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Selbstbohrende Vollgewindeschrauben, die ohne Vorbohrung eingeschraubt werden konnen, haben sich neben ihrer Funktion als Befestigungsmittel im Holzbau auch als leistungsfahige Bauteilverstarkungen und als stabformige Fugungselemente erwiesen. Fur diesen Einsatz sind grose Einbaulangen leff > 20 d und sehr grose Langen l > 0,6 m erforderlich, die hinsichtlich eines richtungsgenauen Einbaus Probleme verursachen. Bedingt durch die Inhomogenitat des naturlichen Baustoffs Holz tritt schon beim Einschrauben von mittleren Schraubenlangen das sogenannte ‘Verlaufen’ der Schrauben, d. h. die Richtungsabweichung der Schraubenspitze von der vorgehaltenen Einschraublage, ein und nimmt mit zunehmender Einschraublange sogar uberproportional zu. Wahrend kurze Einschraublangen im Abbund problemlos mechanisch vorgebohrt werden konnen, ist bei groseren Einschraublangen eine exakt geradlinige Vorbohrung zur Richtungsfuhrung der Schrauben potenziell nur durch Laserstrahlbohren zu erwarten. Der Energie- und Warmeeintrag durch die Laserstrahlung fuhrt zu einer thermischen Umwandlung des die Bohrung umgebenden Holzes, die eine Beeinflussung der Tragfahigkeit von darin eingeschraubten Vollgewindeschrauben mit sich bringen kann. An der RWTH Aachen wurden vom Lehrstuhl Tragkonstruktionen (trako) in Kooperation mit dem Lehrstuhl fur Lasertechnik (LLT) Versuche zum Bohren von Brettschichtholz mittels Laserstrahlung sowie zum Trag- und Verbundverhalten von selbstbohrenden Vollgewindeschrauben in auf diese Weise erstellten Bohrungen fur kurze Bohr- und Einbindelangen (l = 6 d) durchgefuhrt. Die Ergebnisse unterstreichen das Entwicklungspotenzial dieses innovativen Holzbearbeitungsverfahrens fur die Holzbautechnik. Laser-drilled guide holes for self-tapping screws – Installation and load bearing behaviour Self-tapping continuously threaded screws can be installed without predrilling and have – besides their use as fasteners – proven suitable as high-performance reinforcements of structural members and joints in timber construction. For this type of application big installation depths (leff > 20 d) and screw lengths (l > 0.6 m) are required which cause problems regarding precisely positioned installation. Due to the inhomogeneity of wood as a natural material, even at medium size lengths the screws tend to 'stray' i. e. a deviation of the screw tip from the designated axis occurs which is increasing disproportionately with growing screw lengths. While for shorter screws mechanically drilled holes are commonly used as guidance, for longer screws potentially only laser-drilled holes can ensure a straight direction of the screw axis. The high energy and heat input of the laser beam results in a thermal modification of the wood around the drill hole, thus presumably influencing the load bearing and bond behaviour of screws that are screwed into such holes. The Chair of Structures and Structural Design and the Chair of Laser Technology of RWTH Aachen University carried out a series of tests to examine the use of laser radiation to drill holes in glued laminated timber and to evaluate the load bearing behaviour of self-tapping screws installed in these holes focussing on short drill-/bond lengths (l = 6 d).The results point out the potential of the development of this innovative wood processing method for the field of timber construction. |
