Schroeven als structurele versterkingselementen in prefab-houtconstructies
Er worden de laatste jaren steeds grotere en complexere houtbouwprojecten gerealiseerd. Gebouwen met meerdere verdiepingen zijn al heel normaal. Omdat met houtbouw grote overspanningen, een hoge mate van prefabricage en materiaalzuinige constructies mogelijk zijn, worden ook steeds vaker houten profielen en bouwdelen gebruikt. Maar daardoor nemen ook de eisen aan hun draagvermogen toe. Schroeven zijn zeer geschikt voor de structurele versterking van houtconstructies. HECO-Schrauben heeft daarvoor een aantal interessante oplossingen ontwikkeld.
“In moderne, geprefabriceerde houtconstructies worden voldraadschroeven niet alleen als bevestigingsmiddelen gebruikt, maar ze worden steeds vaker ook ingezet om krachten in de constructie op te vangen en om constructies structureel te versterken”, legt Uwe Stehle, bouwkundig ingenieur en productmanager houtconstructies bij HECO-Schrauben uit. ”Houtschroeven fungeren steeds vaker als een constructief versterkingselement in het hout; vergelijkbaar met de toepassing van metaal in gewapend beton. Daardoor gaan de toepassingsmogelijkheden van moderne voldraadschroeven aanzienlijk verder dan de klassieke hout-op-houtverbindingen.”
Constructief ontwerp
Voldraad houtschroeven zijn onder meer geschikt voor dwarsverbandversterking bij uitsparingen en openingen, ondersteuningsversterking en voor het absorberen van lokale trek- en splijtspanningen. Schuin ingedraaide schroeven maken een gerichte afleiding van krachten in het hout mogelijk en versterken de draagkracht. Kritische spanningen kunnen zo verminderd worden; doorsneden economischer gedimensioneerd en bestaande constructies versterkt zonder dat houtdelen volledig vervangen hoeven te worden. Dat resulteert in een grotere ontwerpvrijheid; met name bij slanke constructies en specifieke houtsoorten.
Het belangrijkste verschil van voldraadschroeven ten opzichte van conventionele deeldraadschroeven ligt in de manier van krachtoverdracht. “Terwijl schroeven met een deeldraad voornamelijk een klemfunctie vervullen, vindt de krachtoverdracht bij voldraadschroeven plaats over de hele lengte van de schroef”, licht Uwe Stehle toe. “Vooral bij schroeven die onder een hoek worden ingedraaid, kunnen krachten ook axiaal opgevangen worden, waardoor houtconstructies gericht versterkt worden. Voor versterking zijn de uittrekweerstand, de inschroefhoek en de effectieve inschroeflengte de bepalende factoren. Lange voldraad houtschroeven maken een efficiënte krachtoverdracht mogelijk en verminderen tegelijkertijd het aantal benodigde bevestigingsmiddelen.
Technische eisen
Naarmate de schroeflengte stijgt, nemen de eisen die aan het materiaal, de geometrie en het ontwerp van de schroeven gesteld worden, toe. Naast het opvangen van hoge axiale trekspanningen, moeten ze ook permanent bestand zijn tegen houtvervormingen. Kruipvervormingen en zwel- of krimpprocessen in het hout kunnen bij lange schroeflengtes extra spanningen veroorzaken. Ook de verwerking wordt steeds belangrijker. Deinschroefsnelheid, de spoed en het geleidingsgedrag van moderne voldraadschroeven hebben een grote invloed op de betrouwbaarheid van de montage en de uitvoering. Een spoed die is afgestemd op de betreffende schroeflengte maakt snel inschroeven met minder kracht mogelijk. Een scherpe en goed plaatsbare boorpunt verbetert het startgedrag en maakt nauwkeurig inschroeven mogelijk; zelfs bij het schuin inzetten van de schroef.
Ductiliteit en ETA-goedkeuring
“Een hogere sterkte van de constructie leidt niet per se tot meer veiligheid”, zegt Uwe Stehle. “In houtconstructies wordt daarom ook de ductiliteit van schroeven steeds belangrijker. Ductiliteit betekent dat schroeven een bepaalde taaiheid en vervormbaarheid hebben, zodat ze zelfs onder zware belasting niet breken. De schroeven kunnen dan spanningspieken verminderen en krachten opvangen. Dat is met name relevant bij cyclische belasting en zwaarbelaste wapening. Tests met lange voldraadschroeven zoals HECO-TOPIX-plus tonen aan dat zelfs onder cyclische belasting een hoge restdraagcapaciteit kan worden bereikt en dat classificaties tot klasse S3 volgens EN 14592 haalbaar zijn.
Omdat moderne schroeven voor houtconstructies vaak aanzienlijk verschillen van de klassieke, gestandaardiseerde bevestigingsmiddelen, wordt de geschiktheid voor toepassingen beoordeeld en gedocumenteerd in Europese technische beoordelingen (ETA). ETA-gebaseerde verificaties vormen de basis voor een normconform ontwerp volgens DIN EN 1995-1-1 (Eurocode 5) en maken het mogelijk om productspecifieke kenmerken zoals axiale draagkracht, uittreksterkte, inschroefhoek, ductiliteit en rand- en asafstanden in berekeningen mee te nemen.
Meer informatie: heco-schrauben.nl
