Befestigung in Holz

By Robert Leichti, PhD Nägel und Schrauben mit kleinem Durchmesser (dh weniger als 6 mm [0,23 Zoll]) sind für die Leistung von Holzrahmenkonstruktionen von entscheidender Bedeutung. Diese Verbindungselemente (Abbildung 1) spielen eine entscheidende Rolle bei:

Die National Building Code of Canada (NBC) bietet verbindliche Leitlinien für die Befestigung typischer Holzrahmenkonstruktionen. Gleichzeitig bietet die Canadian Standards Association (CSA) O86-09, Engineering Design in Wood, rationale, auf Mechanik basierende Analysemethoden für technisches Design. Beide Ressourcen basieren auf CSA B111, Drahtnägel, Spikes und Klammern, als Referenzspezifikation für angetriebene Verbindungselemente mit kleinem Durchmesser. Dieser Standard wurde erstmals 1974 genehmigt und obwohl er erst 2003 erneut bestätigt, jedoch nicht aktualisiert. Infolgedessen war CSA B111 ein nützlicher Leitfaden für angetriebene Verbindungselemente, spiegelte jedoch nicht die vielen Änderungen wider, die seit den frühen 1970er Jahren stattgefunden hatten. Dazu gehören die allgemeine Verwendung von Nagelgeräten und Befestigungselementen, die für die Installation mit ihnen entwickelt wurden, Änderungen bei chemischen Holzbehandlungen, korrosive Bedingungen im Zusammenhang mit diesen Chemikalien und korrosionsbeständige Beschichtungen. Jetzt wurde CSA B111 zurückgezogen, sodass NBC und CSA O86-09 keinen Referenzstandard für Nägel mehr haben.

In CSA O86-09 sind Schrauben für den Holzbau gemäß B18.6.1 der American Society of Mechanical Engineers (ASME) für Holzschrauben (Zoll-Serie) und ASME B18.2.1 für Vierkant-, Sechskant-, schwere Sechskant- und Schrägkopfschrauben spezifiziert Sechskant-, schwere Sechskant-, Sechskantflansch-, Lappenkopf- und Zugschrauben (Zoll-Serie). Diese Standards sind aktuell und wurden regelmäßig bestätigt. Mittlerweile sind viele proprietäre Holzschrauben erhältlich, die effizienter sind als Standard-Holz- und Zugschrauben. Allerdings entsprechen proprietäre Schrauben nicht unbedingt den ASME-Standards.

Die Standards für Verbindungselemente und die Produkte selbst sowie die Korrosionsumgebung und Holzmaterialien haben sich verändert. Holzwerkstoffe (EWP) wie Strukturbauholz (SCL), Holzbauplatten (WSP) und Holz-I-Träger sind typisch für den modernen Leichtbau. Bei der Befestigung dieser Materialien muss auf die Grundlagen geachtet werden, um sicherzustellen, dass die Verbindungen wie vorgesehen funktionieren. Ein entscheidender Punkt ist die Verwendung des korrekten spezifischen Gewichts (dh der relativen Dichte) bei der Verbindungskonstruktion mit EWP.

Schließlich haben sich die Formulierungen für Holzbehandlungschemikalien zur Verhinderung von Fäulnis im letzten Jahrzehnt stark verändert. Die Änderungen wurden durch die anerkannte Humantoxizität bestimmter Formulierungen und regulatorische Bedrohungen vorangetrieben. Neue und gängige Holzbehandlungschemikalien führen zu einer korrosiveren Umgebung für Metallbefestigungen als frühere Behandlungschemikalien. Schwere Verzinkung, Verzinkung in Kombination mit Barrierebeschichtungen und Edelstahl sind Lösungen für die Korrosionsbeständigkeit, aber die korrekte Spezifikation der Verbindungselemente ist wichtig, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Ziel dieses Artikels ist es, eine Empfehlung für die zurückgezogene CSA B111 zu geben, proprietäre Holzschrauben zu würdigen und die Bedeutung der relativen Dichte und Korrosionsbeständigkeit bei der Konstruktion und Spezifikation von Befestigungselementen hervorzuheben.

