untersuchungen zeigten, dass bei allen auf der Zapfenverbindung basierenden Verbindungstypen das Versagen von der Rissentwicklung am Zapfen eingeleitet wird. Hohe Querzug‐ und Schubspannungen in der Rissebene führen dann, wie bei ausgeklinkten Trägerauflagern, zum Versagen des Bauteils. In dem folgenden Beitrag wird eine Bemessung von Zapfenverbindungen mit Bezug zu dem Konzept vorgeschlagen, welches der Eurocode 5 für die Ausklinkung bereithält. Dies basiert auf der bruchmechanischen Auswertung des Rissprozesses und wird dann zu einem Nachweis mit Bezug auf die Schubfestigkeit umformuliert. Das entwickelte Modell zeigt sehr gute Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen. Durch die Analyse der Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen an Zapfenverbindungen konnte eine Zuverlässigkeitsanalyse der aufgestellten Bemessungsgleichung durchgeführt werden. Das vorgeschlagene Bemessungskonzept für den Grenzzustand der Tragfähigkeit ist als Erweiterung der Bemessung für ausgeklinkte Trägerauflager konzipiert und auf unterschiedliche Zapfenverbindungen anwendbar.

The pull-out resistance of fully threaded, self-tapping screws under axial loading has been investigated intensively in the past. Actual design models are based mainly on empirical data because the detailed interaction between the screw thread and the surrounding timber member remains unclear and might depend on the test set-up. An innovative screw sensor with 19 internal fibre Bragg gratings (FBGs) was developed to measure the forces along the screw axis. The screw diameter was 12 mm and the maximum embedding length was 360 mm. The FBG measurement screw was applied in pull-out tests under different support conditions. The results carried out show details of the axial forces along fully threaded screws depending on the magnitude of the screw axis to grain angle, the embedding length, the material and the support conditions. Load transfer between the screw and the surrounding timber was determined by means of the change of axial forces along the screw axis. A comparison of the experimental results with Volkersen’s theory points out the decisive dependency of the support conditions on the axial forces in fully threaded self-tapping screws. Additionally, the experimental test results show indications of shear and compressive stresses in the interface of the measurement screw.

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