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17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 1 Pr f t echni kund Model l bi l dung f rHT/ NT- Sy st emv er bi nder Manfred AUGUSTIN holz.bau forschungs gmbh Graz, sterreich 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 2 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 3 Pr f t echni kund Model l bi l dung f rHT/ NT- Sy st emv er bi nder 1. Al l gemei nes Tragstrukturen im Bauwesen sind, um einen Raum aufzuspannen bzw. ein rumli-chesTragverhaltenzuerzielen,grundstzlichdreidimensionalaufgebautundlassen sich im Allgemeinen in Primr- und Sekundr- bzw. bei greren Bauwerken auch in Tertirbauteile sowie Verbnde gliedern. Bei deren Modellierung stehen die genann-tenBauteileinWechselwirkungundmssenunterBeachtungderModellierungsan-stzeerfasstunddargestelltwerden.AbgesehenvonrumlichenTragwerken,die dreidimensionalzubetrachtensind,werdenTragstrukturen,insbesondereimHolz-bau,oftmalsalsrumlichwirkendesGesamtsystemaus,inderEbenewirkenden, primrlastabtragendenBauteilen(z.B.Vollwandbindern,Fachwerken,Sttzen)in Kombinationmitvorwiegendlastverteilendenbzw.-zuleitendensekundrenBautei-len(z.B.Pfetten,Einhngetrgern,Unterzgenetc.)undaussteifendenVerbnden modelliert. NebenderhhenmigSchichtungderBauteilebesteht,zurReduzierungderBau-hhe, die Mglichkeit den Haupttrger (HT) durchlaufen zu lassen und bndig oder auch zwischen den HTn angeordnete, sekundre Bauteile bzw. Nebentrger (NT) ge-lenkigoderauchbiegesteifanzuschliessen.DerdabeiauftretendeHaupt-Nebentrger-Anschluss tritt bei Holztragwerken auf Grund der verwendeten, vorwie-gendstabfrmigenBauteileineinergroenAnzahlauf.Wenigverwunderlichsind deshalbauchvielestatisch-konstruktiveLsungsanstzefrdieseszentraleVerbin-dungsproblem bekannt (siehe z. B. [1], [2]). Aus mechanischer Sicht lsst sich die auftretende Problematik in aller Krze so dar-stellen: Fr gelenkige Anschlsse gilt es eine Lsung zu entwickeln, die geeignet ist die Querkrfte des NTs, unter geringstmglicher Schwchung der Tragfhigkeit des HTs sowie kleinstmglicher Ausmitte einzuleiten. Insbesondere ist dabei dem Auftre-ten von Querzugbeanspruchungen im HT und NT hohe Aufmerksamkeit zu schenken. WeitersisteineAbsperrungdesQuellenundSchwindensbeiHolzfeuchtenderung sowohl im HT, als auch im NT auf das kleinstmgliche Ma zu beschrnken. Im Falle biegesteiferHT-NT-AnschlsseistzustzlicheinegeeigneteLasteinleitungfrdiein FolgederMomentenbeanspruchungauftretendenDruck-bzw.Zugbeanspruchungen in den beteiligten Bauteilen sicherzustellen. NebentraditionellenzimmermannsmigenHolz-HolzLsungenmittelsSchwalben-schwanzoderZapfenu.a.wurdenfrdengenanntenZweckinderVergangenheit vorwiegendHolz-Stahlblech-LsungenmitStabdbelnundBolzensowieStahlblech-formteile, wie z. B. Balkenschuhe verwendet. Auf Grund der groen Anzahl an auszu-fhrendenAnschlssenistesweiterhineinGebotderWirtschaftlichkeitderartige Verbindungen systematisiert nach Bauteilabmessungen und erforderlicher Tragfhig-keitanzubieten.AufdieseWeiseentstandindenletztenJahrzehnteneineumfang-reichePaletteanProduktenfrHT-NT-AnschlsseverschiedenerHersteller.Insbe-sondere durch die Entwicklung leistungsfhiger Vollgewindeschrauben wurde ein er-neuterInnovationsschubfrdieseVerbindungsartinitiiert.Einebersichtgngiger Produkte ist z. B. in [3] angegeben. Im Zuge der Tragwerksmodellierung ist - neben anderen - eine Prmisse von beson-derer Relevanz: Die Modellbildung des Tragwerkes inklusive seiner Verbindungen soll 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 4sorealwiesinnvoll,aberauchnichtgenauerdurchgefhrtwerden.Diesbedingt, dassdieerforderlichenPrfungenzurErmittlungderTragfhigkeitbzw.Steifigkeit von HT-NT-Verbindungen so zu planen bzw. auszufhren sind, dass die im Bauwerk auftretenden Beanspruchungen bestmglich abgebildet werden knnen. DieAngabevonTragfhigkeitenbzw.SteifigkeitenvonVerbindernkanneinerseits aufBasisstatistischerAuswertungendurchgefhrterPrfungen,andererseitsaber auchbereine(mechanische)Modellbildung,welchegegebenenfallsdurchPrfer-gebnissekalibriertwird,erfolgen.InletzteremFallsolldasherangezogeneModell derart gestaltet sein, das es in der Lage ist die Prfergebnisse entsprechend widerzu-spiegeln. Im Rahmen dieses Berichtes wird im Folgenden auf die angewandte Prftechnik und die auf den Prfergebnissen aufbauende Modellbildung eines, vom Autor im Laufe der letzten beiden Jahren bearbeiteten, Systemverbinders nher eingegangen. 2. SHERPA- St eck v er bi nder SHERPA(System-)VerbinderderFa.Harrer/Frohnleiten,ATbestehenjeweilsaus zweientsprechendgefrsten,nachdemPrinzipeinerklassischenSchwalben-schwanzverbindungzueinerkraftschlssigenVerbindungzusammenfgbarenTeilen aus Aluminium (auch Verbinder aus Kunststoff sind verfgbar), die mittels spezieller Teil-oderVollgewinde-HolzschraubenmitdenzufgendenHolzteilenverbunden werden. Im Allgemeinen wird dabei der feder-frmige Teil mit der Seitenflche des Haupttrgers(HT)unddernut-frmigeTeilmitderStirnflchedesNebentrgers (NT)verschraubt.JenachTypdesVerbindersvervollstndigenSicherungskeile und/oder Sperrschrauben das Steckverbindersystem. Abbildung 1: SHERPA-Produktfamilie Die derzeit, je nach Typ des Verbinders, von 2 kN bis 280 kN (in Einschubrichtung) reichendencharakteristischenWertederBeanspruchbarkeitdieserbauaufsichtlich zugelassenenVerbinder(ZulassungZ-9.1-558[4]undZ-9.1-778[5])knnenje nachBeanspruchungssituationundTypdesVerbindersausdenZulassungenbzw. aus Tabellenwerken entnommen werden, wodurch der Umfang der Nachweisfhrung auf ein Minimum reduziert wird. Um dem Statiker bzw. dem anwenden Betrieb eine sichere und zuverlssige Verwendung dieses Verbindersystems zu ermglichen, wur-de vor geraumer Zeit ein eigenes Handbuch mit umfangreichen Informationen erar-beitet ([5], [6]). 