Verbindungsdesign mit kleinem DurchmesserEine Übersicht über die Codes und Referenznormen NBC und CSA O86-09 für Befestigungen mit kleinem Durchmesser ist in Abbildung 2 dargestellt. Die NBC-Tabellen bieten Orientierungshilfen für präskriptive Befestigungsanforderungen, während die Abschnitte von CSA O86-09 die Analysen für die Holzkonstruktion beschreiben.

Typische Verbindungsdesigns für Verbindungselemente mit kleinem Durchmesser umfassen die Analyse des Herausziehwiderstands, des seitlichen (Scher-) Widerstands und des Kopfdurchzugs für einige Nägel und Schrauben (Abbildung 3). Die vorgeschriebenen ABC-Befestigungspläne basieren auf nicht genannten Anforderungen, die in den Einzelheiten der geltenden CSA O86-09-Abschnitte zu finden sind (Abbildung 4). Die berechneten Eigenschaften und vorgeschriebenen Befestigungspläne gehen beispielsweise von Folgendem aus:

Weitere Anforderungen finden Sie in den entsprechenden Abschnitten von NBC und CSA O86-09.

Bei der technischen Analyse von seitlich belasteten Verbindungen muss der Konstrukteur eine Reihe von Gleichungen lösen, die im Allgemeinen als „Gleichungen der Streckgrenze“ bezeichnet werden und sich auf verschiedene Streckungsmechanismen beziehen. Der Kontrollmechanismus könnte ein Nachgeben des Holzes oder eine starre Drehung des Befestigungselements sein oder ein Biegen des Befestigungselements mit etwas Holzzerkleinerung. Die Gleichungen basieren auf technischer Mechanik und zu den Variablen gehören:

Die Gleichung, die das niedrigste numerische Ergebnis liefert, steuert den Entwurf und beschreibt den erwarteten Ertragsmechanismus.

Nagelspezifikation In NBC werden in Tabelle 9.23.3.4 typische Rahmenverbindungen und geeignete Nägel aufgeführt. Die Nägel sind in CSA B111 definiert, das, wie bereits erwähnt, inzwischen zurückgezogen wurde. CSA O86-09 identifiziert dieselben Nägel in Anhang A.10.9.5.2, wiederum unter Bezugnahme auf CSA B111. Eine Lösung für den Nagelspezifikationsstandard ist in ASTM F1667, Standard Specification for Driven Fasteners: Nails, Spikes, and Staples, verfügbar. Diese Norm wurde 1998 eingeführt, 2011 gemäß den ASTM-Anforderungen aktualisiert und unterliegt der Zuständigkeit des ASTM-Unterausschusses F16.05.

ASTM F1667 stellt Spezifikationsanforderungen für eingeschlagene Nägel, Klammern und Spikes bereit, darunter:

ASTM F1667 umfasst, wie in der Standardumfangserklärung dargelegt, kraft- oder hammergetriebene Verbindungselemente. Es enthält außerdem 59 Tabellen mit Nägeln, Klammern und Spikes, die nicht alle für die strukturelle Befestigung bestimmt sind. Die wichtigste ASTM F1667-Tabelle zur Verwendung mit NBC und CSA O86-09 ist Tabelle 15, Gewöhnliche Nägel, und Tabelle S1.1, Nägel und Spitzen mit niedrigem und mittlerem Kohlenstoffgehalt, die die Biegestreckgrenze für Nägel zeigt.

