DE202004015457U1

DE202004015457U1 - Schraub-Befestigungselement und Befestigungskonstruktion

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Publication number: DE202004015457U1
Application number: DE200420015457
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2014-10-07

Abstract

Schraub-Befestigungselement (1), insbesondere Zweiabschnittschraube (2),
1.1 mit einem Kopfteil (4) an einem axialen Ende und einer Schraubenspitze (13) am anderen axialen Ende und einem Schraubenschaft (32), umfassend einen ersten Schaftabschnitt (3) und einen zweiten Schaftabschnitt (5);
1.2 der zweite Schaftabschnitt (5) ist mit einem Einschraubgewinde (6) versehen;
1.3 der erste Schaftabschnitt (3) ist frei von einem Gewinde;
1.4 mit Ausweitungsmitteln (7) zwischen dem ersten und dem zweiten Schaftabschnitt (3, 5); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.5 das Schraub-Befestigungselement (1) ist aus ungehärtetem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl gefertigt;
1.6 die Gewindelänge I_EG des Einschraubgewindes (6) ist derart gewählt, dass der Auszugswiderstand größer als der Durchzugwiderstand des Kopfteiles (4) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraub-Befestigungselement, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1; ferner eine Befestigungskonstruktion, insbesondere von Profilblechen auf Holz.
Befestigungskonstruktionen sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. So werden beispielsweise bei der Dacheindeckung Profiltafeln auf einer Lattung unter Verwendung einer Dichtung am Schraubkopf aufgeschraubt. Aufgrund von Temperaturschwankungen erfolgen jedoch ständig Verschiebungen der Profiltafeln gegenüber dem Dachtragwerk. Diese ist an den Enden der Profiltafeln am höchsten. Diese ständige Verschiebebewegung führt dazu, dass die Schraubenlöcher im Holz mit der Zeit trichterförmig ausgeweitet werden, wobei das Holz eine bleibende Verformung im Trichterbereich erfährt. Bei einer Verlängerung des Ausweitungstrichters kann sich ein Spalt im Holz bilden, was dazu führt, dass die trichterförmige Ausweitung in den Bereich der Schraubspitze weiterführt. In diesem Zustand ist der Schraubsitz gelockert und bei überlangen Tafeln findet man Schraub-Befestigungselemente, die wie herausgedreht erscheinen. Es ist dabei nicht feststellbar, ob dieser Zustand als echtes Herausdrehen unter dynamischer Windlast erfolgt oder ob die Schraube unter kombinierter Zug- und Schublast aus ihrem Sitz springt und einen oder mehrere Gewindegänge höher einrastet. Zur Lösung dieses Problems beschreibt die Druckschrift DE 100 03 188 A1 eine Befestigungskonstruktion, bei welcher zur Befestigung Schraub-Befestigungselemente mit sehr tief ausgerolltem Gewinde verwendet werden. Derartige Schraub-Befestigungselemente sind jedoch sehr kostspielig, insbesondere wenn sie aus nicht rostendem Stahl gefertigt sind, was bei Aluminiumprofilblechen unumgänglich ist. Dabei werden in vielen Fällen die Profilbleche auf Latten geschraubt, welche senkrecht zur Profilierung des Bleches verlegt sind und die ihrerseits dann wieder auf einem Holztragwerk befestigt werden, das in Richtung der Profilierung der Profilbleche liegt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Befestigungen mittels Schraub-Befestigungselementen der einzelnen Holzlatten auf dem Holztragwerk unter der im Laufe der Jahre auftretenden Vielzahl von Verschiebungen brechen, selbst wenn diese aus hochwertigem nicht rostendem Stahl gefertigt werden. Auch fällt bei