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 5 Abbildung2gibteinenzusammenfassendenberblickberdiefrsog.SHERPA-XL/DXL Verbinder verwendeten Systemkomponenten. Abbildung 2: Systemkomponenten von SHERPA-XL/DXL Verbindern 3. Pr f t echni k In HT-NT-Anschlsse knnen folgende Beanspruchungsarten auftreten: -Krfte mit/und ohne Ausmitte in Einschubrichtung, -Krfte mit/und ohne Ausmitte rechtwinklig zur Einschubrichtung, -Krfte (Zug/Druck) in Richtung der NT-Lngsachse, -Torsionsmomente im NT (derzeit noch nicht durch die vorliegenden Zulassun-gen abgedeckt) sowie -kombinierte Beanspruchungen. JenachLagerungbzw.AnschlusssituationderbeteiligtenHTbzw.NTtretenbeim EinsatzvonVerbindernfrdiewichtigsteBeanspruchunginEinschubrichtung-, aber auch rechtwinklig dazu zwei zu unterscheidende Situationen auf: -Ist der Haupttrger oder auch die anzuschliessende Sttze entweder symmet-risch beansprucht bzw. verdrehungssteif oder durch konstruktive Manahmen ausreichendverdrehungssteifgesichert,sinddurchdenVerbinderkeineoder nurminimaleAnschlussmomentezubertragen.IndiesemFallkannvonei-nem Anschluss ohne Last ausmi t t e ausgegangen werden. -Fr den Fall, dass eine asymmetrische Beanspruchung (lt. allgemeiner bauauf-sichtlicherZulassung0,83Vli/Vre1,20)auftrittbzw.derHT/dieSttze verdrehungsweichbzw.nichtausreichendgegenVerdrehengesichertsind, musseinederauftretendenBeanspruchungent spr echendeLast ausmi t t e bercksichtigtwerden.TypischerweisewirddieserFallz.B.beieinemRand-binder eines Hallentragwerkes auftreten. bliche bauaufsichtliche Zulassungen fr derartige Verbinder limitieren die maximale Ausmitte mit e = +/- 200 mm. TretendarberhinausgehendeLastausmittenauf,sindsolcheVerbindungen durch geeignete konstruktive Manahmen (z. B. mittels Stahllaschen o. .) zu sichern. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 6 Anschluss-situation Haupttrger/Sttze verdreh-ungssteif bzw. gegen Verdre-hen ausreichend gesichert Haupttrger/Sttze verdreh-ungsweich bzw. gegen Verdre-hen nicht ausreichend gesichert Anschluss Regelbinder/ Sttze Anschluss Randbinder/-Sttze Abbildung 3: Anschlusssituationen von SHERPA-Verbindern (bei einer Beanspruchung in Einschubrichtung) Eine geeignete Prftechnik bzw. -konfiguration muss in der Lage sein, die in der Rea-littauftretenBeanspruchungendesVerbindersentsprechendwiderzuspiegeln.Im selben Mae muss eine entsprechende Prfkonfiguration einen eindeutigen Kraftfluss des Verbinders gewhrleisten sowie vorteilhaft in unterschiedlich ausgestatteten La-bors durchfhrbar sein, d. h. relativ einfach gestaltet sein. Mit Hilfe einer einzigen Prfkonfiguration war dies bei den Zulassungsprfungen der geschildertenVerbindernichtmglich.Wiein[8]geschildert,wurdezurErmittlung der Tragfhigkeit bei Beanspruchungen in und rechtwinklig zur Einschubrichtung eine Biegeprfkonfiguration und zum Aufbringen einer Zugbeanspruchung in Richtung der NT-Lngsachse eine Zugprfkonfiguration verwendet. Beide angesprochenen Prfanordnungen werden im Folgenden geschildert: -Biegeprfkonfiguration Wiebereitserwhnt,solldiePrfkonfigurationeineneindeutignachvollziehbaren KraftverlaufdesVerbindersermglichen.Bekanntlichistdiesabgesehenvonun-vermeidbaren Reibungseinflssen nur ber ein statisch bestimmtes Systems mg-lich. Die verwendete Biegeprfkonfiguration war daher entsprechend dieser Anforde-rung aufgebaut. Die von der Prfmaschine aufgebrachte Kraft bei einer Beanspruchung der Verbinder quer zur NT-Lngsachse und in Einschubrichtung wurde ber ein dazwischen liegen-des Holz aus Buche ber Querdruck in den NT eingeleitet. Die Krafteinleitung ist da-bei zur Erreichung mglichst hoher Krfte im Verbinder so weit (Abmessung L1) von diesem entfernt, dass ein angenommener Lastausbreitungswinkel von 45 unter demKrafteinleitungsholzdieuntersteMomentenschraubeimNTnichtschneidet. Somit kann davon ausgegangen werden, dass kein Einfluss auf die Tragfhigkeit des Verbinders infolge der Krafteinleitung gegeben war. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 7 Abbildung 4:PrfkonfigurationfrPrfungenmitBeanspruchungenrechtwinkligzurNT-Lngsachseundin Einschubrichtung UmdiegrtmglicheKraftindenVerbindereinzuleitenwarderNTasymmetrisch gelagert. Einerseits lag dieser im Abstand L2, ber ein dazwischen liegendes Lager-holzundeineStahlplatte,aufeinerfreidreh-,undinLngsrichtungdesNTshori-zontalverschiebbarenStahlrolleaufderAuflagerbankderPrfmaschineauf.Ande-rerseitswurdedieBeanspruchungberdenstirnseitigmontiertennutfrmigenTeil des Verbinders in diesen eingeleitet. Abbildung 5:verwendetes Prfgerst Der mit dem federfrmigen Teil des Verbinder ausgestattete HT war seinerseits ber vierGewindestangenundgekontertenC-Stahlprofilen mitdemspeziellentwickelten PrfgerstausStahlgeklemmt.DiesesbestandimWesentlichenauszwei,inRich-tungdesNTsorientierten,L-frmigenStahlbcken,aufderenhorizontalenSchen-kelndieHTauflagen,undeinemquerdazumitdenStahlbckenverschraubten, mehrfachausgesteiftenI-Profil(Quertraverse),welcheswiederumbereineRolle aufderAuflagerbankauflag.DieStahlbckewiesenanderUnterseiteinLngsrich-17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 8tungBohrungenineinemAbstandvon50mmauf,sodassberdieentsprechende Montage der Quertraverse (in Richtung des NT), die gewnschten Lastausmitten er-zeugtwerdenkonnten.FreinemittigeBeanspruchunglagdieMittenachseder Quertraversebzw.diedarunterliegendeStahlrolleexaktunterderMittenachsedes Verbinders. Sollte am unteren Ende des Verbinders eine Zugkraft (positives Moment bzw.positiveAusmitte)erzeugtwerden,sowurdedieQuertraverseentsprechend derzuprfendenAusmitteweiterentferntbzw.beinegativerAusmitteinRichtung der Lasteinleitung montiert. Abbildung 6:Skizze zu den gemessenen Weggren und Bild der verwendeten Messkonfiguration Im Rahmen der Prfdurchfhrung wurde zur Ermittlung der Verschiebungsmoduln neben der aufgebrachten Kraft und dem Traversenweg der Prfmaschine jeweils an der Unter- und der Oberseite die Relativverschiebung des HTs und NTs, die Relativ-verschiebungvonHT(oben)bzw.NT(unten)unddemVerbinderrckensowiedie horizontalenVerformungenzurErmittlungderVerdrehungsmodulnaufgezeichnet. UmeinerascherePrfdurchfhrungzuermglichenwurdendieentsprechenden WegaufnehmeraneinemBuchenholzklotzmittelszweierHolzschraubenbefestigt, sodass dieser sehr rasch am HT (oben) bzw. NT (unten) angebracht werden konnte. Um Schden an den Wegaufnehmern zu vermeiden wurden diese bei rund 70% der geschtzten Bruchkraft demontiert.