Die in NBC spezifizierten und im Anhang von CSA O86-09 aufgeführten Nägel sind in den ersten drei Spalten von Abbildung 5 dargestellt. Dies zeigt, dass die in NBC-Rahmentabellen genannten Nägel in CSA O86-09 erkannt werden. Abbildung 5 zeigt auch ausgewählte gängige Nägel aus ASTM F1667. Wenn die Nägel aus der ASTM-Tabelle mit den im Anhang CSA O86-09 aufgeführten Nägeln verglichen werden, wird deutlich, dass die üblichen ASTM-Nägel die gleiche Größe (Durchmesser und Länge) haben wie kanadische Standardnägel.

Eine wichtige Eigenschaft von Nägeln ist die Biegestreckgrenze, da sie für die Leistung unter seitlichen Belastungen entscheidend ist. In ASTM F1667 wird die minimale durchschnittliche Biegestreckgrenze für Nägel nach Durchmesserbereichen angegeben. Abbildung 6 zeigt Durchmesserbereiche und die angegebenen Biegestreckgrenzen. In CSA O86-09 ist die Biegestreckgrenze eine Funktion des Nageldurchmessers, wobei Nägel mit kleinerem Durchmesser eine höhere Biegestreckgrenze aufweisen als größere. Die Biegestreckgrenze, berechnet mit der CSA O86-09-Gleichung, ist in Abbildung 6 für den Nageldurchmesserbereich gemäß ASTM F1667 dargestellt. Ein Vergleich der ASTM F1667-Spezifikation für die Biegestreckgrenze (dritte Spalte) und der berechneten Anforderung für CSA O86-09-Nägel (vierte Spalte) zeigt, dass die Spezifikation für die Biegestreckgrenze in ASTM F1667 die Anforderungen von CSA O86-09 erfüllt.

Die Nagelspezifikation umfasst einige wichtige Überlegungen im Zusammenhang mit der Messung von Abmessungen, Toleranzen, physikalischen Eigenschaften, mechanischen Eigenschaften, Materialien, Beschichtungen, Verarbeitung und Verpackung. CSA B111 bot Spezifikationen zu grundlegenden Abmessungen und Toleranzen, die Informationen zu Materialien und Beschichtungen waren jedoch spärlich. ASTM F1667 bietet Einzelheiten zu Abmessungen, Toleranzen, physikalischen Eigenschaften, mechanischen Eigenschaften und Materialien. Es befasst sich auch mit Beschichtungen, indem es je nach Anwendung Standardspezifikationen nennt und auf Verarbeitung und Verpackung eingeht.

Einige Nagelhersteller geben ASTM F1667-Konformitätsinformationen auf der Produktverpackung an, andere jedoch nicht. Der Bauunternehmer oder Designprofi kann diese Informationen jedoch beim Nagelhersteller anfordern, damit sie in die Bauunterlagen aufgenommen werden können.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in der Rahmentabelle von NBC nach Längen aufgeführten Nägel im Anhang CSA O86-09 vollständig definiert sind. Diese Nägel können als übliche Nägel in ASTM F1667, Tabelle 15, spezifiziert werden.

Nagelinstallation In Bauunterlagen und Baustellenbesprechungen werden Nägel häufig mit der historischen Pennyweight-Nomenklatur bezeichnet. In früheren Zeiten bezeichnete die Penny-Nomenklatur die Kosten in Cent (dh Pennys) für 100 Nägel einer bestimmten Größe. Diese Terminologie funktionierte, weil die Variationen bei den Nagelgrößen begrenzt waren. Daher war ein „16d“- oder „16-Penny“-Nagel gut definiert.