Verwendung derartiger Schraub-Befestigungselemente gemäß DE 100 03 188 A1 der obere Endbereich des Einschraubgewindes mit der Bewegungsfuge zwischen dem mit dem Profilblech verbundenen Holzelement und dem Holztragwerk zusammen. An dieser Stelle kommt es bei thermisch gehärteten Kohlenstoffstahlschrauben aufgrund der in diesem Bereich auftretenden Beanspruchung aufgrund der Relativbewegung der oberen Holzelemente gegenüber dem Holztragwerk zum Bruch. Die Schrauben aus nichtrostendem Stahl werden für diese Zwecke aus austernitischem Stahl gefertigt, der thermisch nicht härtbar ist. Lediglich durch Kaltverformung findet eine gewisse Aushärtung statt, die aber im kritischen Bereich gering ist, so dass hier ebenfalls eine hohe Bruchgefahr gegeben ist.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, die auftretende außerordentliche dynamische Beanspruchung von Schrauben in Befestigungskonstruktionen im Bereich der Bewegungsfuge, das heißt in der Tragkonstruktion im Kontaktbereich zwischen zwei miteinander zu verbindenden Elementen, insbesondere einem Holzelement und der Holztragkonstruktion, zu kompensieren. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven und fertigungstechnischen Aufwand und eine hohe Wirtschaftlichkeit aufzeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Die Befestigungskonstruktion ist in Anspruch 12 beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein Schraub-Befestigungselement mit einem Kopfteil an einem axialen Ende und einer Schraubenspitze am anderen axialen Ende und einem Schraubenschaft, umfassend einen ersten Schaftabschnitt und einen zweiten Schaftabschnitt verwendet. Der zweite Schaftabschnitt ist mit einem Einschraubgewinde versehen, der erste Schaftabschnitt ist frei von einem Gewinde. Zwischen dem ersten und dem zweiten Schaftabschnitt sind Ausweitmittel vorgesehen. Erfindungsgemäß ist das Schraub-Befestigungselement aus einem ungehärteten Kohlenstoffstahl gefertigt. Unter Kohlenstoffstahl werden dabei Stähle mit einschließlich 0,5 bis einschließlich 1,7 % Kohlenstoff verstanden. Ferner ist die Gewindelänge für das Einschraubgewinde derart gewählt, dass der Auszugswiderstand geringfügig größer als der Durchzugswiderstand des Kopfteiles ist. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von Auszugswiderstand zu Durchzugswiderstand zwischen einschließlich 1,1 bis einschließlich 1,3.
Als Kohlenstoffstahl finden vorzugsweise Stähle gezogen auf eine Fließgrenze von einschließlich 500 bis 700 MPa Verwendung, bspw. Q St 36-3.
Dadurch wird erfindungsgemäß das Einschraubgewinde auf eine minimale, jedoch für die Befestigungsfunktion ausreichende Länge verkürzt. Der Anteil bzw. die Länge des ersten Schaftabschnittes wird erhöht, so dass der Einschraubgewinde tragende Bereich nunmehr weiter weg von der Bewegungsfuge entfernt angeordnet ist. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen Länge des ersten Schaftabschnittes und zweitem Schaftabschnitt bei ca. 2,5 – 3,5 zu 1, vorzugsweise bei ca. 3 zu 1. Dadurch wird die mögliche Biegelänge beim Einsatz in Befestigungskonstruktionen gemäß Anspruch 12 erhöht und die dynamischen Beanspruchungen des Schraub-Befestigungselementes können weitgehend durch elastische Verformungen kompensiert werden. Dadurch entsteht keine Aufhärtung und Versprödung des Stoffmaterials. Aufgrund der Aufweitung des Schraubloches durch die Aus- bzw. Aufweitungsmittel besteht für den Schraubenschaft die Möglichkeit einer Verschiebung und Biegung auf einer langen Strecke.
