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Numerische Untersuchungen zum Einfluss des Nennlochspiels auf die Plattennachgiebigkeit von hochfest vorgespannten Schraubenverbindungen

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Geschraubte Verbindungen stellen insbesondere für Mischbauweisen, endbeschichtete Halbzeuge, aber auch für wartungsgerechte Konstruktionen ein hocheffizientes Fügeverfahren dar, welches die konstruktive Gestaltung maßgeblich beeinflusst. Für die Bemessung solcher Verbindungen in den Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus bildet die VDI 2230-1 die Berechnungsbasis. Um Problemen der Form- und Lagetoleranzen in der Montage von Bauteilen und Baugruppen zu begegnen und so den reibungslosen Fertigungsablauf zu ermöglichen, werden Durchgangslöcher in den Bauteilen oftmals als übergroße Rund- oder Langlöcher ausgeführt. Das erhöhte Nennlochspiel findet in den Rechenschritten R0 bis R13 zur Berechnung hochbeanspruchter zylindrischer Einschraubenverbindungen nach der VDI Richtline 2230-1 jedoch keine Berücksichtigung, was zu einer Überdimensionierung oder Hilfskonstruktionen führt. Oftmals lässt sich die Nachweisführung in der Praxis nur durch kostenintensive Einzelfalluntersuchungen auf Basis von Versuchen stützen. Die in diesem Beitrag gezeigten Untersuchungen zur Bestimmung der Druckverteilung in der Trennfuge, der Schraubennachgiebigkeit sowie des Einflusses der Lochgeometrie auf die Plattennachgiebigkeit haben die Bereitstellung einer grundlegenden Datenbasis für die Erarbeitung eines analytischen Berechnungsmodells nach VDI 2230-1 für Schraubenverbindungen mit erhöhtem Nennlochspiel zum Ziel.

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Gleitfeste Schraubenverbindungen kommen überall dort zum Einsatz, wo zyklische Beanspruchungen auf Schraubenverbindungen wirken und aus Ermüdungs-festigkeits¬gründen reibschlüssig übertragen werden müssen. Die Bemessung sowie die Nachweisführung dieser Verbindungen sind weitestgehend durch bestehende Normen und Regelwerke zu realisieren. Allerdings bestehen für Langlöcher sowie übergroße Rundlöcher nach wie vor Fragestellungen in der Nachweisführung. Diese werden notwendig um die zusätzliche Forderung Fertigungs¬toleranzen kostengünstig durch Langlöcher oder übergroße Rundlöcher auszugleichen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wird der Fragestellung größerer Nennlochspiele auf die Nachgiebigkeiten und die Tragwirkung hochfest vorgespannter Schraub-verbindungen nachgegangen.
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http://d-nb.info/1071562878 Conditions for a manufacturing and repair-compatible design of slip-resistant connections with lockbolts: - fatigue resistance with preloaded bolts in slip-resistant connections with drilled and punched holes (fatigue acc. EN 1993-1-9) - influence of hole clearance (oversized, slotted holes) on the slip load behaviour of connections using lockbolts (factor ks acc. EN 1993-1-3) - investigations regarding a re-usability of lockbolts (preload, tensile strength) - investigations on the setting process of lockbolts in two steps
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Gleitfest vorgespannte Schraubenverbindungen kommen überall dort zum Einsatz, wo zyklische Beanspruchungen auf Schraubenverbindungen wirken und aus Ermüdungsfestigkeitsgründen reibschlüssig übertragen werden müssen. Die Bemessung sowie die Nachweisführung dieser Verbindungen sind weitestgehend durch bestehende Normen und Regelwerke zu realisieren. Allerdings bestehen für Langlöcher sowie übergroße Rundlöcher nach wie vor offene Fragestellungen in der Nachweisführung. Diese werden notwendig um Fertigungstoleranzen kostengünstig auszugleichen. Im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojektes (AiF‐Nr.: 18608BR) wurde u. a. der Fragestellung größerer Nennlochspiele und deren Einfluss auf die Tragwirkung hochfest vorgespannter Schraubverbindungen nachgegangen [1]. Dazu wurden die verschiedenen Regelwerke vergleichend gegenübergestellt. Anschließend wurden experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Lochgeometrie auf den Gleitwiderstand durchgeführt. Aus den Erkenntnissen wurden schlussendlich Empfehlungen für den Konstruktions‐ und Berechnungsingenieur abgeleitet.
