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2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

Evaluation of the Load-Bearing Behaviour of Bolts and Lockbolt Systems Under Combined Tension and Shear Loading

verfasst von : A. Holch, R. Glienke, M. Dörre, K. M. Henkel

Erschienen in: 3rd International Conference on Advanced Joining Processes 2023

Verlag: Springer Nature Switzerland

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Abstract

In this paper, experimental studies on the load-bearing behaviour of tensile test pieces, bolts, and lockbolts subjected to combined tension and shear loading are presented. The results are compared to the design approaches from different standards and evaluated in terms of reserves and uncertainties. In general, a notch-independent behaviour is observed for the specimens with smooth, threaded, or grooved shank. It turns out that the description of the load-bearing behaviour by linear interaction models is unreliable. Although the testing results are arranged in an arc shape in the interaction diagram, they are located on the uncertain side of the quadratic interaction model, which is valid according to the standard VDI 2230 part 1. Especially due to the lack of consideration of the tensile load-bearing capacity of the cross section in the shear plane, the load-bearing potential is not fully utilised by the interaction approaches of some standards.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat VDI 2230 Part 1:2015–11: Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen - Zylindrische Einschraubenverbindungen (Systematic calculation of highly stressed bolted joints - Joints with one cylindrical bolt). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2015) VDI 2230 Part 1:2015–11: Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen - Zylindrische Einschraubenverbindungen (Systematic calculation of highly stressed bolted joints - Joints with one cylindrical bolt). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2015)
3.
Zurück zum Zitat Renner, A., Lange, J.: Load-bearing behaviour of high-strength boltsin combined tension and shear. Steel Construct. 5 (3), 151–157 (2012) Renner, A., Lange, J.: Load-bearing behaviour of high-strength boltsin combined tension and shear. Steel Construct. 5 (3), 151–157 (2012)
4.
Zurück zum Zitat DVS-EFB 3435-1:2021-10: Lockbolt systems. DVS Media GmbH, Düsseldorf (2021) DVS-EFB 3435-1:2021-10: Lockbolt systems. DVS Media GmbH, Düsseldorf (2021)
5.
Zurück zum Zitat Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., Bye, C., Städler, H.-A.: Bemessung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau - Teil 1: Schließringbolzentechnologie und -tragverhalten - Fachaufsatz Verbindungstechnik. Konstruktion 69(10), 84–90 (2017). https://doi.org/10.37544/0720-5953-2017-10-84 Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., Bye, C., Städler, H.-A.: Bemessung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau - Teil 1: Schließringbolzentechnologie und -tragverhalten - Fachaufsatz Verbindungstechnik. Konstruktion 69(10), 84–90 (2017). https://​doi.​org/​10.​37544/​0720-5953-2017-10-84
7.
Zurück zum Zitat Holch, A.: Tragverhalten kombiniert beanspruchter Verbindungen mit Schließringbolzensystemen - EFB-Forschungsbericht. IGF-Projekt 20954BR (2023) Holch, A.: Tragverhalten kombiniert beanspruchter Verbindungen mit Schließringbolzensystemen - EFB-Forschungsbericht. IGF-Projekt 20954BR (2023)
8.
Zurück zum Zitat Knobloch, M., Schmidt, H.: Tragfähigkeit und Tragverhalten stahlbauüblicher Schrauben unter reiner Scherbeanspruchung und unter kombinierter Scher- Zugbeanspruchung. Forschungsberichte aus dem Fachbereich Bauwesen 41 (1987) Knobloch, M., Schmidt, H.: Tragfähigkeit und Tragverhalten stahlbauüblicher Schrauben unter reiner Scherbeanspruchung und unter kombinierter Scher- Zugbeanspruchung. Forschungsberichte aus dem Fachbereich Bauwesen 41 (1987)
9.
Zurück zum Zitat DIN 18800-1:2008-11: Stahlbauten - Teil 1: Bemessung und Konstruktion (Steel structures—Part 1: Design and construction). Beuth Verlag GmbH, Berlin DIN 18800-1:2008-11: Stahlbauten - Teil 1: Bemessung und Konstruktion (Steel structures—Part 1: Design and construction). Beuth Verlag GmbH, Berlin
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Zurück zum Zitat VDI 2230 Part 1:1998-11 Draft: Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen - Zylindrische Einschraubenverbindungen (Systematic calculation of highly stressed bolted joints—ioints with one cylindrical bolt). Düsseldorf VDI 2230 Part 1:1998-11 Draft: Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen - Zylindrische Einschraubenverbindungen (Systematic calculation of highly stressed bolted joints—ioints with one cylindrical bolt). Düsseldorf
11.
Zurück zum Zitat DIN EN 1993-1-8:2010-12: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen (Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1–8: Design of joints; German version EN 1993-1-8:2005 + AC:2009). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2010) DIN EN 1993-1-8:2010-12: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen (Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1–8: Design of joints; German version EN 1993-1-8:2005 + AC:2009). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2010)