Der Auszugswiderstand ergibt sich dabei zumindest als eine Funktion des Schraubenwerkstoffes sowie der Geometrie. Die Geometrie wird insbesondere durch den Aussendurchmesser d_A sowie die Gewindelänge als Funktion der Steigung und Gangzahl bestimmt. Um ein Spalten des Holzes zu verhindern, wird ein möglichst kleiner Kerndurchmesser d_K gewählt. Das Verhältnis von Kerndurchmesser d_K zu Aussendurchmesser d_A beträgt dabei 0,58 bis 0,7.
Ferner zu berücksichtigen ist auch die Art des Gewindes. In Form von Trapez-, Spitz –, Rund- oder Sägegewinden. Diese Geometrie hat wesentlichen Einfluss auf die Verformungen am Anschlusselement, insbesondere ob die Fasern unter Beanspruchung sofort getrennt oder erst noch einer Verformung unterworfen werden, die wiederum eine Gegenkraft in Auszugsrichtung bewirkt, die auch zum Einrasten des Schraub-Befestigungselementes in Auszugsrichtung führen kann.
Um das Einschraubdrehmoment zu reduzieren wird gemäß einer Weiterentwicklung eine Bohrspitze vorgesehen. Diese ist bspw. in Form einer eingefrästen Nut an der Schraubenspitze ausgebildet. Eine andere Möglichkeit besteht in der Ausbildung von in Schraubenachslängsrichtung ausgerichteten Nuten.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schraub Befestigungselement mit einer korrosionsmindernden oder korrosionsverhindernden Beschichtung versehen. Vorzugsweise wird eine galvanische Beschichtung vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1a verdeutlicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Schraub-Befestigungselementes;
1b verdeutlicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Schraub-Befestigungselementes;
2 verdeutlicht in stark schematisierter Darstellung eines Axialschnittes durch eine Befestigungskonstruktionsausführung gemäß dem Stand der Technik die Grundproblematik der dynamischen Beanspruchung des Schraub-Befestigungselementes;
3 verdeutlicht in stark schematisierter Darstellung einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Befestigungskonstruktion von Blechtafeln, insbesondere Aluminium- und Stahlprofilblechen auf Holz.
Die 2 verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch eine Befestigungskonstruktion 26' von Profilblechen 27', insbesondere Aluminium- oder Stahlprofilblechen aus dem Stand der Technik die der Erfindung zugrunde liegende Problematik der dynamischen Beanspruchung der Schraub-Befestigungselemente 1'. Das Profilblech 27' ist dabei mit einer Trägerkonstruktion 28' verbunden. Die Trägerkonstruktion 28' umfasst eine erste obere Lage Holzelemente 29' und eine quer zu dieser bzw. im Winkel verlaufende jedoch in einer parallelen Ebene angeordnete zweite untere Lage Holzelemente 31. Die Profilbleche 27' sind dabei über nicht dargestellte Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben mit der oberen Lage 29' verbunden. Die Verbindung zwischen der oberen und unteren Lage Holzelemente 29', 31' erfolgt über Schraub-Befestigungselemente 1'. Das Schraub-Befestigungselement 1' umfasst einen Kopfteil 4', einen Schaft 32', der in wenigstens zwei Abschnitte unterteilbar ist, einen ersten oberen Schaftabschnitt 3' und einen zweiten unteren Schaftabschnitt 5', welcher eine Schraubenspitze 13' und das Einschraubgewinde 6' trägt. Im Einbauzustand fällt der Endbereich 33' des Einschraubgewindes 6' mit der Bewegungsfuge 30' zwischen der oberen und unteren Lage von Holzelementen zusammen bzw. liegt in diesem Bereich. Unter Bewegungsfuge 30' wird dabei der Kontaktbereich zwischen oberer und unterer Lage 29' und 