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Alternativlose Schraubverbindungen:Innovative Konzeptionierung und Ausführung
Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie StranghönerDr.-Ing. Dominik JungbluthNariman Afzali, M.Sc.
39. Deutscher Stahlbautag11. Oktober 2018 Duisburg
Institut fürMetall- und Leichtbau
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Inhalt
Schraubenkategorien nach Eurocode 3 DASt-Richtlinie 024 Anziehen von HV-Garnituren Anziehen von Garnituren der
Festigkeitsklasse 8.8 auf Fp,C* Nicht genormter Verschraubungsfall Einsatz von Schraubengarnituren aus
nichtrostendem Stahl Festigkeitsklassen Vorspannen Vorspannkraftverluste Gleitfeste Verbindungen
Zusammenfassung
Ermüdungsbeanspruchter geschraubter Fahrbahnübergang
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Schraubenkategorien und Zielebenen des Vorspannens
Schraubenkategorien nach DIN EN 1993-1-8
Zielebene ITragsicherheitsrelevantes Vorspannen
Zielebene IIGebrauchstauglichkeitsrelevantes Vorspannen
⇒ Kategorien B, C und E nachDIN EN 1993-1-8
⇒ Vorspannungsfrei bemessene Kategorien A (und D) nach DIN EN 1993-1-8, die zur qualitativen Verbesserung der Gebrauchstauglichkeit dennoch vorgespannt werden
⇒ Schlupfminimierung⇒ Verformungssteifigkeit
Kategorie AScher-/Lochleibungs-
verbindungFK 4.6 bis 10.9
Kategorien BCGleitfeste Verbindung
im GZG GZTFK 8.8 und 10.9
Kategorie DNicht vorgespannte
ZugverbindungFK 4.6 bis 10.9
Kategorie EVorgespannte ZugverbindungFK 8.8 und 10.9
Zugverbindungen
Scherverbindungen
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Beispiele geschraubter Verbindungen derZielebene II des Vorspannens
Voranschluss eines Bühnenträgersam Unterzug Gestoßener Verbandsstab Rahmenecke
Herausgezogene Rahmenecke Anschluss innerhalb derWandscheibe eines Gerüsts
Durchlaufpfette
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DASt-Richtlinie 024
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DASt-Richtlinie 024
Anziehen von geschraubten Verbindungen der Abmessungen M12 bis M36
Anwendungsbereich
Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1090- 2 und DIN EN 1993-1-8
Handfestes Anziehen von nicht vorgespannten geschraubten Verbindungen
Anziehen von vorgespannten geschraubten Verbindungen auf ein vorgegebenes Vorspannkraftniveau Fp,C = 0,7 fub As
Fp,C* = 0,7 fyb As
Fv < Fp,C
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DASt-Richtlinie 024 - Inhalt
1 Anwendungsbereich2 Begriffe3 Allgemeines4 Nicht vorgespannte geschraubte Verbindungen aus Garnituren5 Vorgespannte geschraubte Verbindungen aus Garnituren
Anziehen von HV-Garnituren auf Fp,C
Anziehen von HV-Garnituren auf Fp,C* Anziehen von HV-Garnituren auf beliebige Vorspannkraftniveaus FV
Anziehen von Garnituren der Festigkeitsklasse 8.8 auf Fp,C*6 Verwendung von Einzelkomponenten aus Garnituren7 Anziehen von geschraubten Verbindungen mit Bauteilen mit Innengewinde8 Anziehen von Muttern auf Bauteilen mit Außengewinde9 Kriterien zur Festlegung von Anziehparametern mittels einer Verfahrensprüfung
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Anziehen von HV-Garniturenk-Klasse K1
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Vorspannkraftniveaus und zulässige Anziehverfahren
VorspannkraftniveauFp,C
p,C ub SF 0,7 f A= ⋅ ⋅
Kombiniertes Verfahren nach DIN EN 1090-2
Genauigkeit des Anziehgeräts für den ersten Anziehschritt⇒ ± 10 % gemäß Kalibrierbescheinigung
VorspannkraftniveauFp,C*
p,C yb SF * 0,7 f A= ⋅ ⋅
Modifiziertes Drehmoment-Vorspannverfahren
Genauigkeit des Anziehgeräts⇒ ± 4% gemäß Kalibrierbescheinigung
Von Fp,C und Fp,C* abweichende Vorspannkraftniveaus FV
V p,C V p,CF F und F F *< ≠
⇒ Verfahrensprüfungp,C V p,CF * F F < <
V p,CF F *<⇒ Modifiziertes Drehmoment-
Vorspannverfahren mit proportional reduziertem Anziehdrehmoment
Grundsätzlich gilt: Alle Vorspannkraftniveaus FV ≤ Fp,C sind ansetzbar
⇒ Entspricht der traditionellen Vorgehensweise nach DIN 18800-7 und DIN EN 1993-1-8/NA
Die Höhe der tatsächlich erzielten Vorspannkraft variiert und kann auch oberhalb von Fp,C liegen.