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Zurück zum Zitat Snijder, H.H., Ungermann, D., Stark, J., Sedlacek, G.: Evaluation of test results on bolted connections in order to obtain strength functions and suitable model factors: Part A: Results, Prepared for the Commission of the European Communities (1988) Snijder, H.H., Ungermann, D., Stark, J., Sedlacek, G.: Evaluation of test results on bolted connections in order to obtain strength functions and suitable model factors: Part A: Results, Prepared for the Commission of the European Communities (1988)
13.
Zurück zum Zitat Ungermann, D., Puthli, R., Ummenhofer, T., Weynand, K., Preckwinkel, E.: Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Band 2: Anschlüsse DIN EN 1993-1-8 mit Nationalem Anhang - Kommentare und Beispiele. Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Beuth Verlag GmbH, Düsseldorf (2015) Ungermann, D., Puthli, R., Ummenhofer, T., Weynand, K., Preckwinkel, E.: Eurocode 3 - Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Band 2: Anschlüsse DIN EN 1993-1-8 mit Nationalem Anhang - Kommentare und Beispiele. Ernst & Sohn GmbH & Co. KG. Beuth Verlag GmbH, Düsseldorf (2015)
14.
Zurück zum Zitat Deutscher Ausschuss für Stahlbau e.V.: Forschungsbericht: Untersuchungen zum Tragverhalten von hochfesten Schrauben unter kombinierter Zug- und Scherbeanspruchung - 18095N; 2/2017 (2017) Deutscher Ausschuss für Stahlbau e.V.: Forschungsbericht: Untersuchungen zum Tragverhalten von hochfesten Schrauben unter kombinierter Zug- und Scherbeanspruchung - 18095N; 2/2017 (2017)
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Zurück zum Zitat DVS-EFB 3435-2:2016-05: Lockbolt systems—calculation of connections according to Eurocode 3 and VDI 2230-Part 1. DVS Media GmbH, Düsseldorf DVS-EFB 3435-2:2016-05: Lockbolt systems—calculation of connections according to Eurocode 3 and VDI 2230-Part 1. DVS Media GmbH, Düsseldorf
16.
Zurück zum Zitat Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., Bye, C., Städler, H.-A.: Bemessung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau - Teil 2: Rechenschritte in Anlehnung an VDI 2230 – Blatt 1 - Fachaufsatz Verbindungstechnik. Konstruktion 69(11/12), 83–89 (2017) Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., Bye, C., Städler, H.-A.: Bemessung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Maschinenbau - Teil 2: Rechenschritte in Anlehnung an VDI 2230 – Blatt 1 - Fachaufsatz Verbindungstechnik. Konstruktion 69(11/12), 83–89 (2017)
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Zurück zum Zitat Chesson, E.J., Faustino, N.L., Munse, W.H.: High-Strength Bolts Subjected to Tension and Shear. Civil Engineering Studies. Structural Research Series No. 288 Chesson, E.J., Faustino, N.L., Munse, W.H.: High-Strength Bolts Subjected to Tension and Shear. Civil Engineering Studies. Structural Research Series No. 288
19.
20.
Zurück zum Zitat DIN EN ISO 4014:2022-10: Sechskantschraube mit Schaft - Produktklasse A und B (ISO 4014:2022) (Fasteners - Hexagon head bolts - Product grades A and B (ISO 4014:2022). German version EN ISO 4014:2022). Beuth Verlag GmbH, Berlin DIN EN ISO 4014:2022-10: Sechskantschraube mit Schaft - Produktklasse A und B (ISO 4014:2022) (Fasteners - Hexagon head bolts - Product grades A and B (ISO 4014:2022). German version EN ISO 4014:2022). Beuth Verlag GmbH, Berlin
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Zurück zum Zitat DIN EN ISO 4017:2022-10: Mechanische Verbindungselemente - Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf - Produktklasse A und B (Fasteners - Hexagon head screws - Product grades A and B (ISO 4017:2022); German version EN ISO 4017:2022). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2022) DIN EN ISO 4017:2022-10: Mechanische Verbindungselemente - Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf - Produktklasse A und B (Fasteners - Hexagon head screws - Product grades A and B (ISO 4017:2022); German version EN ISO 4017:2022). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2022)
22.
Zurück zum Zitat DIN EN 14399-4:2015-04: Hochfeste vorspannbare Garnituren für Schraubverbindungen im Metallbau - Teil 4: System HV - Garnituren aus Sechskantschrauben und -muttern (High-strength structural bolting assemblies for preloading - Part 4: System HV - Hexagon bolt and nut assemblies; German version EN 14399–4:2015). Beuth Verlag GmbH, Berlin DIN EN 14399-4:2015-04: Hochfeste vorspannbare Garnituren für Schraubverbindungen im Metallbau - Teil 4: System HV - Garnituren aus Sechskantschrauben und -muttern (High-strength structural bolting assemblies for preloading - Part 4: System HV - Hexagon bolt and nut assemblies; German version EN 14399–4:2015). Beuth Verlag GmbH, Berlin
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Zurück zum Zitat DIN EN 1990:2021-10: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung (Eurocode: Basis of structural design; German version EN 1990:2002 + A1:2005 + A1:2005/AC:2010). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2021) DIN EN 1990:2021-10: Eurocode: Grundlagen der Tragwerksplanung (Eurocode: Basis of structural design; German version EN 1990:2002 + A1:2005 + A1:2005/AC:2010). Beuth Verlag GmbH, Berlin (2021)
24.
Zurück zum Zitat DIN 50125:2022-08: Prüfung metallischer Werkstoffe - Zugproben (Testing of metallic materials—Tensile test pieces). Beuth Verlag GmbH, Berlin DIN 50125:2022-08: Prüfung metallischer Werkstoffe - Zugproben (Testing of metallic materials—Tensile test pieces). Beuth Verlag GmbH, Berlin
Metadaten
Titel
Evaluation of the Load-Bearing Behaviour of Bolts and Lockbolt Systems Under Combined Tension and Shear Loading
verfasst von
A. Holch
R. Glienke
M. Dörre
K. M. Henkel
Copyright-Jahr
2024
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-54732-4_1

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.