Abbildung 7: Prfkonfiguration fr die Prfungen mit Beanspruchungen rechtwinklig zur Einschubrichtung 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 9 DiePrfungenvonBeanspruchungenrechtwinkligzurNT-LngsachseundzurEin-schubrichtungerfolgtenanalogzurobigenSchilderungfrdieAufbringungvonBe-anspruchungeninEinschubrichtung.DernunvertikalstehendeHTwurdeeinerseits aufeinem,zwischendenQuerbckenliegendemweiterenC-Profilaufgelagert.Wei-ters wurden - um den HT ber die Gewindestangen mit dem Prfgerst klemmen zu knnen - oben und unten aus zwei C-Profilen bestehende Quertrger eingelegt. -Zugprfkonfiguration ZurErmittlungderZugtragfhigkeitvonSHERPA-XL/DXLVerbindernwurdediefol-gendeZugprfkonfigurationverwendet:DermitdementsprechendenVerbinderteil verseheneHTwurdemitHilfevonGewindestangenunddoppeltenC-Stahlprofilen gegendiemassiveAuflagerbankderPrfmaschineverschraubt.Danachwurdedas, ebenfalls mit dem Verbinderteil sowie einem T-frmigen Stahlbauteil versehene NT-Bauteileingeschoben.DasT-frmigeStahlbauteilwieseinerseitseineBohrungzur Anbindung an den Kolben der Prfmaschine auf und wurde andererseits mit Hilfe von acht, in NT-Lngsrichtung leicht schrg gestellten VG-Schraube (8 x 10 mm, Lnge 300 mm) mit dem NT verbunden. Auf Grund der bei einer Zugbeanspruchung leicht ausmittigenVerbindergeometrie(infolgederLagedesKopfesbzw.Schwalben-schwanzes des Verbinders) wurde das T-Stck entsprechend einer vorgngig durch-gefhrtenAbschtzungausmittigbefestigt,sodassimZugederPrfungkeinezu-stzliche Ausmitte auftrat. Abbildung 8: Zugprfkonfiguration 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 10-verwendete Prfmaschinen, Prfvorschriften und Auswertung der Prfungen AbschlieendsollnochkurzaufdieauchfrdieZugprfungenverwendeten Prfmaschinen und Prfvorschriften sowie die Auswertung eingegangen werden: DerGroteilderPrfungenwurdemitder(Spindel-)PrfmaschineLignum_Zwick 275 im Bautechnikzentrum der Technischen Universitt Graz durchgefhrt, die eine stufenlos steuerbare weg- und/oder kraftgesteuerte Aufbringung von Krften bis 275 kNerlaubt.DieMessdatenerfassungerfolgtenebenderSoftwarederPrfmaschine mitHilfeeinesSpider8-MesswertverstrkersderFa.HottingerBaldwinMesstech-nik GmbH. Pro Prfung wurde bei der Biegeprfkonfiguration neben der aufgebrach-ten Kraft und dem Traversenweg der Prfmaschine, jeweils an der Ober- und Unter-seite,dievertikaleundhorizontaleRelativverschiebungzwischendemHTundNT, sowiedieRelativverschiebungzwischendemVerbinderunddemHT-bzw.NTmit Hilfe von induktiven Weggebern des Typs WA10, WA20 und WA50 der Fa. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH gemessen. EinTeilderPrfungenandenSHERPA-XLsowieallePrfungender-DXLVerbinder wurdeamlinearverschiebbarenundvertikalstufenlosverstellbarenPrfgerstdes LaborsfrKonstruktivenIngenieurbau(LKI)imBautechnikzentrumderTUGraz durchgefhrt.DiesesistmiteinemLinearzylindermiteinerKapazittvon+/-1000 kNderBaureihe244vonMTS BerlinversehenundermglichtdieprziseRegelung derKraftunddesKolbenweges.DieRegelungdesservohydraulischgesteuerten PrfzylinderserfolgtmitdemdigitalenServoreglerFlexTestGTmittelsPCundder Messsoftware FlexTest GT System Software MTS 793.000. ImZugederDurchfhrungderZugprfungenwurdennebenderaufgebrachten Kraft und dem Traversenweg der Prfmaschine zur Ermittlung der Verschiebungs-modulnbzw.allflligerRotationenderVerbinderdieVerschiebungenzwischenHT und NT in der Nhe der vier Kanten des NTs mit Hilfe der oben genannten indukti-ven Wegaufnehmern gemessen. Weiters wurde die Relativverformung zwischen dem Verbinder und dem NT mit Hilfe von zwei weiteren Wegaufnehmern aufgezeichnet. DieDurchfhrungderPrfungenerfolgtenachdenBestimmungenvonNORMEN 26891:1991.DabeiistvorabeineBruchlastderVerbindung(Fest)zuschtzen.Im AnschlusswerdenineinerHysterese40%vonFestkraftgesteuertsoaufgebracht, dass diese in zwei Minuten erreicht ist. Anschlieend wird dieses Kraftniveau 30 Se-kunden gehalten und nachfolgend mit derselben Beanspruchungsgeschwindigkeit auf 10 % von Fest abgesenkt, und wieder 30 Sekunden konstant gehalten. Sodann wird immernochunterBeibehaltungderselbenBeanspruchungsgeschwindigkeitdie Kraftbis70%vonFestgesteigertundderVersuchabdiesemKraftniveauwegge-steuert so weitergefahren, dass entweder der Bruch der Verbindung nach rund 10 bis 15MinutenGesamtprfdaueroderdasErreicheneinerVerschiebungdesVerbin-dungsmittels von 15 mm auftritt. Aus den aufgezeichneten Prfdaten knnen in der FolgedieBruchkraft,sowiedieVerschiebungs-bzw.Verdrehungsmodulnbestimmt werden. DiestatistischeAuswertungderdurchgefhrtenPrfungenerfolgtenachdenBe-stimmungen von EN 14358:2007 (charakteristische Werte), sowie NORM B 4100-2: 2004(zulssigeWerte).DerVerdrehungsmodulwurdeanalogzudenVerschie-bungsmodulnausdenhorizontalenVerschiebungenderoberenbzw.unterenWeg-aufnehmer bestimmt. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 114. Model l bi l dung NebenderFestlegungderTragfhigkeitvonSHERPA-XL/DXLVerbindernaufBasis einer statistischen Auswertung besteht auch die Mglichkeit ein (mechanisches) Mo-dellzudefinierenunddiedamiterrechenbarenKennwertemitjenenvondurchge-fhrtenPrfungenzuvergleichenbzw.zukalibrieren.DerVorteilderModellbildung bestehtdabeidarin,dassdieAuswirkungenvonGrundparameternindenGrenzen desSystemsvariiertwerdenknnenunddamitimVergleichzurstatistischenAus-wertung die Anzahl an Versuchen und die damit verbundenen Kosten deutlich redu-ziertwerdenknnen.ImZugederKalibrierungdesModellswirdmanbestrebtsein einen ausreichenden Abstand zu Grenzzustnden einzuhalten, um eventuelle Model-lanpassungsungenauigkeiten zu bercksichtigen. Die Modellbildung zur Ermittlung der Tragfhigkeit fr die SHERPA-XL/DXL Serie ba-siertaufAngabenindergutachtlichenStellungnahmeunddemEntwurfdesZulas-sungstextes zur Erreichung einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung von Prof. H.