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Gleitfeste Schraubenverbindungen kommen überall dort zum Einsatz, wo zyklische Beanspruchungen auf Schraubenverbindungen wirken und aus Ermüdungsfestigkeitsgründen reibschlüssig übertragen werden müssen. Die Bemessung sowie die Nachweisführung dieser Verbindungen sind weitestgehend durch bestehende Normen und Regelwerke zu realisieren. Allerdings bestehen für Langlöcher sowie übergroße Rundlöcher nach wie vor Fragestellungen in der Nachweisführung. Diese werden notwendig um die zusätzliche Forderung Fertigungstoleranzen kostengünstig durch Langlöcher oder übergroße Rundlöcher auszugleichen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde der Fragestellung größerer Nennlochspiele und deren Einfluss auf die Nachgiebigkeiten und die Tragwirkung hochfest vorgespannter Schraubverbindungen nachgegangen. Dazu wurden die verschiedenen Regelwerke vergleichend gegenübergestellt, experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Lochgeometrie auf den Gleitwiderstand und numerische Untersuchungen zur Bestimmung der Plattennachgiebigkeit durchgeführt. Aus den Erkenntnissen wurden schlussendlich Empfehlungen für den Endanwender sowie ein erster Bemessungsvorschlag abgeleitet. Slip-resistant connections are used in steel structures when they are subjected to fatigue loads with or without load reversal, or if low deformations of the structure are demanded. Therefore, the loads applied to the connection must be transmitted by friction. The calcula-tion and verification of slip-resistant connections can be done by using existing standards and guidelines. However, there are still questions in the design and calculation rules for slotted and oversized holes. But slotted and/or oversized holes become more and more necessary to compensate the additional demands on the manufacturing tolerances when using normal hole sizes. Within this research project, the question of larger nominal hole clearances, their influence on the resilience and on the load-bearing capacity of the slip-resistant connections were investigated. For this purpose, various standards and guide-lines were compared, experimental investigations of the influence of the hole size (clear-ance) on the slip-resistance and numerical investigations to determine the resilience of the clamped parts were carried out. Finally, recommendations for the design and calcula-tion of slip-resistant connections with slotted and oversized holes were developed from these research results in an initial design proposal.
Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen
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DIN EN 1993-1-8:2010-12: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten -Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen; Berlin; Beuth Verlag GmbH.
Mechanische Verbindungselemente - Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf - Produktklasse A und B; Berlin
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DIN EN ISO 4017:2015-05: Mechanische Verbindungselemente -Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf -Produktklasse A und B; Berlin; Beuth Verlag GmbH.
Berechnung und Bewertung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen -Moderne Konzepte auf Basis der FEM
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B. Pyttel, Berechnung und Bewertung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen -Moderne Konzepte auf Basis der FEM; Forschungsgesellschaft Stahlverformung e. V., Hagen; 2007.
-11 Flache Scheiben - Normale Reihe Produktklasse A; Berlin
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DIN EN ISO 7089:2000-11, Flache Scheiben -Normale Reihe, Produktklasse A; Berlin; Beuth Verlag GmbH.
Berechnung der Plattennachgiebigkeit bei Schraubenverbindungen; Konstruktion
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W. Lori, H. Gläser, Berechnung der Plattennachgiebigkeit bei Schraubenverbindungen; Konstruktion; 1990, 42, S. 271-277.
Bemessung und Konstruktion von Aluminiumtragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln; Berlin
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DIN EN 1999-1-1:2014-03: Eurocode 9: Bemessung und Konstruktion von Aluminiumtragwerken -Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln; Berlin; Beuth Verlag GmbH.
Council on Structural Connections: Specification for Structural Joints using High-Strength Bolts
  • Rcsc - Research
RCSC -Research Council on Structural Connections: Specification for Structural Joints using High-Strength Bolts; Chicago, Illinois; 2014-08.
Gläser Berechnung der Plattennachgiebigkeit bei Schraubenverbindungen; Konstruktion
  • W Lori
7093-1:2000-11: Flache Scheiben - Große Reihe - Teil 1: Produktklasse A; Berlin
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Bedingungen für eine fertigungs- und reparaturgerechte Ausführung von Schließringbolzen-Verbindungen unter Einhaltung der Mindesttragfähigkeit
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