Das Problem bei modernen Befestigungen besteht darin, dass sie nur Informationen über die Länge vermitteln. Mittlerweile haben wir viele Nägel mit üblicher Länge, die sich im Durchmesser, in der Kopfgeometrie oder in beidem unterscheiden. Das Problem wird in Abbildung 7 veranschaulicht, in der die Abmessungen für gewöhnliche Nägel, Kastennägel und Senknägel durch Pennyweight definiert werden. Offensichtlich ist ein gewöhnlicher 10-Tage-Nagel sowohl im Durchmesser als auch in der Länge wesentlich größer als ein 10-Tage-Senker. Bei der Angabe von Nägeln wird empfohlen, Durchmesser und Länge anzugeben, um eine Fehlinterpretation der tatsächlichen Abmessungen des angegebenen Nagels zu vermeiden. Ein Beispiel ist in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung 8 zeigt das Ergebnis der vollständigen Spezifikation hinsichtlich der Rückzugs- und Seitenwiderstandseigenschaften. Die 10d-Common-Spezifikation weist einen um 19 Prozent höheren Rückzugswiderstand als der 10d-Sinker und einen um 39 Prozent höheren Scherwiderstand auf. Besorgniserregend ist jedoch die „10d“-Spezifikation, bei der der Rückzugswiderstand und der seitliche Widerstand unbekannt sind, da der Durchmesser unbekannt ist. (Die „10d“-Spezifikation gibt dem Benutzer nur die ungefähre Länge an. Der Durchmesser wird nicht identifiziert, es sei denn, er wird von „Common“, „Sinker“ oder „Box“ begleitet.) Die vollständige Spezifikation nach Länge und Durchmesser ist für den Bau erforderlich konzipierte Leistung.

Kraftgetriebene versus handgetriebene Nägel CSA B111 befasste sich nur mit handgetriebenen Nägeln, aber der Anwendungsbereich von ASTM F1667 umfasst handgetriebene und kraftbetriebene Nägel und Klammern. Kraftgetriebene (Abbildung 9) und handgetriebene Nägel bestehen beide aus demselben Stahldraht. Daher haben hand- und kraftbetriebene Nägel gleicher Spezifikation die gleichen Eigenschaften:

Eine Ausnahme von der Ähnlichkeit zwischen kraftgetriebenen und handgetriebenen Nägeln können Metallverbindungsnägel sein, die bei ersteren normalerweise gehärtet oder spitzengehärtet sind, bei letzteren jedoch nicht. Dies liegt daran, dass sich handgetriebene Nägel leicht in gestanzte Löcher einbauen lassen, wohingegen kraftgetriebene Nägel die Oberfläche des Metallverbinders durchdringen sollen, wenn der Installateur das gestanzte Loch übersieht. Aufgrund der Sortierung und der Werkzeuganforderungen kann es hinsichtlich der Kopfgeometrie und der Kopftoleranzen zwischen handgetriebenen Nägeln und kraftbetriebenen Nägeln einige Unterschiede geben. Ansonsten besteht der Hauptunterschied zwischen handgetriebenen und kraftbetriebenen Nägeln gleicher Größe darin, dass erstere mit einem Hammer oder Handnagler eingetrieben werden und letztere für die Verwendung in einem motorbetriebenen Nagler oder Tackergerät zusammengestellt werden.

Wenn Nägel durch Hämmern eingetrieben werden, ist ein übermäßiges Einschlagen der Nägel kein Problem. Bei der Verwendung von Motornaglern kann übermäßiges Fahren ein Problem sein. Baubehörden haben zu Recht einige Konstruktionen abgelehnt, bei denen die Nägel nachlässig platziert wurden oder die Nägel zu stark in den Längsträger eindrangen, unabhängig davon, ob es sich bei dem Längsträger um eine Stahlplatte oder eine Holzverkleidungsplatte handelte. Nägel sollten so eingetrieben werden, dass ihre Köpfe die Oberfläche des Längsträgers berühren, aber nicht so tief, dass die Spitze des Nagelkopfes unter der ebenen Oberfläche des Längsträgers liegt. Bei Metallbeschlägen sollten die Nägel durch die vorgefertigten Löcher getrieben werden, und beim Nageln der Ummantelung ist es von entscheidender Bedeutung, auf den Abstand und die Einbettung in den Rahmen zu achten.