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Vorspannkraftniveau Fp,C – Kontrolle und PrüfungZielebene I des Vorspannens
Gesamtanzahl der in einem Tragwerk zu kontrollierenden geschraubten Verbindungen
Ausführungsklasse 1. Anziehschritt (1) 2. Anziehschritt
EXC2 - 5 %
EXC3/4 5 % 10 %(1) Der erste Anziehschritt muss durch Sichtprüfung der Verbindungen überprüft werden, um sicherzustellen, dass das Klemmpaket vollständig zusammengezogen ist.
Kontrolle nach dem ersten Anziehschritt
Parameter Kriterium Bewertung
Voranziehdreh-moment
MVor
Weiterdrehwinkel≤ 15° Ok
Weiterdrehwinkel> 15° fehlerhaft
Zustand der Fuge
vollständig zusammengezogen Ok
nicht vollständig zusammengezogen fehlerhaft
Kontrolle vor dem zweiten Anziehschritt
Sichtprüfung der Markierungen aller Muttern relativ zu den Schraubengewinden
Kontrolle nach dem zweiten Anziehschritt
Parameter Kriterium Bewertung
Ausgeführter Weiterdrehwinkel
∆θausgef.
∆θ -15° ≤ ∆θausgef. ≤ ∆θ + 30° Ok
∆θausgef. < ∆θ - 15° fehlerhaft⇒ Korrektur des Drehwinkels
∆θausgef. > ∆θ + 30°(oder Schrauben- oder Mutterversagen)
fehlerhaft⇒ Ersatz der Garnitur
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Vorspannkraftniveau Fp,C* – Kontrolle und PrüfungZielebene I des Vorspannens
Gesamtanzahl der in einem Tragwerk zu kontrollierenden geschraubten Verbindungen
Ausführungsklasse 1. Anziehschritt (1) 2. Anziehschritt
EXC2 - 5 %
EXC3/4 - 10 %(1) Der erste Anziehschritt muss durch Sichtprüfung der Verbindungen überprüft werden, um sicherzustellen, dass diese vollständig zusammengezogen sind.
Kontrolle nach dem ersten Anziehschritt
Parameter Kriterium Bewertung
Zustand der Fugevollständig zusammengezogen Ok
nicht vollständig zusammengezogen fehlerhaft
Kontrolle nach dem zweiten Anziehschritt
Parameter Kriterium Bewertung
Ausgeführter Weiterdrehwinkel
∆θausgef. bei Ansatz des Kontrollanziehdreh-
moments 1,10 MA
∆θausgef. < 30° Ok
30° ≤ ∆θausgef. ≤ 60°
fehlerhaft⇒ Garnitur belassen und zwei benachbarte Verbindungen im
gleichen Anschluss prüfen
∆θausgef. > 60°
fehlerhaft⇒ Ersatz der Garnitur und zwei benachbarte Verbindungen im
gleichen Anschluss prüfen
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Beliebige Vorspannkraftniveaus – Kontrolle und PrüfungZielebene II des Vorspannens
Aus Gebrauchstauglichkeitsgründen vorgespannte Verbindungen der Zielebene II sind wie nicht vorgespannte Verbindungen zu behandeln.Danach gilt DIN EN 1090-2 mit Alle Verbindungen sind einer Sichtprüfung zu unterziehen. Überprüfung auf fehlende Garnituren, zu geringe Gewindeüberstände und zu große Restspalte.
