P1266 – Einfluss von fertigungs- und montagebedingten Imperfektionen auf das Tragverhalten geschraubter gleitfester Verbindungen im Stahlbau

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ISBN: 978-3-96780-023-4 Kategorien: ,

Beschreibung

P1266 – Einfluss von fertigungs- und montagebedingten Imperfektionen auf das Tragverhalten geschraubter gleitfester Verbindungen im Stahlbau

Geschraubte gleitfeste Verbindungen werden traditionell im Stahl- und Anlagenbau immer dann eingesetzt, wenn Schlupf und Verformung in den geschraubten Anschlüssen minimiert werden müssen. Die derzeitige Prüfprozedur der DIN EN 1090-2, Anhang G ist auf das grundlegende Tragverhalten unter Laborbedingungen beschränkt. Seitens der Industrie treten wiederkehrend Fragestellungen auf, inwieweit fertigungs-, montage- und betriebsbedingte Einflüsse bei der Ausführung von gleitfesten Verbindungen zu berücksichtigen sind, da diese die Wirtschaftlichkeit dieser Verbindungsform beeinträchtigen.
In diesem Forschungsvorhaben wurden systematische Untersuchungen an gleitfest vorgespannten geschraubten Verbindungen der Kategorien B/C nach EN 1993-1-8 durchgeführt, wobei die verschiedenen Imperfektionen, welche typischerweise auf Baustellen beobachtet werden können, unter Laborbedingungen nachgebildet wurden. Dazu wurden zunächst Referenzversuche ohne eingebrachte Imperfektionen durchgeführt, um einen Ausgangswert zu bestimmen. Anschließend wurden künstliche Imperfektionen, in Form von konstruktiven (Kantenversatz, Futterbleche), witterungsbedingten (Feuchtigkeit, Vereisung, Temperaturschwankungen), logistischen (Transportschäden, Alterung von Beschichtungen) und fertigungsbedingten Einflüssen (Schichtdickenschwankungen) sowie der Montage (verschiedene Anziehverfahren) in die Verbindung eingebracht. Ergänzend dazu wurden begleitende numerische Parameterstudien zum Einfluss des Blechdickensprungs, der Anziehreihenfolge sowie des Futterblechs durchgeführt.
Die erzielten Versuchsergebnisse ermöglichten eine Bewertung der Imperfektionen hinsichtlich des Tragverhaltens gleitfest vorgespannter Verbindungen sowie der derzeitig existierenden Regelungen. In Anbetracht des Einflusses verschiedener Schichtdickenbereiche konnte gezeigt werden, dass geringe Schichtdicken (25 µm bis 40 µm) zu bis zu 30 % niedrigeren Haftreibungszahlen im Vergleich zur normativen Referenz-Schichtdicke (40 µm bis 80 µm) führt. Erwartungsgemäß konnte bei den untersuchten Kantenversätzen von 1 mm und 2 mm eine Reduktion der Haftreibungszahl im Vergleich zu Standardprüfkörpern bis zu ca. 20 % beobachtet werden. Oberflächenbeschädigende Imperfektionen Schmutz oder Alterung der Beschichtung, aber auch feuchte und nasse Oberflächen führen zu bis zu 16 % niedrigeren Haftreibungszahlen.
Außerdem konnte gezeigt werden, dass das Anziehen mittels Kombiniertem Vorspannverfahren (KV) zu einer deutlichen Steigerung im Vergleich zum Vorspannen gemäß Anhang G der DIN EN 1090 2 bis zu 30 % führt. Dieser günstige Einfluss des Vorspannens mit KV bleibt jedoch aktuell normativ unberücksichtigt.
Mit den vorliegenden Versuchsergebnissen wurde der Einfluss fertigungs- und montagebedingter Imperfektionen sowie betriebsbedingter Einflüsse auf das Tragverhalten gleitfester Schraubverbindungen im Stahlbau erfasst. Somit ist das Ziel des Forschungsvorhabens erreicht.

Veröffentlichung:
März 2022

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. habil. N. Stranghöner, L. Makevičius M.Sc, Prof. Dr.-Ing. W. Flügge, Prof. Dr.-Ing. habil. K.-M. Henkel,  Prof. Dr.-Ing. R. Glienke, Dipl.-Ing. M Dörre, M. Schwarz M.Sc.