Untersuchung der Ausziehtragfähigkeit von gewindeoptimierten Holzschrauben. (27th September 2022) - Hölz, Kevin; Bremer, Frank; Giebel, Maximilian; Matthiesen, Sven
Abstract: Die Ausziehtragfähigkeit ist eine relevante Kenngröße für die Bemessung von Schrauben als Holzverbindungsmittel, sog. Holzschrauben. Diese wird, in Wechselwirkung mit den Holzeigenschaften, durch die Gewindegeometrie der Holzschraube beeinflusst. Bisherige Untersuchungen konnten die Einflüsse der Gewindeparameter auf die Ausziehtragfähigkeit noch nicht hinreichend ermitteln, um eine konstruktive Optimierung des Gewindes zu ermöglichen. In Versuchen mit Gewinde‐Testobjekten, welche gerade Gewindeflanken besitzen, konnte der Einfluss verschiedener Gewindeparameter auf die Tragfähigkeit ermittelt werden. Allerdings ist die Übertragbarkeit auf Holzschrauben bislang nicht untersucht worden. In diesem Beitrag wird die Untersuchung dieser Übertragbarkeit vorgestellt. Dazu wurden auf Basis der Ergebnisse zu den Gewinde‐Testobjekten zwei bezüglich der Ausziehtragfähigkeit optimierte Gewindegeometrien entworfen. Um die Übertragbarkeit der Ergebnisse zu prüfen, werden die Ausziehtragfähigkeiten von zwei Holzschraubenvarianten mit optimierten Gewindegeometrien, mit einer Referenzvariante sowie einer kommerziellen Holzschraube verglichen. Die zwei optimierten Holzschraubenvarianten weisen signifikant höhere Ausziehtragfähigkeiten gegenüber der Referenzvariante sowie der kommerziellen Schraubenvariante auf. Damit wird gezeigt, dass die Erkenntnisse der Gewinde‐Testobjekte übertragbar sind. Hersteller können diese daher zur Optimierung der Holzschraubengeometrie nutzen. Abstract: Investigation of the withdrawal capacity of thread‐optimized wood screws The withdrawal capacity is necessary for the design of screws for application in timber, so called wood screws. The withdrawal capacity is influenced by the thread geometry of the screw which interact with the wood properties. Prior investigations have not been able sufficiently determine the influence of the thread parameters on the withdrawal capacity to enable thread geometry optimization. In investigations with so‐called thread‐test‐objects with straight thread flanks, the influences of thread parameters were determined. However, the transferability of these results to wood screws is still unclear. Aim of this paper is to investigate this transferability. To do so, various thread geometries optimized for withdrawal capacity were designed. To test the transferability of the results, the withdrawal capacity of two screw variants with optimized thread geometries, a reference variant and a commercial wood screw is measured. The two optimized screw variants show significantly higher withdrawal capacities compared to the reference variant and the commercial screw variant. This demonstrates that the findings based on the thread‐test‐objects are transferable for the design of wood screws. Manufacturers can therefore use these to optimize the wood screw geometry.