31' verstanden. Die Befestigung der Holzelemente der oberen Lage 29' auf der unteren Lage 31' erfährt jedoch im Laufe der Jahre aufgrund der auftretenden Vielzahl von Verschiebungen hohe Beanspruchungen, insbesondere Biegebeanspruchungen, die zum Bruch führen. Dies bedeutet, dass der Bruch auch einer thermisch gehärteten Kunststoffstahlschraube oder die durch Verformung an dieser Stelle gehärtete Schraube aus nicht rostendem Stahl ebenfalls im Bereich der Bewegungsfuge 30' liegt und damit die Verbindung aufgehoben wird. Es hat sich gezeigt, dass sich die obere Lage Holzelemente 29', insbesondere das einzelne Holzelement infolge der aufgezwungenen Verschiebung noch zusätzlich dreht und sich damit lokal eine zusätzliche Versprödung des ohnehin hier schon spröden Materials ergibt. Zur Vermeidung des Nachteiles, insbesondere zur Aufnahme der außerordentlichen dynamischen Beanspruchung der Schraub-Befestigungselemente 1', werden daher erfindungsgemäß eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen getroffen, die das Problem auf wirtschaftliche Art und Weise lösen. Diese Maßnahmen sind in den 1a und 1b beschrieben. Im Mittelpunkt steht dabei insbesondere die Reduzierung der in Schraubenlängsrichtung vorliegenden Gewindelänge I_EG des Einschraubgewindes 6. Diese Reduktion ist jedoch immer an die entsprechende Materialwahl des Schraub-Befestigungselementes 1 gekoppelt. Diese wird aus nicht gehärtetem Kohlenstoffstahl gefertigt. Ferner wird zur Vermeidung dieser Problematik ein Schraub-Befestigungselement 1 gemäß der 1a, 1b zum Einsatz gelangen.
Die 1a verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung eine Ausführung eines erfindungsgemäß gestalten Schraub-Befestigungselementes 1, welches als Zweiabschnittsschraube 2 ausgeführt ist. Dieses umfasst einen Schaft 32, der in Richtung der Schraubenlängsachse L betrachtet in einen ersten Schaftabschnitt 3 mit einem Kopfteil 4 an einem ersten axialen Ende 34 und einen zweiten Schaftabschnitt 5, der mit einem Einschraubgewinde 6 versehen ist, unterteilt werden kann. Zwischen dem ersten und dem zweiten Schaftabschnitt 3, 5 sind Auf- bzw. Ausweitungsmittel 7 angeordnet, welche in Form eines Reibschaftes 8 ausgeführt sind, der sich um den Schaftumfang 9 erstreckt. Im einfachsten Fall umfasst der Reibschaft 8 Fräsrippen 10, die über dem Schaftumfang 9 ausgebildet sind. Diese verlaufen geneigt zur Schraubenlängsachse L. In diesem Fall sind die Ausweitmittel 7 als integraler Bestandteil des Schraub-Befestigungselementes 1 ausgebildet. Andere Ausführungen für die Ausweitungsmittel 7 sind ebenfalls denkbar. Vorzugsweise wird jedoch eine einteilige Ausführung, das heißt integrale Ausführung mit dem Schraub-Befestigungselement 1, gewählt. Die Anordnung der Ausweitungsmittel 7 erfolgt dabei zwischen dem vom Kopfteil 4 wegweisenden axialen Endbereich 11 des ersten Schaftabschnittes 3 und dem zum Kopfteil 4 hin weisenden axialen Endbereich 12 des zweiten Schaftabschnittes 5. Der zweite Schaftabschnitt 5 weist ferner eine Schraubenspitze 13 auf, die am zweiten axialen Ende 35 des Schraub-Befestigungselementes 1 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Schraub-Befestigungselement 1 aus einem ungehärteten Kohlenstoffstahl ausgeführt. Dies bedeutet, dass die Zusammensetzung im wesentlichen aus Eisen und Kohlenstoff erfolgt. Der Zusatz anderer Legierungen ist ebenfalls denkbar.
Vorzugsweise finden Kohlenstoffstähle gezogen auf eine Fließgrenze zwischen 500 MPa und 700 MPa Verwendung, bspw. Q St 36-3.
