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https://www.nationalacademies.org/event/07-18-2022/trbs-automated-road-transportation-symposium

PARAMETERSTUDIEN ZUR WIRKUNGSWEISE VON VORGESPANNTEN KOPFPLATTENVERBINDUNGEN DES STAHLBAUS UNTER SCHWINGENDER BIEGUNG MIT HILFE DER FINITE-ELEMENTE-METHODE

Der Einsatz biegesteifer Stirnplattenstoesse bei nicht vorwiegend ruhender Beanspruchung ist bisher nur in Sonderfaellen gebraeuchlich, zumal die zur Zeit gueltigen Regelwerke hierfuer lueckenhaft sind. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde der Einfluss einzelner Parameter auf die Spannungen der hochfesten vorgespannten Schrauben, und somit auch auf die Dauerfestigkeit, untersucht. Die Berechnungen wurden mit Hilfe der Methode der finiten Elemente an raeumlichen Stirnplattenmodellen unter Verwendung von Kontaktelementen durchgefuehrt. Um den Rechenaufwand gering zu halten, wurde der Einfluss einiger Parameter am T-Modell ermittelt. Die Auswirkung einer Ausmitte der Kontaktzone wurde an realen Stirnplattenstoessen untersucht. Dabei standen drei Typen stellvertretend fuer gedrungene, fuer hohe und breite und hohe und schmale Profilformen. Es wurden ebene Stirnplattenstoesse und solche mit einem schematisierten belassenen Schweissverzug mit verschobener Lage der anfaenglichen Kontaktzone berechnet. Unter den am T-Modell untersuchten Parametern konnte ein grosser Einfluss der Stirnplattendicke auf die Hoehe der Schraubenspannungen festgestellt werden. Insbesondere war die Hoehe der Biegespannungsanteile bei allen berechneten Systemen stark von der Stirnplattendicke abhaengig. Fuer die untersuchten mittigen und ausmittigen Stirnplattenstosssysteme wurden die maximalen Schwingbreiten der Spannung in der Schraube berechnet. Die Axial- und Biegespannungsanteile wurden auf den Kernquerschnitt bezogen und addiert. Weitere Einfluesse wurden durch einen Erhoehungsfaktor fuer die berechneten Spannungen erfasst. Die ermittelten Spannungen wurden den zulaessigen Schwingbreiten der Spannung nach Eurocode 3 gegenuebergestellt. Es konnte so eine Bemessungslinie fuer den Bereich der Zeit- und Dauerfestigkeit gefunden werden, mit deren Hilfe die Betriebs- und Dauerfestigkeit von Stirnplattenverbindungen unter schwingender Biegemomentenbeanspruchung nachgewiesen werden kann. (A*)