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Monday, September 14, 2020, Virtueller Raum 2 9:00 AM Fügen in der Unterwassertechnik |
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Qualifizieren eines Verfahrens zur Montage und vorspannkrafterhaltenden Sicherung von Schraubenverbindungen im Unterwasserbereich |
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Benjamin Ripsch* / Fraunhofer IGP, Deutschland Gregor Reschke / TU Dresden, Deutschland Volker Johne/ TU Dresden, Deutschland Uwe Füssel/ TU Dresden, Deutschland Knuth-Michael Henkel/ Fraunhofer IGP, Deutschland |
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Bei der Errichtung und Instandhaltung stahlbaulicher Offshore-Konstruktionen ist die Montage von Schraubenverbindungen im Bereich der Wasserwechselzone und unter Wasser teilweise nicht zu vermeiden. Auf Grund der hohen Anforderungen an die Ermüdungsfestigkeit solcher oftmals zyklisch belasteten Konstruktionen werden Schraubenverbindungen an diesen häufig als gleitfest vorgespannte Verbindungen der Kategorie B/C oder E nach DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) ausgeführt. Die Tragfähigkeit derartiger Verbindungen basiert maßgeblich auf der in den vorgespannten Schrauben verbleibenden Vorspannkraft, die in Kombination mit der beschichtungsabhängigen Haftreibung der Kontaktflächen der Flanschbleche deren Gleitwiderstand definiert. Dabei bestimmt insbesondere beim häufig bevorzugt angewandten drehmomentgesteuerten Schraubenanzug die Gewindereibung die Höhe der erreichbaren Vorspannkraft. Für die Verbindungsintegrität sind die Reibverhältnisse während Montage und Betrieb somit von entscheidender Bedeutung. Der eventuelle Einfluss eines Umgebungsmediums auf das tribologische System von Schraubverbindung wurde bisher jedoch noch nicht systematisch untersucht oder veröffentlicht, ist in aktuellen Regelwerken nicht berücksichtigt und wird daher bei Bemessung und Ausführung entsprechender Konstruktionen vermutlich häufig vernachlässigt. Bei der Inspektion von Offshore-Bauwerken fielen gelockerte Schraubenverbindungen auf, die zuvor unter Wassereinfluss montiert wurden. Lose Verbindungselemente stellen ein Gefahrenpotential für das Offshore-Personal dar, erhöhen Wartungsaufwand und Betriebskosten und verdeutlichen den Untersuchungs- und Handlungsbedarf auf dem Gebiet. Im Projekt wurden erste Erkenntnisse zum Einfluss von Salzwasser auf geschraubte, offshore-typische Flanschverbindungen der Kategorie B/C nach Eurocode 3 gewonnen. Zur Untersuchung der in die Verbindung eingebrachten Vorspannkraft und anschließender Vorspannkraftverluste durch statische Setzeffekte wurden vorspannkraftüberwachte Montageversuche an spritzverzinkten Blechen mit HV-Garnituren (DIN EN 14399), verschiedenen Sicherungsmitteln und Anziehverfahren sowohl trocken als auch unter Wasser durchgeführt. Zur Bestimmung des Wassereinflusses auf die Haftreibungszahl der Beschichtung und für die Zuordnung der entsprechenden Gleitflächenklasse nach DIN EN 1090-2 wurden Gleitlastversuche nach DIN EN 1090-2 Anhang G in einem eigens konzipierten Prüfbecken unter Wasser durchgeführt. Ergänzend zeigen zyklische Belastungstests der Gleitlastprüfkörper die Auswirkung zyklischer Lasten auf auftretende Vorspannkraftverluste. |