Ferner erstreckt sich das Einschraubgewinde 6 von der Schraubenspitze 13 in Richtung der Schraubenlängsachse L betrachtet bis zu einer axialen Position 14, welche mit einem Abstand a zum Kopfteil 4 angeordnet ist. Dieser Abstand a wird durch die Länge des ersten Schaftabschnittes 3 in Richtung der Schraubenlängsachse L und der Ausweitungsmittel 7 bestimmt. Erfindungsgemäß wird die in axialer Richtung vorgesehene Länge I_EG des Einschraubgewindes 6 als Funktion des Schraubenwerkstoffes sowie der Gewindegeometrie des Einschraubgewindes 6 derart bestimmt, dass der Auszugswiderstand gerade etwas größer als der Durchzugswiderstand des Kopfteiles 4 ist. Das Verhältnis zwischen dem Auszugswiderstand liegt dabei in einem Bereich von einschließlich 1,1 bis 1,3.
Unter Auszugswiderstand wird dabei die über das Einschraubgewinde 6 aufbringbare Gegenkraft an den mit diesem koppelbaren Werkstück verstanden, die bei Krafteinwirkung in Richtung der Längsachse L entgegen der Einschraubrichtung aufgebracht werden kann, bis ein Herausziehen und damit eine Auflösung der Verbindung erfolgt. Unter Durchzugswiderstand wird die durch das Kopfteil 4 aufbringbare Gegenkraft an dem Anschlusselement verstanden, die bei Krafteinwirkung in Richtung der Schraubenlängsachse L auf den Kopfteil 4, d.h. die Kopfunterseite aufbringbar ist, ohne dass Beschädigungen am Kopfteil 4 entstehen bis ein Eindringen des Kopfes in das Anschlusselement erfolgt. Mit anderen Worten also erfolgt bei dieser Auslegung bei Relativbewegung der oberen Lage 29 gegenüber der unteren Lage 31 zuerst ein Eindringen des Kopfteils 4 in die obere Lage 29 bevor das Schraub-Befestigungselement 1 herausgezogen wird. Damit ist ein Lösen der Verbindung auch voraussehbar.
Der Auszugswiderstand ist dabei zumindest eine Funktion des Schraubenwerkstoffes sowie der Geometrie. Die Geometrie wird insbesondere durch den Kerndurchmesser d_K und den Außendurchmesser d_A sowie die Gewindelänge als Funktion der Steigung und Gangzahl bestimmt. Das Verhältnis von Kerndurchmesser d_K und Außendurchmesser d_A liegt dabei in einem Bereich von 0,58 bis 0,7.
Ferner zu berücksichtigen ist auch die Art des Gewindes. In Form von Trapez-, Spitz –, Rund- oder Sägegewinden. Diese Geometrie hat wesentlichen Einfluss auf die Verformungen am Anschlusselement, insbesondere ob die Fasern unter Beanspruchung sofort getrennt oder erst noch einer Verformung unterworfen werden, die wiederum eine Gegenkraft in Auszugsrichtung bewirkt, die auch zum Einrasten des Schraub-Befestigungselementes 1 in Auszugsrichtung führen kann.