Holz- und Zugschrauben Holz- und Zugschrauben werden aus kohlenstoffarmem Stahldraht hergestellt, ähnlich dem Draht, der für Nägel verwendet wird. Die meisten für den Holzbau erhältlichen Schraubenprodukte werden durch Kaltformen des Kopfes und Rollformen des Gewindes hergestellt. Die meisten Schrauben sind einsatzgehärtet, sodass sie langlebig genug zum Eindrehen sind. Auch wenn die Einsatzhärtung die Biegestreckgrenze erhöht und die Antriebsleistung verbessert, kann sie die Schraube spröder machen. Die Korrosionsbeständigkeit von Schrauben mit kleinem Durchmesser wird in der Regel durch mechanische Verzinkung mit einer passivierenden Deckschicht und/oder einer Barrierebeschichtung erreicht.

ASME B18.6.1 und ASME B18.2.1 identifizieren und liefern Abmessungen und Toleranzen für bestimmte Gewindemuster, Gewindelängen, Kopfgeometrien, Spitzen, Antriebsausnehmungen und Materialien. Einige Schrauben erfüllen diese spezifischen Merkmale und entsprechen den Normen. Obwohl viele proprietäre Schrauben aufgrund ihres Designs nicht die geometrischen Kriterien der ASME-Standards erfüllen, sind sie auch für den Einsatz in bestimmten Anwendungen gedacht und bieten möglicherweise eine bessere Kapazität und einen einfacheren Antrieb als ASME-Standardschrauben. Es ist wichtig zu beachten, dass die ASME-Standards für Schrauben nur die physikalischen Eigenschaften der Schraube oder Zugschraube definieren, die Standards jedoch keine spezifischen technischen Leistungen in Bezug auf Rückzugswiderstand, seitlichen Widerstand oder Durchzugswiderstand bieten.

NBC erlaubt die Verwendung von Holzschrauben im Holzrahmenbau. In der NBC-Tabelle 9.23.3.5 sind Holzschrauben zur Befestigung des Unterbodens enthalten. NBC bietet jedoch keine weiteren Hinweise zur Verwendung von Schrauben in Abschnitt 23, Holzrahmenkonstruktion. Natürlich können Schrauben auch für andere Anwendungen verwendet werden und sollten für diese Zwecke geeignet sein.

Einige Anwendungen, die qualifizierte Schrauben oder Systeme erfordern, sind:

Für qualifizierte Anwendungen verwendete proprietäre Schrauben verfügen über technische Eigenschaften, die auf Tests und Analysen basieren.

Holzschrauben werden in CSA O86-09, Abschnitt 10.11 behandelt. Der Abschnitt gibt den Nenndurchmesser des Gewindeschafts für vier typische Standard-Holzschrauben an und gibt außerdem die erforderliche Mindestbiegestreckgrenze für diese Größen an. Die Tabelleninformationen sind unvollständig, da sie nur den über das Gewinde gemessenen Hauptdurchmesser des Verbindungselements und die Biegestreckgrenze angeben, die für die Berechnung des seitlichen Widerstands erforderlich sind. Allerdings können andere Abmessungen, Fußdurchmesser (dR) und Schaftdurchmesser (dS) erforderlich sein, um den Bedarf an Führungslöchern zu berechnen. Abbildung 10 gibt die CSA O86-09, Tabelle 10.11.1-Informationen zum Befestigungsdurchmesser und der Biegestreckgrenze wieder und enthält außerdem die Wurzel- und Schaftdurchmesser für ASME-Holzschrauben.

Für den Einbau von Holzschrauben in Holz mit einer relativen Dichte von mehr als 0,50 ist ein vorgebohrtes Loch erforderlich. Die Anforderungen für vorgebohrte Lochgrößen sind in CSA O86-09, Tabelle 10.11.2 angegeben. Die Größe des Lochs ist eine Funktion des Wurzeldurchmessers oder Schaftdurchmessers, abhängig von der relativen Dichte.