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Anziehen von Garniturender Festigkeitsklasse 8.8 auf Fp,C*
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DIN EN 14399-1Vorgespannte Schraubenverbindungen
Schirm-Produktnorm⇒ Fixiert alle aus der Sicht des Stahlbaus wichtigen technischen Anforderungen an Garnituren
aus Schrauben, Muttern und Scheiben ähnlich wie DIN EN 15048-1.⇒ Verweist auf Normenteile DIN EN 14399-3 bis -10 (Systeme HR, HV, HVP, HRC, DTI).⇒ Aber: Vorspannen von Standard-Metallbauschrauben FK 8.8 nach DIN EN ISO 4014
und 4017 möglich!
Valtinat, G., Anziehen von 8.8-Schrauben, Forschungsbericht 5/2001, Deutscher Ausschuß für Stahlbau DASt, Stahlbau Verlags- und Service GmbH
⇒ Untersuchungen von Valtinat in 2000/2001
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Valtinat-Untersuchungen (2000/2001)
Im Auftrag und in Absprache mit der Ad-hoc-Gruppe „8.8-Schrauben“ des NABau-Arbeits-ausschusses 08.14.00
Experimentelle Untersuchungen zum Vorspannen von feuerverzinkten 8.8-Metallbau-schrauben der Durchmesser M16 bis M36 nach DIN EN ISO 4014
Valtinat, G., Anziehen von 8.8-Schrauben, Forschungsbericht 5/2001, Deutscher Ausschuß für Stahlbau DASt, Stahlbau Verlags- und Service GmbH
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Valtinat-Untersuchungen (2000/2001)
Valtinat, G., Anziehen von 8.8-Schrauben, Forschungsbericht 5/2001, Deutscher Ausschuß für Stahlbau DASt, Stahlbau Verlags- und Service GmbH
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Oberflächenpressung – ISO 4014, FK 8.8 vs. HV 10.9
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Oberflächenpressung – ISO 4014, FK 8.8 vs. 10.9
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Vorspannkraftniveau Fp,C*Garnituren der FK 8.8
Garnituren der Festigkeitsklasse 8.8 aus Schrauben nach DIN EN ISO 4014 oder DIN EN ISO 4017 in Kombination mit Muttern nach DIN EN ISO 4032 und zwei Scheiben nach DIN EN ISO 7089 oder DIN EN ISO 7090 mit einer Härte von
mindestens HV 200 Modifiziertes Drehmoment-Vorspannverfahren Oberflächenzustände in Kombination mit der k-Klasse K1 nach DIN EN 14399-1:
(a) feuerverzinkt und Muttern mit Molybdänsulfid oder gleichwertigem Schmierstoff geschmiert oder
(b) wie hergestellt und Muttern mit Molybdänsulfid oder gleichwertigem Schmierstoff geschmiert.
Prüfung der Eignung der Garnitur zum Vorspannen sowie die k-Klasse K1 mittels Verfahrensprüfung nach DIN EN 14399-1 und DIN EN 14399-2(Prüflos aus mindestens 10 Schraubengarnituren)
Genauigkeit des Anziehgeräts: ± 4 % gemäß Kalibrierbescheinigung
⇒ Angabe von tabellierten Vorspannkräften und Anziehdrehmomenten
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Nicht genormterVerschraubungsfall
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Verfahrensprüfung
© mageba © mageba
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Verfahrensprüfung
© mageba
© mageba
© mageba
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Verfahrensprüfung bei Verwendung von Einzelkomponenten einer CE-gekennzeichneten Garnitur, Zu einer Garnitur abweichenden Rahmenbedingungen im geplanten Einsatz.
Erfordernis einer Verfahrensprüfung
AbweichendeSchmierung
KopfseitigerAnzug
Sack- und Durchgangslöcher
Mehrfachverwendungen keine Garnitur nach DIN EN 14399 nicht definierte Anziehparameter etc.