Die erfindungsgemäße Lösung, insbesondere Reduzierung der Gewindelänge auf ein tatsächlich erforderliches Minimum, ermöglicht es, das gegenüber gehärteten Schraub-Befestigungselementen bei Ausführungen aus ungehärtetem Kohlenstoffstahl reduzierte zulässige Eindrehmoment aufzunehmen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das Eindrehmoment durch das Anbringen einer Bohrspitze 15 zusätzlich reduziert. Diese ist bspw. in Form einer eingefrästen oder eingeformten Nut 16 an der Schraubenspitze 13 beschreibbar. Denkbar sind jedoch auch Nuten im Einschraubgewinde 6, hier jedoch nicht dargestellt. Bei der Ausführung gemäß 1 erstreckt sich die Nut 16 von der Schraubenspitze 13 über einen Teil des zweiten Schaftabschnittes 5, insbesondere des Einschraubgewindes 6. In 1a ist im Bereich der Schraubenspitze 13 ein erster Gewindegang 17.1 und ein zweiter Gewindegang 17.2 dargestellt. Der erste Gewindegang 17.1 weist, da er im Bereich der sich verjüngenden Schraubenspitze 13 angeordnet ist, einen geringeren Innendurchmesser und einen geringeren Außendurchmesser als die übrigen sich in Richtung zum ersten Schaftabschnitt 3 hin anschließenden Gewindegänge 17.3 bis 17.n auf. Dabei entspricht der zweite Gewindegang 17.2 hinsichtlich des Außendurchmesserbereiches dem Außendurchmesser d_A des Einschraubgewindes 6. Mit dem ersten Gewindegang 17.1 beginnend ist die Nut 16 angeordnet, welche sich hier bis zum dritten Gewindegang 17.3 und etwas darüber hinaus erstreckt. Die Nut 16 ist dabei senkrecht zu den in Umlaufrichtung verlaufenden Gewindegängen 17.1, 17.2 des Einschraubgewindes 6 ausgerichtet und erstreckt sich somit beginnend vom sich konisch verjüngenden axialen Abschnitt der Schraubenspitze 13 bis zum zylindrischen Bereich des zweiten Schaftabschnittes 5, wobei diese im Bereich des zylindrischen Abschnittes des zweiten Schaftabschnittes 5 abgeflacht sein kann. Durch diese Nut 16 kann die Spaltwirkung des Schraub-Befestigungselementes 1 in dem Anschlusselement, insbesondere Holz, in welches sie eingeschraubt wird, reduziert werden.
Der Kopfteil 4 des Schraub-Befestigungselementes 1 ist vorzugsweise als Senkkopf 18 ausgeführt. Dieser ist vorzugsweise mit zwei Neigungen 19 und 20 ausgeführt. Dies ermöglicht es, die Schraube, insbesondere den Kopfteil 4, leichter in das Anschlusselement einzusenken, ohne den Durchzugswiderstand des Kopfteils 4 zu vermindern. Der Neigungswinkel 19 bezieht sich dabei auf den ersten Kopfabschnitt 21, welcher sich an den ersten Schaftabschnitt 3 in axialer Richtung anschließt, während der zweite Kopfabschnitt 22, der durch den Neigungswinkel beziehungsweise Senkwinkel 20 charakterisiert ist, das kopfseitig axiale äußere Ende des Befestigungsschraubelementes 1 bildet. Der Senkwinkel 19 liegt bei ca., vorzugsweise direkt 60°, der Senkwinkel 20 des oberen Teils bei ca. 90°, vorzugsweise direkt 90°, was sich als optimal im Bezug auf eine Versenkung des Kopfteiles 4 herausgestellt hat. Bei dieser Ausführung schließt sich dann die Stirnfläche 23 des Kopfteiles 4 bündig an die Holzoberfläche an. Bezüglich der Ausgestaltung des Antriebes für den Kopfteil 4 zum Versenken des Schraub-Befestigungselementes 1 bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Vorzugsweise wird ein Innensechsrund (Innen-Antrieb nach DIN EN ISO 10664) 24 im Senkkopf 18 verwendet. Insgesamt führt die Kombination aller dieser in der 1 gezeigten Merkmale zu einem idealen Schraub-Befestigungselement 1, insbesondere in Form einer Holzschraube. Diese wird dabei sowohl den Anforderungen an die Verbindung von Harthölzern als auch Weichhölzern mit entsprechenden Anschlusselementen gerecht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird das Befestigungs-Schraubelement mit einer sehr glatten galvanischen Verzinkung versehen, da der ungehärtete Stahl keine Wasserstoffversprödung kennt. Die Verzinkung erfolgt vorzugsweise vollständig. Zusätzlich kann die Oberfläche des Befestigungs-Schraubelementes mit einem Gleitmittel versehen werden.
