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Thursday, September 29, 2011, Saal G-1 9:00 AM Stahlbau |
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Einsatz wartungsfreier mechanischer Fügeverbindungen im gedrungenen Stahlbau |
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Normen Fuchs / Fraunhofer Anwendungszentrum Großstrukturen
in der Produktionstechnik, MV Ralf Glienke* / Fraunhofer AGP, 18059 Martin-Christoph Wanner/ Fraunhofer AGP, 18059 |
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Im gedrungenen Stahlbau sind das Schweißen sowie hoch fest vorgespannte (HV) Schrauben die dominierenden Fügeverfahren. Beide Verfahren sind durch die Stahlbaunormen (DIN EN 1993-1-2) als Verbindungsverfahren im gedrungenen Stahlbau zugelassen. Das Schweißen stellt aus Sicht der Ausnutzung der Festigkeit des Grundwerkstoffes die beste Lösung dar. Die Montage beschichteter oder verzinkter Oberflächen ist jedoch problematisch. Weiterhin ist das Fügen großer Blechdicken, beispielsweise bei Flanschverbindungen an Windenergieanlagen (WEA), aufgrund der hohen notwendigen Lagen¬anzahl sowie ungünstiger Montage¬bedingungen (z.B. Quernähte an Flanschstößen von WEA) schwierig. Hoch fest vorgespannte Schraubenverbindungen weisen hingegen eine hohe Montage-freundlichkeit auf und können, ausgelegt als gleitfeste Verbindung, im Scherzug hohe statische und dynamische Beanspruchungen übertragen. Die Gleitfestigkeit der Verbindung ist jedoch nur erzielbar, wenn definierte Reiboberflächen (z.B. durch haftfeste Reibanstriche) und Vorspann¬kräfte in der Verbindung vorhanden sind. Auch für axial beanspruchte Schraubenverbindungen ist eine gleichbleibende Vorspannung bei dynamischer Beanspruchung entscheidend. Die Vorspannkräfte müssen über die gesamte Lebensdauer sichergestellt werden. Dies bedeutet, dass die Vorspannkraft von HV-Verbindungen regelmäßig (nach DIN EN 1090-2) nachgewiesen werden muss. Dies führt in der Summe zu hohen Fertigungs- und Wartungskosten. Eine Möglichkeit zum Einsatz wirtschaftlicher Verbindungstechnologien im Stahlbau stellt eine allgemeine Bauaufsichtliche Zulassung beim DIBt dar. Diese wird für einzelne Verbindungs¬verfahren durchgeführt und beinhaltet die Ermittlung definierter Dimensionierungs¬kennwerte. Im Rahmen des Vortrages werden die Vor- und Nachteile der benannten konventionellen Montage¬verfahren im Vergleich zum Schließringbolzen (Ø16 mm - Ø25,6 mm) diskutiert. Der Schließringbolzen ist als wartungsfreies Verbindungs¬element im Flugzeugbau sowie im Automobilbau seit Jahrzehnten in strukturellen Verbindungen (Axial- und Scherbeansprucht) im Einsatz. In Einzelfällen wurde dieser auch im deutschen Bauwesen eingesetzt. In derartigen Fällen lag jedoch lediglich eine Zulassung im Einzelfall vor. Fortführend werden die Ergebnisse einer allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung eines Schließringbolzen sowie einer neuartigen Methode zur Auftragung reibfester Anstriche vorgestellt. Durch den kombinierten Einsatz beider Verfahren ist es möglich, für scherbeanspruchte Verbindungen eine wartungsfreie mechanische Fügeverbindung in den gedrungenen Stahlbau einzuführen. Dies gilt analog für axial beanspruchte Verbindungen. Die Fertigungs- und Wartungskosten können deutlich reduziert werden. |