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Verfahrensprüfung mittels Anziehversuche
Nr. Grenzkriterium
4 FRk,95% ≤ 0,97 FMzul
5 Fb max ≤ 0,97 FMzul
Nach: Hasselmann, U., Valtinat, G., Geschraubte Verbindungen. In: Kuhlmann, U. (Hsg.), Stahlbau Kalender 2002, Berlin, Ernst & Sohn, S. 343–421
FV ZielvorspannkraftFMzul zulässige Montagevorspannkraft
aus Vergleichsspannung infolge Vorspannung und Schubspannung aus Torsionsmomentnach VDI 2230-1
Fb min kleinster MesswertFb max größter MesswertFbm Mittelwert der MesswerteFRk,5% 5% Fraktile aller MesswerteFRk,95% 95% Fraktile aller Messwerte
Erzielte Vorspannkräfte fürfestgelegte Anziehparameter
Sicheres Einbringen derZielvorspannkraft Fv
Nr. Grenzkriterium
1 Fb min ≥ 1,03 FV
2 FRk,5% ≥ 1,03 FV
3 Fbm ≥ 1,1 FV
Vermeidungvon Plastizierungen
Kriterien zur Festlegung geeigneter Anziehparameter
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Verfahrensprüfung
Beispiel: Kopfseitiges Anziehen von HV-Schrauben in Muttern
1 Fb min ≥ 1,03 FV
2 FRk,5% ≥ 1,03 FV
3 Fbm ≥ 1,1 FV
4 FRk,95% ≤ 0,97 Fmzul
5 Fb max ≤ 0,97 FMzul
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Verfahrensprüfung
FRk,5%
Fbm
FRk,95%
1 Fb min ≥ 1,03 FV
2 FRk,5% ≥ 1,03 FV
3 Fbm ≥ 1,1 FV
4 FRk,95% ≤ 0,97 Fmzul
5 Fb max ≤ 0,97 FMzul
Beispiel: Kopfseitiges Anziehen von HV-Schrauben in Muttern
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Auswertung von Anziehversuchenunter Mehrfachverwendung des Innengewindes
AnziehdrehmomentAnziehdrehmoment
Vors
pann
kraf
tVo
rspa
nnkr
aft
ErstanzugErstanzug1. Wiederverwendung1. Wiederverwendung2. Wiederverwendung2. Wiederverwendung3. Wiederverwendung3. Wiederverwendung
Vorspannkraft-Anziehdrehmoment-FraktilkurvenVorspannkraft-Anziehdrehmoment-Fraktilkurven
F p,C *F p,C *1.03 F p,C *1.03 F p,C *
1.1 F p,C *1.1 F p,C *
0.97 F Mzul0.97 F Mzul
M AM A
M A,mod = 1.15 M AM A,mod = 1.15 M A
F(M) 5 % ≥ 1.03 F p,C *F(M) bm ≥ 1.1 F p,C *F(M) 95 % ≤ 0.97 F Mzul
F(M) 5 % ≥ 1.03 F p,C *F(M) bm ≥ 1.1 F p,C *F(M) 95 % ≤ 0.97 F Mzul
Anforderungen:
F(M) 5 %
F(M) bm
F(M) 95 %
F(M) 5 %
F(M) bm
F(M) 95 %
Beispiel: Vierfaches kopfseitiges Anziehen von HV-Schrauben in HV-Muttern
Eine pauschalisierte Anwendung der hier exemplarischangegebenen Verhältniswerte auf andere Schraubfälleist weder zielführend noch zulässig!
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Auswertung von Anziehversuchenunter Mehrfachverwendung des Innengewindes
AnziehdrehmomentAnziehdrehmoment
Vors
pann
kraf
tVo
rspa
nnkr
aft
ErstanzugErstanzug1. Wiederverwendung1. Wiederverwendung2. Wiederverwendung2. Wiederverwendung3. Wiederverwendung3. Wiederverwendung
Vorspannkraft-Anziehdrehmoment-FraktilkurvenVorspannkraft-Anziehdrehmoment-Fraktilkurven
F p,C *F p,C *1.03 F p,C *1.03 F p,C *
1.1 F p,C *1.1 F p,C *
0.97 F Mzul0.97 F Mzul
M AM A
M A,mod = 1.1 M AM A,mod = 1.1 M A
F(M) 5 % ≥ 1.03 F p,C *F(M) bm ≥ 1.1 F p,C *F(M) 95 % ≤ 0.97 F Mzul
F(M) 5 % ≥ 1.03 F p,C *F(M) bm ≥ 1.1 F p,C *F(M) 95 % ≤ 0.97 F Mzul
Anforderungen:
F(M) 5 %
F(M) bm
F(M) 95 %
F(M) 5 %
F(M) bm
F(M) 95 %
Beispiel: Vierfaches kopfseitiges Anziehen von HV-Schrauben Sacklöcher
Eine pauschalisierte Anwendung der hier exemplarischangegebenen Verhältniswerte auf andere Schraubfälleist weder zielführend noch zulässig!