-J.Bla/KIT,Karlsruhe[9].ZurKalibrierungdesmechanischenModellsdienten die an der TU Graz durchgefhrten und in den Prfberichten [10], [11] geschilderten Prfungen. PrinzipiellwurdefrdieModelleunterstelltbzw.z.T.durchdiePrfungennachge-wiesen, dass die geometrische Form bzw. einzelne Detailabmessungen der Verbinder keinenEinflussaufdieTragfhigkeitausben;derVerbinderkannalsoalsBlack-Box betrachtet werden. Somit verbleiben als beeinflussende Faktoren die Rohdichte und Schraubenparameter (Durchmesser, Einschraubtiefe, Neigung der Schraube). 4.1. bei ei ner Beanspr uchungauf Zugi nRi cht ungder Neben-t r ger l ngsachse -Tragfhigkeit einer Vollgewindeschraube auf Herausziehen DercharakteristischeWertdesAusziehparameterseinerVollgewindeschraube(VG-Schraube)aufHerausziehenrechtwinkligzurFaserrichtungbetrgtnachBla/Frese [12] bzw. in hnlicher Grenordnung nach Pirnbacher/Schickhofer [13] 0,41ax,k kf 0,087 d= . Mit fax,k .... charakteristischer Wert des Ausziehparameters in N/mm k ....... charakteristischer Wert der Rohdichte des verwendeten Holzes in kg/m d ....... Auendurchmesser der VG-Schraube in mm lef ....... Einschraubtiefe der VG-Schraube in mm DiecharakteristischeTragfhigkeitRax,keinerVG-SchraubeaufHerausziehenrecht-winklig zur Faserrichtung lsst sich damit wie folgt anschreiben 0,41 0,59ax,k ax,k ef k ef k efR f l d 0,087 d l d 0,087 l d= = = . MitderfrdieVerwendungfrSHERPA-XL/DXLVerbindernvorgesehenenSHERPA Spezialschraube (d = 8 mm | Lnge l = 160 mm) und der Einschraubtiefe lef = 139 mm ergibt sich somit in Abhngigkeit von der Rohdichte des verwendeten Holzes 0,59 0,59ax,k k ef k k kR 0,087 l d 0,087 139 8 41 [N] 0,041 [kN] = = = = . 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 12Fr ein Brettschichtholz (BSH) der Festigkeitsklasse GL24h (k = 380 kg/m) ergibt sich damit beispielsweise eine Tragfhigkeit von Rk = 15,6 kN pro Schraube. Bei einer Beanspruchung auf Herausziehen in Faserrichtung des Hirnholzes ist diese Tragfhigkeit nach [9] mit dem Faktor qax,NT = 1 / 1,20 abzumindern. -TragfhigkeiteinesSHERPA-VerbindersbeieinerZugbeanspruchungin Richtung der Nebentrgerlngsachse Fr die Modellbildung dieser Beanspruchung werden nur die sog. Momentenschrau-ben (MomS) des Verbinders herangezogen. F1F1F1;1F1;2F1l= 139 mmefd =8 mm1HTNT F1 F1Rax qax,NT axRqax,NT axRRaxF1F1;1F1;2HTNT Abbildung 9: Modellbildung bei einer Zugbeanspruchung der NT-Lngsachse von SHERPA-XL/DXL Verbindern DieTragfhigkeitdesVerbinderergibtsichausdemKleinswertderTragfhigkeiten des HT (fr alle SHERPA-XL/DXL Verbinder 4 Schrauben) bzw. NT (6 Schrauben) zu -fr den Haupttrger-fr den Nebentrger 1,HT,k M,HT ax,kk kR n R4 0,041 0,164 [kN]= == = 1,NT,k M,NT ax,NT ax,kk kR n R6 (1/1,20) 0,041 0,205 [kN]= q == = d. h., bei dieser Beanspruchung wird stets der Haupttrgeranschluss magebend. Fr den charakteristischen Wert der Tragfhigkeit fr Vollholz (VH) C30 bzw. BSH GL24h ergibt sich eine Tragfhigkeit bei Zugbeanspruchung in Richtung des NT von 1,k HT,k kR R 0,164 0,164 380 62,3kN = = = = . Det ai lMoment enschr aube (auf Herausziehen beansprucht) Die Lastausmitten aufGrund der ausmittigen Schraubenanordnung werden vernachlssigt ! Die Anteile der Schrg-schrauben an der Kraft-abtragung bleiben bei der Modellbildung fr eine Beanspruchung in Richtung der Nebentr-gerlngsachse unbe-rcksichtigt! 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 13FrandereRohdichtendarfdercharakteristischeWertderTragfhigkeitfrdiese Beanspruchung mit k1,kR ( ) 62,3[kN]380= mit k ...... charakteristischer Wert der Rohdichte des verwendeten Holzes in kg/m ermittelt werden. EinVergleichderPrfdaten(unterBercksichtigungderunterschiedlichenRohdich-ten der Prfkrper) der verschiedenen geprften SHERPA-XL/DXL Verbinder mit den Kennwerten der Modellbildung ergibt, dass sich ein kleinster Verhltniswert von 1,01, bei einem mittleren Verhltniswert von 1,35 ergibt. Die Verhltniswerte fr die cha-rakteristischeTragfhigkeitbetragen1,12bzw.1,47.DieModellbildungliegtdaher deutlich auf der sicheren Seite und kann als zufriedenstellend bezeichnet werden. 4.2. bei ei ner Beanspr uchungr echt w i nk l i gzur Nebent r ger -l ngsachse und i n Ei nschubr i cht ung 4.2.1. bei einer mittigen Beanspruchung Fr die Modellbildung bei dieser Beanspruchung wird unterstellt, dass der Beitrag der MomS zur Tragfhigkeit auf Grund ihrer vergleichsweise geringen Steifigkeit gegen-berdenSchrgschrauben(SchS)vernachlssigtwerdenknnen.DieTragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbindern in Einschubrichtung kann dann wie fr eine bliche Holz-Stahlblech-VerbindungausderKrftezerlegungderAuszugskrafteinerschrg eingebautenVG-SchraubeunterBercksichtigungeinerReibungskomponenteder Kontaktkraft zwischen der Rckwandung des Verbinders und dem Holz erfolgen. e=0HTNTF2F210 mm 10 mmR sinax,k oR cosax,k oo0 ax,k R sinRax,k0oF2F2F2F2 Abbildung 10: ModellbildungbeieinermittigenBeanspruchungrechtwinkligzurNT-LngsachseundinEin-schubrichtung von SHERPA-XL/DXL Verbindern Detail Krfteplan einer Schrgschraube 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 14Die Kraftkomponente entgegen der Einschubrichtung der unter 45 eingedrehten VG-Schraube eines SHERPA-XL/DXL Verbinders ergibt sich zu S ax,k2,k;1 S ax,kn RR n R sin2= o =. WegenderauftretendenReibungzwischenderHolz-undderAluminiumoberflche der Verbinder darf zustzlich die Reibungs-Kraftkomponente S 0 ax,k2,k;2 S 0 ax,kn RR n R cos2 = o = Bercksichtigung finden. Der Haftreibungskoeffizient 0 darf dabei mit 0,25 angesetzt werden. SomitergibtsichfrdencharakteristischenWertderTragfhigkeitderSHERPA-XL/DXL Verbinder bei einer mittigen Beanspruchung in Einschubrichtung S ax,k2,k 2,k;1 2,k;21,25 n RR R R2 = + =. Mit nS ...... Anzahl der unter 45 eingedrehten Schrauben im HT/Sttze- oder NT-Anschluss Rax,k ... charakteristischer Wert des Ausziehwiderstandes der verwendeten Schraube DerVergleichderHchstlastenderPrfergebnissemitdenErwartungswertender Modellbildung fr diese Beanspruchung ergibt, dass der kleinste Verhltniswert 1,18, bei einem mittleren Verhltniswert von 1,51 betrgt. Fr die charakteristische Trag-fhigkeit konnten die entsprechenden Werte zu 1,35 bzw. 1,58 ermittelt werden. Die vorgestellteModellbildungliefertalsorelativkonservative,d.h.deutlichaufdersi-cheren Seite liegende Werte. 