Zugschrauben müssen ebenfalls in vorgebohrte Löcher eingebaut werden. Löcher für Zugschrauben bestehen aus zwei Schritten (CSA O86-09, Abschnitt 10.6.2.1) – das heißt, der erste Teil des Lochs wird für den Schaft ohne Gewinde gebohrt und der zweite Teil wird auf ein bestimmtes Verhältnis zum Schaft mit Gewinde gebohrt. abhängig von der Holzart.

Selbstbohrende Schrauben entsprechen aufgrund bestimmter geometrischer Merkmale möglicherweise nicht den ASME-Standards für Holzschrauben und Zugschrauben. Sie können jedoch gemäß den Anweisungen des Herstellers installiert werden und eine bestimmte technische Leistung erzielen. Der Hauptgrund für die Verwendung von selbstbohrenden Schrauben besteht darin, dass sie keine vorgebohrten Löcher erfordern und technische Leistungen vom Hersteller angeboten werden.

Spezifisches Gewicht oder relative Dichte Das spezifische Gewicht ist die relative Dichte eines Materials im Vergleich zur Dichte eines äquivalenten Wasservolumens. Daher wird das spezifische Gewicht manchmal auch „relative Dichte“ genannt. Die relative Dichte von Holzwerkstoffen ist eine Funktion des Feuchtigkeitsgehalts, da sich das Volumen von Holzwerkstoffen mit dem Feuchtigkeitsgehalt aufgrund von Schrumpfung und Quellung ändert. Aus diesem Grund standardisiert CSA O86-09 die mittlere relative Dichte auf ofentrockene Feuchtigkeitsbasis (Null-Feuchtigkeit). Die mittleren relativen Dichten für visuell bewertete kanadische Schnittholzartenkombinationen sind in CSA O86-09, Tabelle A.10.1 angegeben.

Dies ist für die Verbindungstechnik wichtig, da die relative Dichte der Verbindungselemente eine wichtige Rolle für die Leistung des Verbindungselements spielt, was sich auf die Tragfähigkeit und die Lastverformungseigenschaften der Verbindung auswirkt. Der berechnete seitliche Widerstand und Rückzug hängen von der relativen Dichte ab. Bei Schnittholz ist die in den Berechnungen zu verwendende relative Dichte die zugewiesene mittlere relative Dichte für die Holzart oder Holzartenkombination gemäß CSA O86-09. Bei Holzwerkstoffen ist jedoch möglicherweise ein gleichwertiger Wert und nicht die physikalische relative Dichte erforderlich.

Holzwerkstoffe wie Verbundbauholz und Holzbauplatten werden als Rahmenelemente und für Flansche von I-Trägern und Randbrettern aus Holz verwendet. Bei der Konstruktion von Verbindungen mit diesen Produkten sollte die zugewiesene äquivalente relative Dichte verwendet werden. Die tatsächliche relative Dichte und die zugewiesene äquivalente relative Dichte stimmen möglicherweise nicht überein. Darüber hinaus haben EWPs wie Schnittholz gerichtete mechanische Eigenschaften, und während die mittlere relative Dichte keine gerichtete Eigenschaft ist, kann die äquivalente relative Dichte für die Befestigung gerichtet sein und vom Typ des Befestigungselements abhängen. Die äquivalente Eigenschaft des spezifischen Gewichts wird nach dem Verfahren von ASTM D5456, Standard Specification for Evaluation of Structural Composite Lumber Products, Anhang A2, entwickelt, in dem Test- und Analysemethoden beschrieben werden, um eine äquivalente Eigenschaft basierend auf der Leistung eines Standardbefestigungselements in dem betreffenden Thema festzulegen Material.

Holzwerkstoffe sind proprietäre Produkte und verfügen über technische Berichte, in denen ihre einzigartigen technischen Eigenschaften beschrieben werden. Abbildung 11 zeigt Elemente der Tabelle des äquivalenten spezifischen Gewichts aus einem Bewertungsbericht für eine SCL-Produktlinie. Die Tabelle zeigt für diese Produkte, dass das äquivalente spezifische Gewicht eine Funktion von ist:

Die entsprechenden spezifischen Gewichtseigenschaften sind in der Produktliteratur und in Bewertungsberichten für Holzwerkstoffprodukte verfügbar.

