Slip-resistant connections made of carbon and stainless steel
Slip-resistant connections are always used when slip in a connection will endanger the serviceability or the slip resistance is used for ultimate limit reasons. Hence, slip-resistant connections shall be designed to prevent slip in bolted connections. Different guidelines/standards specify slip factors for common surface conditions. For deviating surface conditions, the slip factor shall be determined experimentally. However, practice shows that in many cases the given slip factors are not comparable for the same surface condition. Furthermore, the available slip factors are valid for slip-resistant connections made of carbon steel. Currently there is no guideline or standard which prescribes a classification for slip-resistant connections made of stainless steel. Stainless steel alloys suffer more from viscoplastic deformations in comparison to carbon steel. For this reason, there have historically been a number of concerns about the use of stainless steel in preloaded bolted connections. Having more viscoplastic deformations might lead to higher losses of preload in stainless steel bolts and consequently may influence the slip-resistant behaviour of the connection. Moreover, a suitable slip factor shall be determined experimentally for each common surface condition. Currently, different test procedures for the determination of slip factors exist. However, in several cases the test procedure is not clear in detail and allows several possible interpretations. This can lead to incomparable results for identical surface preparations. Besides all these parameters, there are still many others which may influence the determination of the slip factor process. Therefore, a comprehensive investigation was conducted in the European Research Project SIROCO (RF SR-CT-2014-00024) to close the still existing gaps in knowledge in this area. In the frame of this study, the influence of different parameters on the slip-resistant behaviour of bolted connections was investigated. Furthermore, the relaxation behaviour of preloaded bolted connections made of stainless steel was also investigated. A comprehensive experimental investigation was conducted in order to provide a classification for slip-resistant connections made of stainless steel.
Gleitfeste Verbindungen werden immer dann eingesetzt, wenn Gleiten in einer Verbindung die Gebrauchstauglichkeit gefährdet oder der Gleitwiderstand aus Tragfähigkeitsgründen erforderlich ist. Daher sind gleitfeste Verbindungen so auszulegen, dass ein Gleiten in Schraubverbindungen verhindert wird. Verschiedene Richtlinien/Normen spezifizieren die Haftreibungszahl für gebräuchliche Oberflächenbedingungen. Für davon abweichende Oberflächenbedingungen muss die Haftreibungszahl experimentell bestimmt werden. Die Praxis zeigt jedoch, dass dabei in vielen Fällen die Haftreibungszahlen für die gleiche Oberflächenbeschaffenheit nicht vergleichbar sind. Darüber hinaus sind die verfügbaren Haftreibungszahlen nur gültig für gleitfeste Verbindungen aus Kohlenstoffstahl. Derzeit gibt es keine Richtlinie oder Norm, die eine Klassifizierung für gleitfeste Verbindungen aus nichtrostendem Stahl angibt. Nichtrostende Stähle leiden im Vergleich zu Kohlenstoffstahl stärker unter viskoplastischen Verformungen. Aus diesem Grund gab es in der Vergangenheit eine Reihe von Bedenken gegenüber der Verwendung von nichtrostendem Stahl in vorgespannten Schraubverbindungen. Größere viskoplastische Verformungen können bei Schrauben aus nichtrostendem Stahl zu höheren Vorspannkraftverlusten führen und somit das Gleitverhalten der Verbindung beeinflussen. Darüber hinaus ist eine geeignete Haftreibungszahl für jede übliche Oberflächenbeschaffenheit experimentell ermittelt werden. Derzeit existieren verschiedene Prüfverfahren zur Bestimmung von Haftreibungszahlen. In einigen Fällen ist das Prüfverfahren jedoch im Detail nicht eindeutig und lässt mehrere Interpretationsmöglichkeiten zu. Dies kann bei identischen Oberflächenvorbereitungen zu nicht vergleichbaren Ergebnissen führen. Neben all diesen Parametern gibt es noch weitere Parameter, welche die Bestimmung der Haftreibungszahl beeinflussen können. Deshalb wurde im Rahmen des europäischen Forschungsvorhabens SIROCO (RFSR-CT-2014-00024) eine umfassende Untersuchung durchgeführt, um bestehende Fragen zu beantworten und die Wissenslücke in diesem Bereich zu schließen. Im Rahmen dieser Studie wurde der Einfluss verschiedener Parameter auf das Gleitverhalten von Schraubverbindungen untersucht. Darüber hinaus wurde auch das Relaxationsverhalten von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl untersucht und eine umfassende experimentelle Untersuchung zur Klassifizierung von gleitfesten Verbindungen aus nichtrostendem Stahl durchgeführt.
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