Beschreibung
Diese Studie befasst sich mit der Überprüfung der komponentenbasierten Finite-Elemente-Methode (CBFEM) für den Widerstand der symmetrischen doppelten Stoßverbindung (gleitfest) anhand eines analytischen Modells (AM).
Analytisches Modell
Der Gleitwiderstand einer vorgespannten Schraube wird gemäß Abschnitt 3.9.1 in EN 1993-1-8:2005 bemessen. Die Vorspannkraft wird mit 70 % der Zugfestigkeit der Schraube gemäß Gleichung (3.7) angesetzt.
Überprüfung des Widerstands
Die mit CBFEM berechneten Bemessungswiderstände werden mit den Ergebnissen des analytischen Modells (AM) verglichen; siehe (Wald et al. 2018). Die Ergebnisse sind in Tab. 5.5.1 zusammengefasst. Der Parameter ist der Schraubendurchmesser; siehe Abb. 5.5.1.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Drawing 5.5.1 Joint geometry and dimensions}}}\]
Tab. 5.5.1 Vergleich des durch das FE-Modell vorhergesagten Schraubenwiderstands mit dem analytischen Wert für den Schraubendurchmesser; Verbindung: Stoß 200/12 mm, Schrauben 2 × M× 8.8, Bleche 2 × 200/20 mm, Stahl S235
| Parameter | Analytisches Modell (AM) | CBFEM | AM/ CBFEM | |||
| Durchm. | Abstände | Widerstand [kN] | Maßgebendes Bauteil | Widerstand [kN] | Maßgebendes Bauteil | |
| M16 | p = 55 e1 = 40 | 211 | Gleiten | 205 | Gleiten | 1,03 |
| M20 | p = 70 e1= 50 | 329 | Gleiten | 320 | Gleiten | 1,03 |
| M24 | p = 80 e1 = 60 | 474 | Gleiten | 463 | Gleiten | 1,02 |
| M27 | p = 90 e1 = 70 | 617 | Gleiten | 596 | Gleiten | 1,04 |
| M30 | p = 100 e1 = 75 | 754 | Gleiten | 728 | Gleiten | 1,04 |
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.1 Sensitivity study for the bolt diameter}}}\]
Die Ergebnisse der Sensitivitätsstudien sind im Diagramm in Abb. 5.5.2 zusammengefasst. Die Ergebnisse zeigen, dass die Unterschiede zwischen den beiden Berechnungsmethoden unter 5 % liegen. Das analytische Modell liefert im Allgemeinen einen höheren Widerstand.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.2 Verification of CBFEM to AM for the slip-resistant double splice connection}}}\]
Benchmark-Beispiel
Eingaben
Angeschlossenes Bauteil
- Stahl S235
- Stoß 200×12 mm
Verbindungsmittel
Schrauben
- 3 × M20 8.8
- Abstände e1 = 50 mm, p = 70 mm
Zwei Laschen
- Stahl S235
- Blech 480×200×20 mm
Normeinstellungen
- Reibungskoeffizient für Gleitwiderstand 0,5
Ausgaben
- Bemessungswiderstand FRd = 320 kN
- Maßgebendes Versagen ist Gleiten der Schrauben
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.3 Benchmark example of the bolted splices in shear}}}\]