Wird jedoch der Biegewiderstand, zum Beispiel bei Schrauben mit relativ kurzem Schaft, trotzdem zu groß, das heißt die Biegung und damit die Aufhärtung durch die wiederholten Bewegungen sind auch trotz einer vergrößerten Biegelänge zu groß, können Durchmesserreduzierungen in den Schaft eingerollt werden, insbesondere den ersten Schaftabschnitt 3. Das dazu verdrängte Material wird scharfkantig ausgeformt, damit es sich ohne großen Widerstand in die Wände des Bohrloches eindrücken kann. Am reduzierten Querschnitt werden Kerben vermieden, damit die Schraube duktil bleibt. Eine derartige Ausführung ist in der 1b anhand einer Ausführung gemäß 1a wiedergegeben. Die Verjüngungen des Schaftes, insbesondere des Schaftabschnittes 3, sind hier mit 25.1 bis 25.3 bezeichnet. Diese sind am ersten Schaftabschnitt 3, welcher frei von einer Gewindeanordnung ist, angeordnet. Vorzugsweise sind diese im gleichen Abstand zueinander in Axialrichtung, das heißt in Richtung der Schraubenlängsachse L betrachtet, angeordnet. Die Anzahl und Ausführung richtet sich nach den Einsatzerfordernissen, insbesondere danach ob die Duktilität der Schraube noch gewährleistet ist. Der übrige Grundaufbau entspricht dem in 1a beschriebenen.
Die Einsatzsituation in einer Befestigungskonstruktion 26 gemäß 2 ist in der 4 wiedergegeben. Dargestellt ist auch hier eine Befestigungskonstruktion 26 mit einer Trägerkonstruktion 28, bei der eine erste obere Lage Holzelemente 29 wiederum auf eine entsprechende Holzunterkonstruktion beziehungsweise ein zweite untere quer zur ersten Lage angeordneten Lage Holzelemente 31 geschraubt werden. Zu erkennen ist dabei, dass der erste Schaftabschnitt 3 hinsichtlich seiner Länge derart ausgeführt ist, dass dieser in axialer Richtung betrachtet eine größere Länge aufweist, als die Dicke des Holzelementes 29. Der Reibschaft 7 ermöglicht beim Eindringen des Schraub-Befestigungselementes 1 in das Holzelement 29 und anschließend 31 ein Aufweiten des Schraubloches 36, so dass der erste Schaftabschnitt 3 im Holzelement 29 relativ verschiebbar ist und sich auf einer langen Strecke biegen kann. Damit wird die örtliche Rotation der Schraube und die lokale Beanspruchung auf ein Minimum reduziert.

1: Schraub-Befestigungselement
2: Abschnittsschraube
3: erster Schaftabschnitt
4: Kopfteil
5: zweiter Schaftabschnitt
6: Einschraubgewinde
7: Ausweitungsmittel
8: Reibschaft
9: Schaftumfang
10: Fräsrippen
11: Endbereich
12: Endbereich
13: Schraubenspitze
14: Position
15: Bohrspitze
16: Nut
17.1: erster Gewindegang
17.2 – 17.n: Gewindegänge
18: Senkkopf
19: Senkwinkel
20: Senkwinkel
21: erster Kopfabschnitt
22: zweiter Kopfabschnitt
23: Stirnfläche
24: Innensechskant
25.1 – 25.3: Verjüngungen
26: Befestigungskonstruktion
27: Profilblechelement
28: Trägerkonstruktion
29: erste obere Lage Holzelemente
30: Bewegungsfuge
31: zweite untere Lage Holzelemente
32: Schaft
33: Endbereich
34: erstes Ende
35: zweites Ende
36: Schraubloch

Claims

Schraub-Befestigungselement (1), insbesondere Zweiabschnittschraube (2), 1.1 mit einem Kopfteil (4) an einem axialen Ende und einer Schraubenspitze (13) am anderen axialen Ende und einem Schraubenschaft (32), umfassend einen ersten Schaftabschnitt (3) und einen zweiten Schaftabschnitt (5); 1.2 der zweite Schaftabschnitt (5) ist mit einem Einschraubgewinde (6) versehen; 1.3 der erste Schaftabschnitt (3) ist frei von einem Gewinde; 1.4 mit Ausweitungsmitteln (7) zwischen dem ersten und dem zweiten Schaftabschnitt (3, 5); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.5 das Schraub-Befestigungselement (1) ist aus ungehärtetem Stahl, insbesondere Kohlenstoffstahl gefertigt; 1.6 die Gewindelänge I_EG des Einschraubgewindes (6) ist derart gewählt, dass der Auszugswiderstand größer als der Durchzugwiderstand des Kopfteiles (4) ist.