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Vorspannen vonGarnituren aus nichtrostendem Stahl
© Bumax
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Überarbeitung der EN ISO 3506
Überarbeitung der EN ISO 3506-1 und -2 Mechanische Eigenschaften für Schrauben und Muttern
⇒ neu
Auch verfügbar:Hochfeste nichtrostende Schrauben vergleichbarmit hochfesten Kohlenstoffschrauben
fub = 800 MPafyb = 600 MPa
fub = 1000 MPafyb = 800 MPa
© IML
Bumax 88/109 (A) oder LDX/DX/SDXmit⇒ fub = 800 MPa, fyb = 640 MPa oder⇒ fub = 1000 MPa, fyb = 900 MPa
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Prof. Dr. Natalie Stranghöner | Dr. Dominik Jungbluth | Nariman Afzali31 www.uni-due.de/iml 39. Deutscher Stahlbautag11. Oktober 2018 Duisburg
DIN EN 15048-1Nicht vorgespannte Schraubenverbindungen
Schirm-Produktnorm⇒ Fixiert alle aus der Sicht des Stahlbaus wichtigen technischen Anforderungen an Garnituren
aus Schrauben, Muttern und Scheiben, ohne auf einzelne spezielle Produkte einzugehen.
Maße und Toleranzen sind in einer europäischen oder internationalen Produktnorm beschrieben
in Garnituren lieferbar CE-Kennzeichnung Zusatzkennzeichen „SB“
(Structural Bolting) auf Schrauben und Muttern
Zentrale Forderungen
M12 – M36 Nichtrostender austenitischer Stahl Festigkeitsklassen 50, 70, 80 (nach EN ISO 3506-1/-2) (Noch) kein Duplex-Stahl
Beschränkungen hier nur mit Bezug auf nichtrostenden Stahl
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Prof. Dr. Natalie Stranghöner | Dr. Dominik Jungbluth | Nariman Afzali32 www.uni-due.de/iml 39. Deutscher Stahlbautag11. Oktober 2018 Duisburg
Allgemeines zur Ausführung
Gute Praxis: Anordnung von Scheiben unterdem Schraubenkopf und unter der Mutter
Korrosionswiderstand der Schrauben solltemindestens genauso gut sein wie der Korrosionswiderstand der zu verbindendenTeile
⇒ z. B. zur Verschraubung von 1.4401 sollten A4- Schrauben oder besserverwendet werden
Werkstoffwahl nach DIN EN 1993-1-4
Schraube nach EN ISO 4014
Mutter nach EN ISO 4032
Scheibe nach EN ISO 7089
Scheibe nach EN ISO 7089
Garnitur
Komponente Stahlsorte CRC EinschätzungSchraube 1.4567 II
keine ausreichende CRC ⇒ starke, die Tragfähigkeit
gefährdende KorrosionMutter 1.4301 II
Rechteck-scheibe 1.4404 III
Unterleg-scheibe 1.4529 V richtige Auswahl
⇒ keine Korrosion
Falsche Werkstoffwahl für Komponenten einer Befestigung aus einem Straßentunnel
© Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Berlin
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Bumax LDX – M16x100 – Gleitmo 1952VBumax LDX – M16x100 – Molykote 1000 S
Anzieheigenschaften
bolt force-angle of rotation-curves bolt force-tightening torque-curves
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
angle of rotation (summed - F p,C) in °
0
20
40
60
80
100
120
140
160
bolt
forc
e in
kN
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
tightening torque in Nm
0
20
40
60
80
100
120
140
160
bolt
forc
e in
kN
Fp,C Fp,C*
Fbi,max
Fp,C Fp,C*
Fbi,max
Mit einer nicht kalibrierten Standardschmierung (Gleitmo 1952V), die ab Werkappliziert wird, lassen sich die Schrauben zwar vorspannen, allerdings nicht gezieltauf ein definiertes Vorspannkraftniveau
Darüber hinaus wird in der Regel die maximal erforderliche VorspannkraftFbi,max ≥ 0.9·fub·As nicht erreicht
Allerdings: mit einer geeigneten Schmierung, z. B. Molykote 1000 S, lassensich die Vorspanneigenschaften deutlich verbessern!