4.2.2. bei einer Beanspruchung bis zur sogenannten Grenzausmitte egrenz Die Prfresultate (in [10], [11]) lassen erkennen, dass bis zu einer Grenzausmitte egrenzfrSHERPA-XL/DXLVerbinderkeineReduktionderTragfhigkeitauftritt.Dies lsstsichwiefolgtbegrnden:Vorausgesetzt,dassdievorwiegendeLastabtragung unterhalb der Grenzmitte ausschliesslich ber die Schrgschrauben erfolgt (Modellie-rungsvereinfachung), entsteht durch deren Aktivierung in der Anschlussfuge Verbin-der-HolzoberflcheeinAnpressdruck,welcherberdenauftretendenHaftreibungs-anteil die bertragbare Tragfhigkeit in Einschubrichtung erhht. Auf Grund der Ausmitte der Verbinder (fr SHERPA-XL und DXL je 10 mm fr den HT und NT) wirkt in der Anschlussfuge auch ein Moment, wodurch sowohl im HT als im NT Zug- bzw. Druckkrfte normal zur Anschlussebene entstehen. Als Folge wird auf derZugseitederobengeschilderteAnpressdruckvermindert.FreineEinwirkung mit der Grenzausmitte egrenz wird die Horizontalkomponente der Schraubenkraft ge-rade durch jene aus dem Exzentrizittsmoment aufgehoben. Fr eine unter 45 ein-gedrehte Schrgschraube entspricht dies der Bedingung, dass die Horizontalkraft aus dem Moment exakt der Vertikalkomponente aus der einwirkenden Querkraft bzw. der wirkenden Abscherkraft entspricht. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 15 Abbildung 11: ModellbildungbeieinerausmittigenBeanspruchungbiszurGrenzausmitteegrenzrechtwinklig zur NT-Lngsachse und in Einschubrichtung von SHERPA-XL/DXL Verbindern EsgiltindiesemFallfrdenHT-bzw.NT-Anschluss(derkleinereWertistmage-bend) von SHERPA-XL/DXL Verbindern 1 1H V =mit S Smax max1 2 n n2 2i ii 1 i 1z zH M F ez z= == = bzw. 21SFVn=. Durch Einsetzen und Auflsen fr die gesuchte Grenzausmitte egrenz erhlt man Smax 22 n2 Sii 1z FF enz= = bzw. Sn2ii 1grenzS maxzen z==. Mit H1 ........ Horizontalkomponente der Kraft der Schrgschraube auf Herausziehen in kN V1 ........ Vertikalkomponente der Kraft in der Schrgschraube auf Herausziehen in kN nS ......... Anzahl der Schrgschrauben im Haupt- bzw. Nebentrgeranschluss zmax ...... Abstand der untersten Schraube im HT- bzw. NT- Anschluss in m Ez ....... Summe der Abstandsquadrate der Schrgschrauben vom Schwerpunkt des Schrauben- bildes in m Die Tragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbindern bei ausmittigen Beanspru-chungen e egrenz in Einschubrichtung betrgt 2,k 2,kR' R = . Mit R2,k ....... charakteristischer Wert der Tragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbindern bei einer mittigen Beanspruchung in Einschubrichtung in kN egrenze=egrenzHTNTF2F210 mm 10 mm 10 mmMgrMgrMgrRax,kRax,kH1H1V1V1z1,NTznS,NTz1,HTzi,NTzi,HTznS,HT17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 164.2.3. bei einer ausmittigen Beanspruchung Bei,dieGrenzausmitteegrenzbersteigenden,Exzentrizittentrittmitansteigender Ausmitte ein deutlicher Abfall der Tragfhigkeit auf. Aus diesem Grund wird in Zulas-sungendieTragfhigkeitderartigerVerbinderblicherweisemiteinerAusmittee 200mmlimitiert.SollendarberhinausgehendeEinwirkungenbertragenwerden sind geeignete konstruktive Manahmen zur Entlastung in den Bereichen am oberen und unteren Ende des Verbinders zu treffen. BeiSHERPA-XL/DXLVerbindernerfolgtdiebertragungdergenanntenBeanspru-chungendurchAktivierungderMomentenschrauben,d.h.esgiltfrdasmaximal bertragbare Moment M2 Mn2ij 12 2 grenz ax,kzM F e Rz== + . Es ist dabei zu beachten, dass die Ermittlung des Momentes M2 sowohl fr den HT-, also auch den NT-Anschluss (unter Beachtung der reduzierten Auszugskraft der VG-Schraube) durchzufhren ist. In der praktischen Verwendung knnen sowohl positiv alsauchnegativwirkendeMomentenbeanspruchungenauftreten,welcheaufGrund der asymmetrischen Anordnungen der MomS zu unterschiedlichen Beanspruchungen fhren.AusGrndenderVereinfachungwirdjedochlediglichdieAngabedes Kleinstwertes der insgesamt vier mglichen Werte fr das Moment M2 sinnvoll sein. Fr das durch die MomS bertragbare Moment M2 im HT- bzw. NT-Anschluss gilt Mn2ij 12,M;HT ax,kzM Rz== bzw. Mn2ij 12,M;NT ax,NT ax,kzM Rz== q Abbildung 12: ModellbildungbeieinerausmittigenBeanspruchungberderGrenzausmitterechtwinkligzur NT-Lngsachse und in Einschubrichtung von SHERPA-XL/DXL Verbindern HTNTF2F2ee>egrenz10 mm 10 mmM2M2M2qax ax,kR ?Rax,kz1,NTz1,HTzi,NTzi,HTz =zn,NTmax,NTz =zn,HTmax,HT17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 17UmzueinemeinfachenRechenmodellbeieinerausmittigenBeanspruchungzuge-langen, wird die Tragfhigkeit vorteilhaft auf die mittige Beanspruchung bezogen und in Abhngigkeit von der zur betrachtenden Ausmitte e abgemindert. Mechanisch gesehen tritt dabei eine Momenten-Querkraft-Interaktion auf. Als Ansatz dafr wird blicherweise der (quadratische) Ausdruck fr die Ausnutzungsgrade 2 2 2 22,k 2,kF M( ) ( ) 1R M+ s mit F2Querkraftbeanspruchung im Verbinder in kN M2Momentenbeanspruchung im Verbinder in kNm R2,kcharakteristischer Wert der (Querkraft-) Tragfhigkeit bei einer mittigen (momenten-freien) Beanspruchung des Verbinders in kN M2,kcharakteristischer Wert der Beanspruchbarkeit bei einer ausschliesslichen Momenten-beanspruchung in kNm verwendet. Mit M2 = F2 e und durch Auflsen nach F2 (bzw. im Grenzfall R2,k) ergibt sich 2,k2,k 222,k22,kRR' FR e1M= =| | + | |\ .. Durch Einfhrung der Ausmitte e2, die fr den HT bzw. HT wie folgt definiert ist Mn2ij 1ax,k2,HT;k2,M;HT2,HT;k 2,HT;kzRMzeR R= = = bzw. Mn2ij 1ax,k2,HT;k2,M;HT2,HT;k 2,HT;kzRMzeR R= = = sowie 2,M;HT2 M2,M;NTminee e minmine = = ` ) mitM2,k=R2,ke2kannobigeGleichungwieerwhntaufdieAusmitteebezogen werden.Weitersistzubercksichtigen,dassbiszurGrenzausmitteegrenzkeineRe-duktion der Tragfhigkeit auftritt, weshalb dieser Wert von der wirkenden Ausmitte e in Abzug gebracht werden darf. Somit ergibt sich die im Grenzzustand maximal ber-tragbare Einwirkung R2,k zu 2,k2,k22,k grenz22,k 2RR'R (e e )1R e=| | + | |\ . bzw. 2,k2,k2grenz22RR'e e1e=| |+ | |\ .. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 18Aus einem Vergleich dieses Modells mit Prfergebnissen konnte festgestelltwerden, dass eine Approximation mit Hilfe eines kubischen Ansatzes (Exponent = 3) zu einer besseren Anpassung fhrt. Aus diesem Grund kann die Ermittlung der Tragfhigkeit bei ausmittiger Beanspruchung zwischen egrenz < e 200 mm mit der in [3] und [4] festgelegten Gleichung in der Form 2,k2,k3grenz32RR'e e1e=| |+ | |\ . mit R2,k ....... charakteristischer Wert der Tragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbindern bei einer mitti-gen Beanspruchung in Einschubrichtung in kN e .......... Ausmitte der einwirkenden Kraft in megrenz .... Grenzausmitte von SHERPA-XL/DXL Verbindern in m e2 ......... ungnstigste Ausmitte des Haupt- oder Nebentrgeranschlusses fr das maximal auf nehmbare Moment (e2= M2,k / R2,k) in m erfolgen. AufhiersollenwiederdieVerhltniswertederPrfergebnissebeiausmittigerBean-spruchung mit den Erwartungswerten der Modellbildung angegeben werden: Fr die HchstlastenderPrfergebnisseergibtsicheinkleinsterWertvon0,98,beieinem mittlerenVerhltniswertvon1,33.AufderEbenedercharakteristischenWerte betragendieentsprechendenWerte1,30bzw.1,63,d.h.dieModellbildungbildet auch fr diese Beanspruchung die Prfergebnisse gut ab. 4.3. bei ei ner Beanspr uchungr echt w i nk l i gzur Nebent r ger -l ngsachse und ent gegen derEi nschubr i cht ung DieTragfhigkeitentgegenderEinschubrichtungwirddurchdenEinbauvonsog. Sperrschrauben in der Fuge zwischen dem nut- und federfrmigen Teil der SHER-PA-XL/DXL Verbinder erzielt. In den durchgefhrten Prfungen konnten z. T. deutlich hhere Traglasten erreicht werden als die im Vorfeld als Ziel festgelegten, und fr die praktischeAnwendungalsausreichenderachteten,10%derTragfhigkeitinEin-schubrichtung. Der charakteristische Wert der Tragfhigkeit R3,k bei dieser Beanspruchung ist daher wie folgt festgelegt 3,k 2,kR' 0,1 R' = mit R2,k .....charakteristischer Wert der Tragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbinder bei einer mittigen bzw. ausmittigen Beanspruchung in Einschubrichtung in kN 4.4. bei ei ner Beanspr uchungr echt w i nk l i gzur Nebent r ger -l ngsachse und r echt w i nk l i g zurEi nschubr i cht ung SHERPA-XL/DXL Verbinder knnen auch rechtwinklig zur Nebentrgerlngsachse und zur Einschubrichtung sowohl mittig als auch ausmittig beansprucht werden. Die Mo-dellierung der Tragfhigkeit wird nachfolgend geschildert. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 194.4.1. bei einer mittigen Beanspruchung Die Kraftbertragung bei einer mittigen Beanspruchung der Verbinder erfolgt sowohl frdieSchrg-,alsauchdieMomentenschraubenaufAbscheren.DieModellierung der Tragfhigkeit fr diesen Fall basiert auf dem Johansen-Modell, d. h. sowohl fr dieLochleibung,alsauchfrdasFliemomentwirdeinideal-plastischesVerhalten unterstellt und die Tragfhigkeit je Verbindungsmittel und Scherfuge berechnet. Fr dieimNebentrgereingedrehtenSchraubenistaufGrundihrerOrientierunginFa-serrichtung eine Abminderung der Lochleibung zu bercksichtigen. -Ermittlung der Basiskennwerte fr die Lochleibungsfestigkeit und das Flie-moment Der charakteristische Wert der Lochleibungsfhigkeit fr nicht vorgebohrte Hlzer bei einer Beanspruchung in Faserrichtung betrgt 0,3h,k kf 0,082 d= . Mit k ....... charakteristischer Wert der Rohdichte des Holzes/Holzwerkstoffes in kg/md ........ (Nenn- = Auen-) Durchmesser der VG-Schraube in mm Fr ins Hirnholz eingedrehte, auf Abscheren beanspruchte VG-Schrauben ist der obi-ge Wert nach [9] auf 40% des Wertes in Faserrichtung abzumindern. DercharakteristischeWertfrdasFliemomentderSHERPA-Spezialschraubenist durch eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung geregelt und betrgt. y,kM 20.000Nmm = . -Ermittlung des charakteristischen Wertes der Tragfhigkeit je Scherfuge und Schraube Der charakteristische Wert der Tragfhigkeit je Scherfuge und Schraube wird mit den Gleichungen fr Holz-Stahlblech-Verbindungen mit dnnem Stahlblech berechnet, d. h.eswirdvoneinergelenkigenLagerungdesSchraubenkopfesindenSHERPA-Verbinderteilenausgegangen.AlsmagebenderVersagensmechanismuswirddabei jener mit einem Fliegelenk pro Verbindungsmittel herangezogen. -fr Schrauben in Faserrichtung- fr Schrauben im Hirnholz HT,k y,k h,k HT.kR 2 M f d R = + Amit HT,kHT.kax,kRR min0,25 R A = ` ) somit 0,3HT,k;1 kk kR 2 20000 0,082 8 8119 N 0,12= == = kHT,k;2kk0,12R min0,25 0,0410,12 = = ` )= HH,k y,k h,HH,k HH.kR 2 M f d R = + Amit HH,kHH.kax,NT ax,kRR min0,25 R A = ` q ) 0,3HT,k;1 kk kR 2 20000 0,40 0,082 8 875,0 N 0,075= = = kHT,k;2kk0,075R min0,25 (1/ 1,20) 0,0410,075 = = ` )= 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 20Somit ergibt sich fr die jeweiligen Tragfhigkeiten einer Schraube -normal zur Faserrichtung-im Hirnholz HT,k HT,k;1 HT,k;2 kR R R 0,24 = + = HH,k HH,k;1 HH,k;2 kR R R 0,15 = + = -Ermittlung des charakteristischen Wertes der Tragfhigkeit je Scherfuge und Schraube DercharakteristischeWertderTragfhigkeitR45,kfrderartigeVerbinderbeidieser BeanspruchungistgetrenntfrdenHT-unddenNT-Anschlusszuermitteln,wobei die Schrgschrauben vereinfacht wie Schrauben