Korrosionsbeständigkeit der Befestigungselemente NBC und CSA O86-09 stellen Anforderungen zum Schutz vor Fäulnis. Diese erscheinen in NBC Abschnitt 9.23.2.2 und CSA O86-09, Abschnitt 4.3.4.2. Die American Wood Protection Association (AWPA) bietet Leitlinien zu Behandlungschemikalien sowie Retentions- und Penetrationsanforderungen für verschiedene Anwendungen. Während es Anforderungen zur Verhinderung von Fäulnis gibt, gibt es in den Designrichtlinien NBC oder CSA 086-09 keine Spezifikation zur Korrosionsbeständigkeit. Die US-amerikanischen Bauvorschriften haben sich mit diesem Problem befasst, indem sie feuerverzinktes Material gemäß ASTM A153, Standard Specification for Zinc Coating (Hot-Dip) on Iron and Steel Hardware, Class D, als Maßstab für die Leistung von Nägeln und Befestigungselementen verwendet haben, die in Kontakt mit chemisch behandeltem Holz verwendet werden . Als Alternative zur Feuerverzinkung erlauben diese Vorschriften Korrosionsschutzmechanismen durch das Grundmetall.

Beispiele für korrosionsbeständige Grundmetalle könnten Kupfer, Siliziumbronze oder Edelstahl sein. In den Vereinigten Staaten erlaubt der International Residential Code (IRC) als Ausnahme von der Feuerverzinkungsanforderung auch die mechanische Verzinkung gemäß ASTM B695, Standard Specification for Coatings of Zinc Mechanically Deposited on Iron and Steel, Class 55, für Schrauben.

Zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Verbindungselementen können verschiedene Strategien eingesetzt werden. Eine häufige Wahl sind Salzsprühtests nach ASTM B117, Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus. Das Ergebnis dieses Tests ist eine Anzahl von Stunden, bis sich ein bestimmter Korrosionszustand entwickelt. Ein Problem bei Salzsprühtests besteht darin, dass der direkte Zusammenhang mit natürlichen Umgebungen nicht gewährleistet ist.

Für Verbindungselemente, die mit chemisch behandeltem Holz in Kontakt kommen, kann ASTM G198, Standardtestmethode zur Bestimmung der relativen Korrosionsleistung von angetriebenen Verbindungselementen in Kontakt mit behandeltem Holz, verwendet werden, um eine vergleichende Korrosionsbeständigkeit zu ermitteln. Bei dieser Testmethode werden Befestigungselemente in chemisch behandeltes Holz eingebettet und dann für eine vorgegebene Einwirkungsdauer einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit ausgesetzt. Nach der Einwirkzeit werden die Befestigungselemente vom Holzelement entfernt und die relative Korrosion des Referenzbefestigungselements und des spezifizierten Befestigungselements verglichen.

Der International Code Council Evaluation Service (ICC-ES) verwendet die Akzeptanzkriterien (AC) 257, um die Korrosionsbeständigkeit beschichteter Verbindungselemente zu bewerten, die in chemisch behandeltes Holz eingebettet sind. Die Methode von ICC-ES AC257 ist eine Parallel-Teststrategie mit feuerverzinkten Befestigungselementen, die in dasselbe Material wie das alternative Befestigungselement eingebettet sind. Für einen ICC-ES AC257-Bewertungsbericht entscheidet der Antragsteller über eine der vier zu erkennenden Expositionsbedingungen und lässt dann die alternativen Befestigungselemente gemäß den angegebenen Protokollen testen. (Dieses Verfahren wurde in Kanada nicht übernommen, aber die Einstufung der Korrosionsbeständigkeit ist angemessen.)