FressenISO 4017 Schraubenkraft-Drehwinkel-Kurven Schraubenkraft-Drehmoment-Kurven
Schr
aube
nkra
ft [k
N]
Schr
aube
nkra
ft [k
N]
Drehwinkel (aufsummiert) [°] Drehmoment [Nm]
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Prof. Dr. Natalie Stranghöner | Dr. Dominik Jungbluth | Nariman Afzali34 www.uni-due.de/iml 39. Deutscher Stahlbautag11. Oktober 2018 Duisburg
-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800
Drehwinkel mit (Fp,C
) = 0°
0
60
120
180
240
Vors
pann
kraf
t in
kN
-2
-1
0
1
2
Anzi
ehdr
ehm
omen
t in
kNm
Vorspannkraft/Anziehdrehmoment-Drehwinkel-Kurven
Fp,C
= 172 kN
2i,min = 240°
Fressen / Kaltverschweißen bei hohen Vorspannkräften
Fressen tritt in der Regel erst bei vergleichsweise hohen Vorspannkräften auf. Fresserscheinungen lassen sich durch Peaks in den Anziehdrehmoment-
Drehwinkel-Kurven anhand von unregelmäßigen Kurvenverläufen erkennen.
Fressen beim Anziehen in den plastischen Bereich
Molykote® 1000 SprayFgal >> Fp,C
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Prof. Dr. Natalie Stranghöner | Dr. Dominik Jungbluth | Nariman Afzali35 www.uni-due.de/iml 39. Deutscher Stahlbautag11. Oktober 2018 Duisburg
Relaxationsversuche - Vorspannkraftverluste
0123456789
10
1E-09 0,0000001 0,00001 0,001 0,1 10
loss
of p
relo
ad [%
]
Log (time) [a]
SS28_P03-04_B09
SS28_P05-06_B10
SS28_P07-08_B11
SS28_P09-10_B12
50
7.7 %
8.1 %
7.1 %
7.8 %
0123456789
10
1E-09 0,0000001 0,00001 0,001 0,1 10
loss
of p
relo
ad [%
]
Log (time) [a]
SS28_P01-02_B05
SS28_P01-02_B06
SS28_P01-02_B07
SS28_P01-02_B08
50
7.3 % 7.1 %
7.7 % 8.6 %
Bumax 109 – M16x100 – Fp,C = 109.9 kNDuplex EN 1.4462 300x150x8 mm plates
Bumax 109 – M16x100 – Fp,C = 109.9 kNDuplex EN 1.4462 75x75x8 mm plates
⇒ Höchste Vorspannkraft-Verlustrate Versuchsbeginn, danach abnehmend
⇒ Kriech-/Relaxationsverhalten vergleichbar mit HV-Schrauben
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Gleitfeste Verbindungenaus nichtrostendem Stahl
Bestimmung der Haftreibungszahlnach Anhang G der DIN EN 1090-2
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Gleitfeste Verbindungen nachDIN EN 1993-1-8 und DIN EN 1090-2
Oberflächenbehandlung Gleitflächen-klasse
Haftreibungs-zahl µ
Oberflächen mit Kugeln oder kantigem Strahlmittel gestrahlt, loser Rost entfernt, nicht körnig. A 0.5Oberflächen feuerverzinkt nach EN ISO 1461, gesweept und mit Alkali-Zink-Silikat-Beschichtung mit einer Nenndicke von 60 μm. B 0.4
Oberflächen mit Kugeln oder kantigem Strahlmittel gestrahlt:a) mit Alkali-Zink-Silikat-Beschichtung mit einer Nenndicke von 60 μm;b) thermisch spritzaluminiert oder spritzverzinkt oder beides kombiniert auf eine Nenndicke von nicht mehr als 80 µm.