im Hirnholz bercksichtigt werden. Abbildung 13: Modellbildung bei einer mittigen Beanspruchung rechtwinklig zur NT-Lngsachse und zur Ein-schubrichtung von SHERPA-XL/DXL Verbindern AufGrundderSchraubenanzahlindenbeidenVerbinderteilenwirdfrSHERPA-XL/DXL Verbinder in jedem Fall der NT-Anschluss magebend (Rla,k = RHH,k). Der cha-rakteristischeWertderTragfhigkeitbeieinermittigenBeanspruchungrechtwinklig zur NT-Lngsachse und zur Einschubrichtung betrgt deshalb 45,k S M la,kR (n n ) R = + . Mit nS ...... Anzahl der unter 45 geneigten Schrauben im NT-Anschluss des SHERPA-XL/DXL Verbin-ders nM .....Anzahl der Momentenschrauben im Nebentrgeranschluss des SHERPA-XL /DXL Verbinders Rla,k .... charakteristischer Wert der Tragfhigkeit einer SHERPA-Spezialschraube auf Abscheren fr Stahlblech-Holz-Verbindungen mit einem dnnen Blechen in kN Der fr diese Beanspruchung angestellte Vergleich der Hchstlasten aus den Prfun-gen mit den Erwartungswerten des geschilderten Modells fhrt zu einem Kleinstwert HTNTF45F45F45F45t= 139 mm1d =8 mm1F45 /2F45 /2Det ai lVG- Schr aube (auf Abscheren beansprucht) Die Neigung der Schrauben wird im Zuge der Modellie-rung vernachlssigt! Baust at i sches Model lzur Ermittlung der Tragfhig-keit einer VG-Schraube bei einer Beanspruchung recht-winklig zur Einschubrichtung nach Johansen Fr alle SHERPA-XL/DXL Verbinder ist der Nebentrgeranschluss bei einer Beanspruchung rechtwinklig zur Einschubrichtung ma-gebend! 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 21von 0,89, bei einem Mittelwert von 1,05 bzw. auf dem Niveau der charakteristischen Wertevon1,07bzw.1,25.DiegeschilderteModellierungerfasstdieEffekteinder Realitt also sehr gut und mit ausreichender Vorhersagbarkeit. 4.4.2. bei einer ausmittigen Beanspruchung In Zuge der durchgefhrten Prfungen konnte bei einer ausmittigen Beanspruchung rechtwinklig zur Nebentrgerlngsachse und zur Einschubrichtung ein Aufdrehen des VerbinderentlangderdruckbeanspruchtenKantebeobachtetwerden.ImZugeder ModellbildungwirddaherdieMomententragfhigkeitM45,k frdenHT-bzw.NT-Anschluss wie folgt ermittelt. Abbildung 14: ModellbildungbeieinerausmittigenBeanspruchungrechtwinkligzurNT-Lngsachseundzur Einschubrichtung von SHERPA-XL/DXL Verbindern -fr den Haupttrger- fr den Nebentrger Mn2ii 145,HT ax,kmax,HTzM Rz== Mn2ii 145,NT ax,kmax,NTzM Rz== WieschonbeimanalogenFallfreineBeanspruchunginEinschubrichtungistes auch in diesem Fall zielfhrend im Weiteren mit Exzentrizitten e45,k zu arbeiten. Auf Grundder SymmetriederVerbinderumdie zubetrachtendeAchseistdieOrientie-rungdesMomentangriffesohneRelevanz.DerkleinereWertdesHT-bzw.NT-Anschlusses ist fr die weitere Berechnung heranzuziehen. -fr den Haupttrger- fr den Nebentrger 45,HT45,HT45,HTMeR= mit 45,HT S M kR (0,15 n 0,24 n ) = + 45,NT45,NT45,NTMeR= mit 45,NT S M kR (n n ) 0,15 = + MitdemerrechnetenExzentrizittmae45=min{e45,HT;e45,NT}kannhnlichzu 4.2.3eineAngabederTragfhigkeitrechtwinkligzurNT-LngsachseundzurEin-schubrichtung in Abhngigkeit von der auftretenden Exzentrizitt e angegeben wer-den. Im Unterschied zur Beanspruchung in Einschubrichtung ist fr diese Beanspru-chungjedochkeineGrenzausmittezubercksichtigen,d.h.frdencharakteristi-HTNTF45F45F45F45M45M45M45M45M45qax ax,kR Rax,kz1,NTz1,HTzi,NTzi,HTzn,NTmax,NT=zzn,HTmax,HT=zRotationsmittelpunkt der Verbindung Neigungen der Schrauben werden in der Modellierung vernachlssigt! 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 22schenWertderTragfhigkeitvonSHERPA-XL/DXLVerbindernrechtwinkligzurNe-bentrgerlngsachse und zur Einschubrichtung gilt 45,k45,k3345RR'e1e=| |+ |\ .. Mit R45,k ... charakteristischer Wert der Tragfhigkeit von SHERPA-XL/DXL Verbindern bei einer mitti-gen Beanspruchung rechtwinklig zur NT-Lngsachse und zur Einschubrichtung in kN e ........ Ausmitte der einwirkenden Kraft rechtwinklig zur Einschubrichtung in me45 ..... ungnstigsteAusmittederBeanspruchbarkeitdesHT-bzw.NT-Anschlussesrechtwinklig zur NT-Lngsachse und zur Einschubrichtung in m FrdieHchstwertelieferteeindurchgefhrterVergleichzwischendenPrfwerten unddemModelleinenKleinstwertvon1,05undeinenMittelwertvon1,35.Frdie charakteristischen Werte liegen die analogen Werte bei 1,21 bzw. 1,49. Die Modell-vorhersagen sind also auch hier relativ konservativ. 4.5. beiei nerk ombi ni er t en Beanspr uchung Zu dieser Beanspruchungsart wurden keine Prfungen durchgefhrt. Der nachfolgen-deAnsatzistjedochfrdieModellierungderartigerBeanspruchungenimHolzbau gebruchlich. TretenBemessungssituationenauf,beidenenSHERPA-Verbindergleichzeitigdurch kombinierteEinwirkungenbeanspruchtwerden,istnachzuweisen,dassdienachfol-gende Bedingung eingehalten wird 1,d 2/3,d 45,d 2 2 21,d 2/3,d 45,dF F F( ) ( ) ( ) 1R R' R'+ + s . 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 23Mit F1,d ........ Bemessungswert der Einwirkung bei einer Beanspruchung in Richtung der NT-Lngsachse in kN F2/3,d ...... Bemessungswert der Einwirkung bei einer Beanspruchung rechtwinklig zur NT-Lngsachseund in (Index 2) oder entgegen (Index 3) der Einschubrichtung in kN F45,d ....... Bemessungswert der Einwirkung bei einer Beanspruchung rechtwinklig zur NT-Lngsachse und recht-winklig zur Einschubrichtung in kN R1,d ........ Bemessungswert der Tragfhigkeit im Falle einer alleinigen Beanspruchung in Richtung der NT-Lngsachse ermittelt aus dem charakteristischen Wert R1,k in kN R2,d ....... Bemessungswert der Tragfhigkeit bei zustzlicher Momenteneinwirkung in (Index 2) oder entgegen oder(Index 3) der Einschubrichtung ermittelt aus dem charakteristischen Wert R2,k bzw. R3,k in kN. R3,dBei Anschlssen an verdrehungssteife oder ausreichend gegen Verdrehen gesicherte Haupttrger oderSttzen darf mit R2,k = R2,k bzw. R3,k = R3,k gerechnet werden. R2,d ......Bemessungswert der Tragfhigkeit im Falle einer alleinigen Beanspruchung rechtwinklig zur NT- oderLngsachse in(Index 2) oder entgegen (Index 3) der Einschubrichtung ermittelt aus dem charakteristi- R3,d schen Wert R2,k bzw. R3,k in kN. R45,d ..... Bemessungswert der Tragfhigkeit bei zustzlicher Momenteneinwirkung rechtwinklig zur Einschub-richtung ermittelt aus dem charakteristischen Wert R45,k in kN. Bei Anschlssen an verdrehungssteife und ausreichend gegen Verdrehen gesicherte Haupttrger oder Sttzen darf mit R45,k = R45,k gerechnet werden. R45.d ...... BemessungswertderTragfhigkeitimFalleeineralleinigenBeanspruchungrechtwinkligzurNT-Lngsachse und zur Einschubrichtung ermittelt aus dem charakteristischen Wert R45,k in kN. 5. Zusammenf assung In diesem Bericht wurde auf die, im Rahmen zweier umfangreicher Prfserien an ei-nemHaupt-Nebentrger-(System-)Verbinder(SHERPA-XL/DXLVerbinderderFa. Harrer,Frohnleiten/AT),verwendetePrftechnikeingegangen.Dieverwendete Messtechnik zur Biegeprf- und Zugprfkonfiguration wurde ausfhrlich erlutert und dargestellt. DerHauptteilwidmetesichderModellierungderTragfhigkeitvonSHERPA-XL/DXL VerbindernbeiBeanspruchungenaufZug,mittigerundausmittigerBeanspruchung rechtwinkligzurNebentrgerlngsachseundinEinschubrichtungsowieeinereben-solchen Beanspruchungen rechtwinklig zur NT-Lngsachse und zur Einschubrichtung. AbschlieendwurdekurzaufdieModellbildungbeieinerkombiniertenBeanspru-chung solcher Verbinder hingewiesen. In den vorgestellten Modellbildungen wird da-von ausgegangen, dass die Beanspruchung auf Querzug im HT und NT durch Einhal-tenderentsprechendennormativenVorgabenbeschrnktbleibtbzw.nichtmage-bendwirdunddieanzuschliessendenBauteileausreichendtragfhigdimensioniert wurden. Weiters wird festgehalten, dass selbstverstndlich auch Prfergebnisse bzw. ModellbildungenfrdieVerschiebungs-bzw.Verdrehungsmodulnvorliegen,aufde-ren Angabe in diesem Bericht aber aus Platzgrnden verzichtet wurde. Diesbezglich wird auf die entsprechenden Angaben in [6] verwiesen. Ergnzend erwhnt werden soll, dass eine Nachweise auf Druck in Richtung der Ne-bentrgerlngsachsebzw.QuerdruckimHTmitdenblichenBemessungsverfahren des Holzbaues durchgefhrt werden kann. Eine Prfung der genannten Verbinder bei einer Beanspruchung auf Torsion im NT ist derzeit (11/11) in Vorbereitung und wird ebensoinKrzevorliegenwiedieoptimiertenundentsprechendtragfhigenrestli-chen Verbinder der SHERPA-Produktfamilie. 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 246. Dank sagung DerAutorerlaubtsichdiesenBerichtseinenbeidenehemaligenkrzlichandere Berufswege einschlagenden und zu ihnen in freundschaftlicher Verbundenheit ste-henden Kollegen DI R. Jbstl und DI B. Hasewend, MBA zu widmen. Beide haben jeder auf seine Weise -, neben den Teams der hbf Graz und des Institutes fr Holz-bau und Holztechnologie sowie dem Labor fr Konstruktiven Ingenieurbau wesentlich zum Gelingen der der geschilderten Arbeiten beigetragen. Der Autor bedankt sich bei der Fa. Harrer namentlich bei Hrn. V. Harrer fr die UntersttzungvonArbeitenzumThema.InsbesondereistderAutordenHerren DI(FH)J.Kowal,Mag.H.BurbckundHrn.DI(FH)B.Lederwaschfrdieausge-zeichnete Zusammenarbeit im Rahmen der Projektabwicklung zu Dank verpflichtet. Die Bearbeitung des genannten Themenbereiches erfolgte im Rahmen des Projektesp_1.2.4amKompetenzzentrumholz.bauforschungsgmbhundinKooperationmit dem Institut fr Holzbau und Holztechnologie der TU Graz (beide unter Leitung von Prof. G. Schickhofer). Das genannte Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums frWirtschaftundArbeit,desBundesministeriumsfrVerkehr,Innovationund Technologie, der Steirischen Wirtschaftsfrderungsgesellschaft mbH und des Landes Steiermark gefrdert. 7. Li t er at ur [1]Fritzen, K.; Konstruktion von Queranschlssen, Bauen mit Holz, S. 40-41, Heft 10, 2008 [2]Fritzen, K.; bersicht Queranschlsse, Bauen mit Holz, S. 40-41, Heft 10, 2008 [3]Bla, H.-J.; Selbstbohrende Schrauben als hochwirksames Verbindungsmittel, Beitrag D, Tagungsband zur 6. Grazer Holzbau-Fachtagung, Graz, 2007 [4]Deutsches Institut fr Bautechnik, Zulassung Z-9.1-558 Verbinder SHERPA als Holzverbindungsmittel, Berlin, 29. April 2005 [5]Deutsches Institut fr Bautechnik, Zulassung Z-9.1-778 Verbinder SHERPA als Holzverbindungsmittel, Berlin, 29. April 2005 [6]Fa. Harrer SHERPA Holzbau-Verbindungen; Effizient, flexibel, sicher, Handbuch zur Anwendung von SHERPA-Verbindern, Graz, 2010 [7]Flatscher, G.; Augustin, M.; Nachweisfhrung fr SHERPA-Verbindungen auf Basis des SHERPA-Handbuches, 16. Internationales Holzbau-Forum 10, Garmisch, 2010 [8]Augustin, M.; Abtragung hoher Lasten mit SHERPA-Systemverbindern, 15. Internationales Holzbau-Forum 09, Garmisch, 2009 17. Internationales Holzbau-Forum 11 Prftechnik und Modellbildung fr HT/NT-Systemverbinder | Manfred AUGUSTIN 25[9]Bla, H.-J.; Gutachtliche Stellungnahme zum Tragverhalten von SHERPA-XL/DXL Verbindern, Gutachtliche Stellungnahme vom 16.04.2010 (unverffentlicht), 18 Seiten, Karlsruhe, 2010 [10]Schickhofer, G.; Jbstl, R. A.; Augustin, M.; Harrer SHERPA-XL-Steckverbinder; Prfungen der Tragfhigkeit und Steifigkeit, Prfbericht PB09-306-1-01, Lignum Test Center, Institut fr Holzbau und Holztechnologie, Technische Universitt Graz, 301 Seiten, Graz, 2009 [11]Schickhofer, G.; Jbstl, R. A.; Augustin, M.; Harrer SHERPA-XL-Steckverbinder; Ergnzende Prfungen der Tragfhigkeit und Steifig-keit, Prfbericht PB09-306-2-01, Lignum Test Center, Institut fr Holzbau und Holztechnologie, Technische Universitt Graz, 48 Seiten, Graz, 2009 [12]Bla, H.-J.; Frese, M.; Models for the Calculation of the Withdrawal Capacity of Selt-tapping Screws, Tagungsband CIB-W18, Paper 42-7-3, 2009 [13]Pirnbacher, G.; Brandner, R.; Schickhofer, G.; Base Parameters of Self-Tapping Screws, Tagungsband CIB-W18, Paper 42-7-1, 17 Seiten, 2009 [14]Bla, H.-J.; Laskewitz, B.; Glued-in rods for timber structures GIROD, Bericht, Universitt Karlsruhe, Lehrstuhl fr Ingenieurholzbau und Baukonstruk- tionen, 10 Seiten, Karlsruhe, 2001