Für die Kategorie „Allgemeine Verwendung“, bei der es sich um die Verwendung mit behandeltem Holz bei hoher Feuchtigkeit handelt, werden Befestigungselemente in chemisch behandeltes Holz eingebettet und dann 1500 Stunden lang kontinuierlichem Nicht-Salzwassernebel und zyklischen Nebel-trockenen Umgebungen ausgesetzt. Für die Kategorie „Uneingeschränkte Nutzung“ werden die gleichen Tests mit Salznebel durchgeführt. Um den Leistungstest zu bestehen, muss das vorgeschlagene Befestigungselement eine Korrosionsbeständigkeit aufweisen, die der Korrosionsbeständigkeit der feuerverzinkten Benchmark-Befestigungselemente entspricht oder diese übertrifft.

Edelstahl Korrosionsbeständigkeit kann durch die Verwendung eines Befestigungselements mit einem korrosionsbeständigen Grundmetall erreicht werden. CSA B111, CSA O86-09 und NBC beziehen sich nicht auf Edelstahl. Die International Building Code (IBC) und das IRC erlauben die Verwendung von Edelstahl für Verbindungselemente in Kontakt mit chemisch behandeltem Holz oder in korrosiven Umgebungen. In Abschnitt 6 von ASTM F1667 werden vier Arten von rostfreiem Stahl für Nägel und Klammern identifiziert: Typen 302, 304, 305 und 316. Diese unterscheiden sich im Grundlegierungsgehalt, sind alle austenitische Qualitäten, sind von Natur aus nicht magnetisch und können es auch nicht sein durch Wärmebehandlung gehärtet.

Gleichzeitig führen die Unterschiede in der Legierungsformulierung zu Unterschieden in der Korrosionsbeständigkeit. Von den vier in der Norm aufgeführten Typen bietet Typ 302 die niedrigste Korrosionsbeständigkeit, obwohl sie Kohlenstoffstahl überlegen ist, während 304 und 305 eine ähnlich bessere Korrosionsbeständigkeit als Typ 302 aufweisen. Typ 316 weist die beste Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in Umgebungen mit Chloriden.

Schrauben werden manchmal aus Edelstahl des Typs 410 hergestellt. Dabei handelt es sich um martensitischen, magnetischen Stahl, der zur Erhöhung der Härte wärmebehandelt werden kann. Es eignet sich für den Einsatz in leicht korrosiven Umgebungen, ist jedoch nicht für mäßig bis stark korrosive Umgebungen geeignet.

Abschluss Verbindungselemente in Leichtbauweise spielen eine wichtige Rolle für die Leistungsfähigkeit des Gebäudesystems. Dieser Überblick über verfügbare Normen und wichtige Überlegungen zur Befestigung von Leichtrahmen lässt sich in den folgenden Punkten zusammenfassen:

Anmerkungen 1 Weitere Informationen finden Sie in CSA O86-09, Abbildung 10.9.2.2. (zurück nach oben)2 Weitere Informationen finden Sie in CSA O86-09, Abschnitt 10.11.2.3. (zurück nach oben)3 Weitere Informationen finden Sie in CSA O86-09, Abschnitt 10.6.3.3. (Zurück nach oben)

Robert Leichti ist Verbindungstechnik-Manager bei Simpson Strong-Tie Company Inc. mit Sitz in Pleasanton, Kalifornien. Er war 19 Jahre lang Professor für Holz- und Fasertechnik an der Oregon State University im Department of Wood Science and Engineering und hat 12 Jahre lang Forschung und Entwicklung sowie Compliance und Produktentwicklung in der Baustoff- und Handwerkzeugindustrie betrieben. Leichti beteiligt sich aktiv an der Entwicklung von Standards durch ASTM und die International Organization for Standardization (ISO) und nimmt regelmäßig am Kriterienentwicklungsprozess für die Bewertung alternativer Baumaterialien teil. Er kann per E-Mail unter [email protected] kontaktiert werden.