B 0.4
Oberflächen feuerverzinkt nach EN ISO 1461 und gesweept (oder gleichwertiger Abrasionsprozess) C 0.35
Oberflächen mittels Drahtbürsten oder Flammstrahlen gereinigt, loser Rost entfernt C 0.3
Oberflächen im Walzzustand D 0.2
Fv,Ed(,ser)
Fv,Ed(,ser)
FS,Rd(,ser)
FS,Rd(,ser)
Ft,Ed(,ser)
Ft,Ed(,ser)
( )s t,Eds,Rd
M
p,C
3
k n 0,8 FF
( 1,25)F⋅ ⋅ ⋅ − ⋅
=γ =
µFp,C
EN 1090-2, 8.4
Gleitfeste Verbindungen - Kategorien BCGleitfest im GZG – Kat. B und GZT – Kat. C - Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9
Grenzzustand derTragfähigkeit
Beiwert für Lochdetail ksNormales Lochspiel: ks = 1,0
Anzahl der Gleitfugen
Haftreibungszahl µ
Vorspannkraft Fp,C
Externe Zugkraft Ft,Ed
Teilsicherheistbeiwert γM3
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DIN EN 1090-2, Anhang G
Prüfung einer GV-Verbindung
M20 nachDIN EN 1090-2,
Anhang G
Erweiterte Kriechversuche
nachDIN EN 1090-2,
Anhang G
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Nichtrostender StahlStatische Versuche mit Bumax 88/109-Schrauben (EN ISO 4017)
Austenit (1.4404) - A Duplex (1.4462) - D Lean-Duplex (1.4162) - LD Ferrit (1.4003) - F
Austenitische SchraubenM16, FK 8.8/10.9 (Bumax 88/109)
8.8
1D
SB
GB0.5
1D Shot Blasted (SB) Grit Blasted (GB)
0.5
© TU Delft
GB
SB
1D
Statische Versuche Kriechversuch Erweiterte Kriechversuche
Bumax 88 Bumax 109
Bleche aus nichtrostendem Stahl Typische Oberflächenbeschaffenheiten
© IML
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(Vorläufige) Haftreibungszahlen für nichtrostenden Stahl
Gleitflächen-klasse Stahlsorte
Oberflächenbehandlung Haftreibungs-zahlµ [-]Oberfläche Rz [μm]
A++Duplex 1.4462/
Lean Duplex 1.4162
Aluminium Spray MetalizedGemessene Trockenschichtdicke (DFT)
100 mm ± 20 mm
≥ 40(vor Beschichung)
0,7
A+Austenitic 1.4404/
Ferritic 1.4003
Aluminium Spray MetalizedGemessene Trockenschichtdicke (DFT)
100 mm ± 20 mm
≥ 40(vor Beschichung)
0,6
A Duplex 1.4462 Strahlen (kantiges Strahlgut) ≥ 50 0,5Ferritic 1.4003 ≥ 45
B
Austenitic 1.4404 Strahlen (kantiges Strahlgut)
≥ 450,4Lean Duplex
1.4162 ≥ 40
C - - - 0,3
D Austenitic 1.4404 Strahlen (rundes Strahlgut) ≥ 35 0,2
E Austenitic 1.4404 Wie hergestellt ≥ 25 0,15
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Zusammenfassung
DASt-Richtlinie 024 für das Anziehen von geschraubten Verbindungen⇒ Definition der Anziehparameter in Ergänzung zu DIN EN 1090-2
Vorspannkraftniveaus ≤ Fp,C nach DIN EN 1090-2 möglich!
Kombiniertes Vorspannverfahren zwingend für Fp,C* < FV ≤ Fp,C
Modifiziertes Drehmoment-Vorspannverfahren für FV ≤ Fp,C*
Vorgespannte geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl prinzipiell möglich bei geeigneter Einstellung der Parameter
Haftreibungszahlen für gleitfeste Verbindungen sind unter Berücksichtigung der Kriecheigenschaften zu ermitteln.
Gleitfeste Verbindungen aus nichtrostendem Stahl liefern ohne Beschichtung für mit kantigem Strahlmittel gestrahlte Oberflächen (Grit Blasted – GB) Haftreibungszahlen µ ≥ 0,5
Der Charme einer Verfahrensprüfung liegt in der Möglichkeit, Lösungen für alternative Verschraubungsfälle zu kreieren.
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie StranghönerDr.-Ing. Dominik JungbluthNariman Afzali, M.Sc.Universität Duisburg-EssenFakultät IngenieurwissenschaftenAbteilung BauwissenschaftenInstitut für Metall- und LeichtbauPrüf- und Zertifizierungsstelle NRW71
Universitätsstr. 1545141 Essen
Fon: 0201 183-2757Fax: 0201 183-2710
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