Dauerhaftigkeit und Robustheit von Schraubenverbindungen bei Kranbahnträgern

Abstract

An Schraubenverbindungen als mechanische Verbindungen bei Kranbahnträgern werden besondere Anforderungen hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Robustheit gestellt: Spezifisch für die Einwirkungen auf diese Schraubenverbindungen ist, dass diese entweder wiederholt auftreten und/ oder stoßartig wirken. Die Verbindungen müssen (regelmäßige Überprüfung und Instandhaltung vorausgesetzt) über die geplante Nutzungsdauer -bei Kranbahnträgern i. d. R. 25 Jahre (DIN EN 1990 [1], DIN EN 1993-1-6/NA [2]) -die an sie gestellten Anforderungen an die Tragfähigkeit erfüllen (Dauerhaftigkeit) und so konstruiert sein, dass sie auch widrigen Ereignissen (z. B. Stoßbelastungen) standhalten, ohne dass es zu Schäden kommt, die in keinem Verhältnis zum ursprünglichen Auslöser stehen (Robustheit). Dies erfordert ein Verständnis der beim Anziehen einer Schraubenverbindung und bei der Belastung wirkenden Mechanismen. 2 Anziehen und Beanspruchung einer Verbindung 2.1 Anziehen -Aufbringen der Vorspannkraft Beim Anziehen durch Drehen der Mutter oder der Schraube wird Letztere über die Gewindesteigung um f b,p gelängt. Diese Längung f b,p geht mit einer Zugkraft -der Vorspannkraft F p -in der Schraube einher (Bild 1). Als Gegenreaktion werden die zwischen Mutter und Schraubenkopf befindlichen Bauteile zusammengedrückt (f c,p ) und eine Klemmkraft in gleicher Größe wie die Vorspannkraft erzeugt. Die Längung f b,p und die Zusammendrückung f c,p hängen von den Nachgiebigkeiten d b der Schraube und d c des Klemmpakets ab. Die Schraube ist in aller Regel deutlich nachgiebiger als die verspannten Bauteile (d b >> d c ), d. h., es gilt f b,p >> f c,p . Bild 2 stellt diesen Sachverhalt im Verspannungsdreieck dar. Keywords bolted joints; runway beams; fatigue; bolt locking; inspection Bild 1 Wirkende Kräfte und Momente in einer Schraubenverbindung [19] Acting forces and moments in a bolted connection [19] Autoren Dr.-Ing. Thomas Misiek (Korrespondenzautor)