Mehrfachverwendung von vorgespannten geschraubten Sacklochverbindungen

Lorenz, Christoph GND

Vorgespannte geschraubte Sacklochverbindungen zählen nach DIN EN 1090-2 zu „besonderen Verbindungsmitteln und Befestigungsverfahren“, für die die Montage mittels einer Verfahrensprüfung nachzuweisen ist. Im konstruktiven Stahlbau kommen solche Verbindungen vor allem in Befestigungskonstruktionen von Lagern und Fahrbahnübergängen in Brückenbauwerken vor. Hier werden hochfeste Schrauben in geschnittene Gewinde aus Baustahl vorgespannt. Zur Erstellung einer Verfahrensanweisung ist z.B. für den Fall eines Lagerwechsels nicht nur das einmalige Vorspannen, sondern üblicherweise die bis zu vierfache Verwendung des Sacklochgewindes nachzuweisen. Im Rahmen von experimentellen Untersuchungen, die am Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen durchgeführt wurden, konnte die Möglichkeit der Mehrfachver- wendung unter Anwendung geeigneter Anziehparameter eindeutig nachgewiesen werden. Ziel dieser Arbeit ist die numerische Analyse des mehrfachen Vorspannens von Sacklochverbindungen unter Berücksichtigung des plastischen Materialverhaltens von Schraube und Sackloch. In umfangreichen numerischen Simulationen wird der Anziehvorgang selbst simuliert; anschließend werden die Einflussgrößen Vorspannkraftniveau und Einschraubtiefe für unterschiedliche Schraubendurchmesser untersucht. Mit Kenntnis der Spannungs- und (plastischen) Dehnungszustände wird das Tragverhalten der Sacklochverbindung während des Vorspannens sowie der resultierende Eigenspannungs- und Verformungszustand charakterisiert. Unter Berücksichtigung aller numerischen Ergebnisse und Daten der experimentellen Untersuchungen erfolgt eine Bewertung der Mehrfachverwendung von vorgespannten Sacklochverbindungen.

According to EN 1090-2, preloaded blind hole connections are treated as “special fasteners and fastening methods“ for which the erection has to be verified by a procedure test. One of the main application fields of these connections in steels structures are mounting constructions of bearings and transition joints in bridges, where high strenght bolts are screwed in cut threads made of mild steel. The procedure test has to cover usually four tightenings of the blind hole e.g. for a replacement of bearings. In the frame of experimental investigations, which were carried out at the Institute for Metal and Lightweight Structures at the University of Duisburg-Essen, it could be shown that multiple preloading of blind holes is possible, if sufficient tightening parameters are used. The aim of this work is a numerical analysis of multiple preloaded blind hole connections under consideration of the plastic material behaviour of the bolt and the blind hole. The tightening procedure is numerically reproduced and the influence of preload level and length of engagement are investigated for different bolt diameters. With the knowledge of the stress and (plastic) strain distributions, the load bearing behaviour as well as the residual stress and deformation states of blind hole connections are characterised during the preloading procedure. Multiple tightening of preloaded blind hole connections is evaluated and assessed taking into account all numerical and experimental results.

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Lorenz, Christoph: Mehrfachverwendung von vorgespannten geschraubten Sacklochverbindungen. 2020.

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