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Untersuchungen zum Übertragungsverhalten von Mehrschraubenverbindungen: Experimente

  • Die MV (Mehrschraubenverbindung) ist unter den lösbaren reibschlüssigen Verbindungen die am häufigsten verwendete Verbindungsart. MV werden z. B. als Verbindungsart bei Anschlageinrichtungen an Gebäuden, die Teil eines Absturzschutzsystems für eine Person ist, gewählt. Der Beitrag fokussiert auf experimentelle Untersuchungen zum ÜV (Übertragungsverhalten) von rechteckförmigen MV. Es werden neue Erkenntnisse hinsichtlich des Einflusses der Bauteilsteifigkeit auf das ÜV der MV, der Lage der höchstbelasteten Schraube im MS-Verband sowie des Entfalls einzelner Schrauben im Schraubenfeld, ohne die Betriebssicherheit zu gefährden, vorgestellt. Auf Basis des Konzeptes der BKEM (Betriebskrafteinleitungsmatrix) wurden drei Versuchskörper entwickelt, mit denen praxisnahe experimentelle Untersuchungen zum Übertragungsverhalten von rechteckförmigen MV (Mehrschraubenverbindungen) durchgeführt wurden. Die Lastfälle Zug an den Segmentpositionen 1, 3, 4, 5, 7 sowie 9 und Druck ausschließlich am Segment 5 der durchgeführten Experimente sind alleDie MV (Mehrschraubenverbindung) ist unter den lösbaren reibschlüssigen Verbindungen die am häufigsten verwendete Verbindungsart. MV werden z. B. als Verbindungsart bei Anschlageinrichtungen an Gebäuden, die Teil eines Absturzschutzsystems für eine Person ist, gewählt. Der Beitrag fokussiert auf experimentelle Untersuchungen zum ÜV (Übertragungsverhalten) von rechteckförmigen MV. Es werden neue Erkenntnisse hinsichtlich des Einflusses der Bauteilsteifigkeit auf das ÜV der MV, der Lage der höchstbelasteten Schraube im MS-Verband sowie des Entfalls einzelner Schrauben im Schraubenfeld, ohne die Betriebssicherheit zu gefährden, vorgestellt. Auf Basis des Konzeptes der BKEM (Betriebskrafteinleitungsmatrix) wurden drei Versuchskörper entwickelt, mit denen praxisnahe experimentelle Untersuchungen zum Übertragungsverhalten von rechteckförmigen MV (Mehrschraubenverbindungen) durchgeführt wurden. Die Lastfälle Zug an den Segmentpositionen 1, 3, 4, 5, 7 sowie 9 und Druck ausschließlich am Segment 5 der durchgeführten Experimente sind alle statisch. In diesen Versuchen wird festgestellt, dass bei den angewendeten Betriebsbelastungen die Eckschrauben der Versuchskörper nahezu keine Mehrbelastung erfahren. Wenn alle Schrauben eine ausreichende Vorspannung besitzen, könnte man bei den Zuglastfällen die Eckschrauben einsparen. Wenn zusätzlich Drehmomente oder Querkräfte in der Trennfuge auftreten, müssen zukünftige Untersuchungen zeigen, ob auch bei diesen Lastzuständen die Eckschrauben eingespart werden können. Ein Entfall der Eckschrauben 1, 8, 15 und 22 hat keine Auswirkungen auf das Übertragungsverhalten der MV bei den Flanschen und der Platte, wie beispielhaft mit Versuchen am Nutflansch gezeigt wird. Außerdem kann nachgewiesen werden, dass der Nutflansch im Vergleich zum Vollflansch bei den Zuglastfällen bis zu einer Betriebskraft von ca. 70 kN nahezu identische Schraubenzusatzkräfte bei den höchstbelasteten Schrauben zeigt. Die Plattenversuche ergeben ähnliche Ergebnisse; lediglich die Schraubenzusatzkräfte des Lastfalls Eckenzug weichen erheblich von den Schraubenzusatzkräften der beiden anderen Versuchskörper ab. Bei Betrachtung einer Schwingbeanspruchung wird festgestellt, dass sich ein maximal zulässiger Schraubenzusatzkraftbereich bis 3 kN für diese Beanspruchung ergibt und sich die Schraubenzusatzkräfte von Voll- und Nutflansch bis FB = 90 kN in diesem Bereich weitgehend identisch verhalten. D.h. die durch die Nuten bedingten Steifigkeitsunterschiede der beiden Flansche sind bis zu dieser Betriebskraft, mit Ausnahme des Zuglastfalls bei Position 5, nahezu bedeutungslos. Die Platte lässt nur bis zu einer Betriebskraft von circa 80 kN bei den mittleren Schrauben einen sehr ähnlichen Verlauf der Schraubenzusatzkräfte im Vergleich zu den beiden anderen Versuchskörpern erkennen. Beim Lastfall Eckenzug weicht die Platte dagegen quantitativ erheblich gegenüber den beiden anderen Flanschen ab. Vermutlich ist neben der niedrigeren Biegesteifigkeit der Platte die abweichende Betriebskrafteinleitung bei der Platte gegenüber der bei den beiden Flanschen dafür verantwortlich.show moreshow less

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Metadaten
Author:Udo PetersenGND, Erhard Leidich, Willfried Lori
Parent Title (German):ant Journal
Publisher:Vereinigte Fachverl.
Place of publication:Mainz
Document Type:Article
Language:German
Year of first Publication:2013
GND Keyword:Schraubenverbindung
Volume:2013
Issue:3
Number of pages:6 Seiten
First Page:25
Last Page:30
Institutes:Fakultät Maschinenbau
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften
Publication Lists:Petersen, Udo
Publication reviewed:begutachtet
Release Date:2023/05/11
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