Geschraubte Verbindung – Stöße auf Querkraft

Beschreibung

Diese Studie befasst sich mit der Verifikation der komponentenbasierten Methode der finiten Elemente (CBFEM) für die Tragfähigkeit der symmetrischen doppelten geschraubten Stoßverbindung anhand eines analytischen Modells (AM).

Analytisches Modell

Die Schraubentragfähigkeit auf Abscheren und die Lochtragfähigkeit der Bleche werden gemäß Tab. 3.4 in Abschnitt 3.6.1 der EN 1993-1-8:2005 bemessen. Für lange Verbindungen wird der Abminderungsbeiwert gemäß Abschnitt 3.8 berücksichtigt. Die Bemessungstragfähigkeit der angeschlossenen Bauteile mit Abminderungen für Schraubenlöcher wird gemäß Abschnitt 3.10 berücksichtigt.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{ Drawing 5.2.1 Joint geometry and dimensions}}}$$

Verifikation der Tragfähigkeit

Die mit CBFEM berechneten Bemessungstragfähigkeiten wurden mit den Ergebnissen des analytischen Modells (AM) verglichen. Die Ergebnisse sind in Tab. 5.2.1 zusammengefasst. Die Parameter sind Schraubenwerkstoff, Stoßdicke, Schraubendurchmesser und Schraubenabstände, siehe Abb. 5.2.1 bis 5.2.4.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.1 Sensitivity study for the bolt material}}}$$

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.2 Sensitivity study for the splice thickness}}}$$

Tab. 5.2.1 Sensitivitätsstudie der Tragfähigkeit

Verbindungsbeschreibung: Stoß 150/10 mm, Schrauben 2×M20 mit Abständen p =70, e₁=50, Bleche 2×150/6 mm, Stahl S235

Verbindungsbeschreibung: Stoßhöhe 200 mm, Schrauben 3×M16 8,8 mit Abständen p = 55 mm e₁ = 40 mm, Bleche 2×200/t mm, Stahl S235

Verbindungsbeschreibung: Stoß 120/10 mm, Schrauben 2×MX 8,8, Bleche 2×120/10 mm, Stahl S235

Verbindungsbeschreibung: Stoß 200/6 mm, Schrauben 3×M16 8,8, Bleche 2×200/6 mm, Stahl S235

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.3 Sensitivity study for the bolt diameter}}}$$

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.4 Sensitivity study for the distance of bolts}}}$$

Die Ergebnisse der Sensitivitätsstudien sind im Diagramm in Abb. 5.2.5 zusammengefasst. Die Ergebnisse zeigen, dass die Unterschiede zwischen den beiden Berechnungsmethoden unter 5 % liegen. Das analytische Modell liefert im Allgemeinen eine höhere Tragfähigkeit.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.5 Verification of CBFEM to AM for the symmetrical double splice connection}}}$$

Benchmark-Beispiel

Eingaben

Angeschlossenes Bauteil

• Stahl S235
• Stoß 200/10 mm

Verbindungsmittel

Schrauben

• 3 × M16 8.8
• Abstände e₁ = 40 mm, p = 55 mm

2 x Lasche

• Stahl S235
• Blech 380×200×10

Ergebnisse

• Bemessungstragfähigkeit F_Rd = 258 kN
• Maßgebend ist die Lochtragfähigkeit der angeschlossenen Lasche

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.6 Benchmark example of the bolted splices in shear}}}$$