Neue Regeln nach Eurocode für nichtrostende Stähle

Stranghöner, Natalie; Ulbrich, Detlef; Baddoo, Nancy

doi:10.1002/9783433606278.ch5

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“…Einige der bisherigen nationalen Regelungen der abZ Z‐30.3‐6 wurden in DIN EN 1993‐1‐4/NA überführt und sind nicht mehr Bestandteil der aktuellen Version der abZ Z‐30.3‐6 [16]. Erläuterungen zur Bemessung von geschraubten Verbindungen nach DIN EN 1993‐1‐4 sind exemplarisch in [17, 18] zu finden.…”

Section: Normative Regelungen Für Nicht Vorgespannte Schraubenverbind...unclassified

Neue Bemessungsregeln für geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl

Stranghöner

Abraham

2022

Stahlbau

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Geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem austenitischem und austenitisch-ferritischem (Duplex-)Stahl werden im Bauwesen hauptsächlich als nicht vorgespannte Scher-/Lochleibungsverbindungen (Kategorie A), Zugverbindungen (Kategorie D) oder als zugbeanspruchte Scher-/Lochleibungsverbindungen (Kategorien A + D) eingesetzt (Bild 1).Im Wesentlichen erfolgt die Bemessung dieser Schraubenverbindungen derzeit nach DIN EN 1993-1-4 [1], deren Regelungen den Regelungen der DIN EN 1993-1-8 [2] weitestgehend entsprechen, die für Schrauben aus Kohlenstoffstahl hergeleitet wurden und damit die spezifischen Materialeigenschaften von Schrauben aus nichtrostenden Stählen, wie z. B. Nichtlinearität und Kaltverfestigung, nicht berücksichtigen. Insbesondere Schrauben aus nichtrostenden austenitischen Stählen weisen aufgrund des Herstellungsprozesses örtlich unterschiedliche Werkstoffeigenschaften im Schraubenschaft und -gewinde auf (Bild 2). Auf nationaler Ebene wurden hierzu bereits abweichende Regelungen für die Abschertragfähigkeiten von nichtrostenden austenitischen Schrauben über den Nationalen Anhang (DIN EN 1993-1-4/NA [3]) zur Verfügung gestellt, die lange Jahre in Deutschland bis 2017 über die abZ Z-30.3-6 [4] eingeführt waren. Diese Regelungen beruhten auf wenigen Untersuchungen an nichtrostenden austenitischen Schrauben [5]; für nichtrostende Duplex-Schrauben gab es bisher keine spezifischen Untersuchungen und daraus abgeleitete Regelungen. Lediglich zur Zugtragfähigkeit und Lochleibung von Komponenten aus nichtrostendem austenitischem und Duplex-Stahl finden sich vereinzelt Untersuchungen in der Literatur [6-9]. Keywords stainless steel bolts; bolted connections; austenitic and duplex; tension resistance; shear resistance; combined tension and shear interaction; new design rules Bild 1 Einsatz von nichtrostendem Stahl und geschraubten Scher-/Lochleibungsverbindungen in Fermentern von Biogasanlagen (a) sowie der Eyachbrücke Balingen (b), im Velodrom Abuja (c) und im Konzertsegel Radolfzell (d) sowie Schraubenkategorien nach DIN EN 1993-1-8 (e) Application of stainless steel and bolted connections in fermenters of biogas plants (a) as well as the Eyach Bridge Balingen (b), the Velodrom Abuja (c) and the concert sail Radolfzell (d) as well as bolted categories according to EN 1993-1-8 (e)

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Section: Normative Regelungen Für Nicht Vorgespannte Schraubenverbind...unclassified

Neue Bemessungsregeln für geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl

Stranghöner

Abraham

2022

Stahlbau

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“…Criteria for selecting a suitable steel grade are amongst others the corrosion properties of the bolting assemblies. This is not discussed in the present paper, but reference is made to [5]. EN 1993-1-4 [6] is already one step further as it considers bolts made of austenitic and austenitic ferritic stainless steels of strength classes 50, 70 and 80.…”

Section: Generalmentioning

confidence: 99%

“…These tests are presented in the following. 3.4 4.9 (6.9) 7) SS-SD_M12_4 F p,C 3.9 5.0 (7.0) 7) SS-SD_M12_6 6.2 8.4 (10.4) ) 1) Clamping length│ 2) F p,C = 0.7 f ub × A s │ 3) F p,C * = 0.7 × f yb × A s │ 4) Property class │ 5) Blasted (glass particle -300 µm) │ 6) 1D surface│ 6) Increase of loss of preload by 2% after 50 years for the eliminating the preload increase measured by strain gauge due to creep All tests were carried out using 75 mm × 75 mm plates with thicknesses of 8 mm (ferritic ss), 16 mm (ferritic ss) and 20 mm (carbon steel), see Fig. 5.…”

Section: Creep and Relaxation Behaviour Of Bolting Assemblies / Creepmentioning

confidence: 99%

01.20: Preloading of stainless steel bolting assemblies

2017

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In modern steel constructions, the use of stainless steel becomes more important, especially in corrosive environments. But: the use of stainless steel bolting assemblies is restricted to non preloaded assemblies by EN 1090-2 due to several reasons. Stainless steel tends to creep and relaxation which might result in severe preload losses in bolting assemblies. In addition, the susceptibility of stainless steel to galling respectively cold welding causes problems in bolting assemblies because of undefined coefficients of friction. Herewith, qualification procedures are necessary for every possible application scenario. Within the European RFCS-research project "Execution and reliability of slip resistant connections for steel structures using CS and SS" (SIROCO), stainless steel components and stainless steel bolting assemblies made of austenitic, super duplex, duplex and lean duplex materials have been investigated in tightening tests according to EN ISO 16047 and EN 14399-2. Furthermore, relaxations tests of bolted connections with bolts according to EN ISO 4014 and EN ISO 4017 have been carried out. The presented paper intends to provide an initial insight into the behaviour of stainless steel bolts based on first results achieved from SIROCO. Regarding the tightening tests, in a first step the evaluation was chosen similar to EN 14399-2 which specifies essential properties and characteristics of carbon steel bolting assemblies for preloading which should be fulfilled for tightening. The objective of the investigations will be to define a secure preload level and a corresponding tightening procedure for preloaded stainless steel bolting assemblies. The tightening tests are compared with results of the well-known carbon steel preloading systems HR according to EN 14399-3 and HV according to EN 14399-4. Within this contribution, the so far achieved results of the tightening and relaxation tests will be summarized and discussed. For now, the susceptibility to galling and the tendency to creep and relaxation can be confirmed even though galling can be significantly reduced by the use of suitable lubricants which could be determined by experimental testing. Furthermore, secure preload levels could be defined depending on the stainless steel grade and strength class.

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Literatur

2019

Ausführung Von Stahlbauten

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Neue Regeln nach Eurocode für nichtrostende Stähle

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01.20: Preloading of stainless steel bolting assemblies

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