Schraub-Befestigungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Auszugswiderstand des Einschraubgewindes (6) zum Durchzugswiderstand des Kopfteils (4) in einem Bereich von einschließlich 1,1 bis 1,3 liegt.
Schraub-Befestigungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindelänge als Funktion des Verhältnisses zwischen Außendurchmesser (d_A) und Kerndurchmesser (d_K) des Einschraubgewindes (6) ermittelt wird, wobei das Verhältnis von Kerndurchmesser (d_K) zu Aussendurchmesser (d_A) zwischen einschließlich 0,58 bis einschließlich 0,7 beträgt.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des ersten Schaftabschnittes (3) ca. das 2,5 – 3,5fache, vorzugsweise der ca. 3fachen Länge des zweiten Schaftabschnittes (5) beträgt.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil (4) an seiner Unterseite abgewinkelt gegenüber der Schraubenlängsachse (L) ausgeführt ist, so dass eine Erweiterung des Umfangs vom Schraubenschaft (3) zur Stirnseite des Kopfteils (4) erzeugt wird unter Bildung zweier Abschnitte, einem ersten Abschnitt (21) und einen zweiten Abschnitt (22), die durch unterschiedliche Neigungswinkel charakterisiert sind (19, 20).
Schraub-Befestigungselement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (19) des ersten Abschnittes (21) zwischen 50° bis 70° und der Neigungswinkel (20) des zweiten Abschnittes (22) zwischen 80° bis 95° beträgt.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Ende im Bereich der Schraubenspitze (13) eine Bohrspitze (15) vorgesehen ist.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenspitze (13) an ihrer seitlichen Fläche mit einer Nut (16) versehen ist, welche im wesentlichen in Richtung der Schraubenlängsachse (10) im Einschraubgewinde (6) verläuft
Schraub-Befestigungselement (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (16) über eine Mehrzahl von Gewindegängen (17.1–17.3) erstreckt.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer korrosionsmindernden oder korrosionsverhindernden Beschichtung versehen ist.
Schraub-Befestigungselement (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einer galvanischen Verzinkung versehen ist.
Schraub-Befestigungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausweitungsmittel (7) um den Umfang (9) des Schaftes (32) angeordnete Fräsrippen (7) zum Vermindern des Eindrehmomentes des Haltegewindes (5) umfassen.
Befestigungskonstruktion (26) von Profilblechen (27) auf Holz 13.1 mit einer Trägerkonstruktion (28) mit einer oberen Lage aus ersten Holzelementen (29) und einer unteren Lage (31) aus zweiten Holzelementen, wobei die ersten und zweiten Holzelemente quer zu den ersten Holzelementen an den Kontaktflächen unter Bildung einer Bewegungsfuge (30) angeordnet sind; 13.2 die obere Lage und die untere Lage sind über Schraub-Befestigungselemente (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 verbunden.