Viscoplastic deformation behaviour of preloaded stainless steel connections

Afzali, Nariman; Stranghöner, Natalie; Pilhagen, Johan; Manninen, Timo; Schedin, Erik

doi:10.1016/j.jcsr.2018.07.004

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“…To close these gaps of knowledge, the European research project "Execution and reliability of slip resistant connections for steel structures using CS and SS" (SIROCO), funded by the Research Fund for Coal and Steel (RFCS) of the European Community (RFSR-CT-2014-00024), investigated, besides others, the creep and relaxation behaviour as well as the tightening and the basic preloading behaviour of austenitic and duplex (super duplex, duplex and lean duplex) stainless steel bolting assemblies according to EN ISO 4014/4017. Some results of the investigations have already been published in (5)(6)(7)(8)(9)(10). Within this contribution a short summary of the main findings is given.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 91%

Guidance for Preloading of Stainless Steel Bolting Assemblies using a Bolt Tightening Qualification Procedure

2019

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In modern steel constructions the use of stainless steel becomes more important, especially in corrosive environments where stainless steel is superior to carbon steel. So far, the use of stainless steel bolting assemblies for preloading in those constructions is not permitted according to EN 1090-2 and EN 1993-1-4, unless all necessary parameters for a secure preloading are defined in a procedure test on a case by case basis. The treatment of preloaded stainless steel bolting assemblies as special fasteners is based on the lack of knowledge on the preloading and time-dependent behaviour. Stainless steel tends to creep and relaxation. Furthermore, stainless steel bolting assemblies are susceptible to galling under high contact pressures which are achieved during the preloading process. It was always assumed, that these effects make a secure and efficient preloading of these types of bolting assemblies impossible. Besides that, it was in general questioned, if the resulting surface pressures of bolting assemblies according to EN ISO 4014 and EN ISO 4017 are acceptable for steel structures. Nevertheless, the construction industry highly demands the use of these types of bolting assemblies, especially when bolted connections have to be installed in corrosive environments, which was why the initiated European RFCS research project SIROCO also considered preloaded bolted connections made of stainless steels. The present paper summarizes the investigations into preloaded bolted connections made of stainless steel carried out in the frame of SIROCO. Furthermore, a guidance is given for the necessary procedure tests in form of a Bolt Tightening Qualification Procedure (BTQP) for the determination of reliable tightening parameters, considering the tightening method, a secure tightening process and the inspection criteria.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 91%

Guidance for Preloading of Stainless Steel Bolting Assemblies using a Bolt Tightening Qualification Procedure

2019

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“…Vorgespannte Schrauben aus nichtrostendem Stahl relaxieren aufgrund der Setzerscheinungen in den einzelnen Trennfugen des Klemmpakets und der Komponenten der Garnitur selbst sowie aufgrund des viskoplastischen Verformungsverhaltens des Klemmpakets und der Schraubengarnitur infolge der eingebrachten Vorspannung. Eine zentrale Frage stellt allerdings die Höhe der zu erwartenden Vorspannkraftverluste aus viskoplastischem Verformungsverhalten des nichtrostenden Stahls dar, welche auch im Rahmen des europäischen RFCS‐Forschungsprojekts SIROCO beantwortet wurde . Im Rahmen von SIROCO wurden austenitische (1.4404), ferritische (1.4003), Duplex‐ (1.4462) und Lean‐Duplex‐ (1.4162) nichtrostende Stahlbleche in Kombination mit Schraubengarnituren nach DIN EN ISO 4017 aus austenitischen (1.4432), Duplex‐ (1.4462) und Lean‐Duplex‐ (1.4162) Stählen zur experimentellen Ermittlung des Vorspannkraftverlusts von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl verwendet.…”

Section: Vorspannkraftverluste Vorgespannter Schraubverbindungenunclassified

“…Die Ergebnisse wurden mit denen von Schraubverbindungen aus Kohlenstoffstahl verglichen. Detaillierte Informationen über die durchgeführten experimentellen Untersuchungen sowie den Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführung sind in dargestellt. Alle nichtrostenden Stahlbleche wurden im „Lieferzustand“ bzw.…”

Section: Vorspannkraftverluste Vorgespannter Schraubverbindungenunclassified

Vorgespannte Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl

et al. 2020

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Die Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090‐2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399‐1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die „Bolt Tightening Qualification Procedure“ (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt‐Richtlinie 024 gegeben.

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