Langtitel: Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden unter Berücksichtigung des Größeneinflusses und des Herstellungsverfahrens

Forschungsvereinigung: Deutscher Ausschuß für Stahlbau DASt

Forschungsstellen:
Technische Universität Braunschweig, Inst. f. Stahlbau, Univ.-Prof. Dr. sc. techn. Klaus Thiele
Universität Stuttgart, Inst. f. Konstruktion und Entwurf, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann

Laufzeit: 01.11.2017 - 31.10.2019

Zugstäbe mit Endgewinden haben im Bauwesen weite Verbreitung und werden auch in zyklisch beanspruchten Tragwerken eingesetzt. Infolge der Ermüdungsbeanspruchung sind für die Zugstangen und insbesondere für das Kerbdetail des Gewindes Ermüdungsnachweise durchzuführen. Üblicherweise erfolgt dies im Stahlbau nach dem Nennspannungskonzept des Eurocode 3. Für die Zugstange mit Gewinde ist die Normungssituation zurzeit aber unklar. Zum einen gibt es die DIN EN 1993-1-1-11, wonach für Zugglieder, die aus runden Vollstäben mit Gewinden an den Enden bestehen, der Kerbfall von 105 [N/mm2] ohne Berücksichtigung eines Größeneinflusses angesetzt wird. Zusätzlich ist immer ein Ermüdungsversuch erforderlich, bei dem die Dauerfestigkeit nachgewiesen werden muss. Diese Untersuchungen haben den Charakter von Abnahmeversuchen und sind mit hohen Kosten für ein einzelnes Unternehmen verbunden. Zum anderen ist der Ermüdungsnachweis für Zugstäbe mit Endgewinden in DIN EN 1993-1-9 gegeben und folgt im Prinzip den Regeln für Schrauben. Dieser führt aber zum wesentlich ungünstigeren Kerbfall 50, wobei zusätzlich eine Berücksichtigung des Größeneinflusses vorgesehen ist. Es stellt sich die Frage: Was ist richtig?

Im Rahmen des Forschungsprojekts wird der Einfluss des Gewinde-Herstellungsverfahrens (gerollt oder geschnitten), der Größeneinfluss bis M 120, sowie der Einfluss einer Feuerverzinkung auf die Ermüdungsfestigkeit untersucht. Es werden systematisch klassische Wöhlerlinien ermittelt. Diese experimentellen Untersuchungen werden durch numerische Parameterstudien zu Größeneinfluss, Herstellungstoleranzen und Imperfektionen  erweitert.  Die Auswertung der Versuche und numerischen Untersuchungen wird eine eindeutige Kerbfallzuordnung ermöglichen. Die Diskrepanz in der Normung soll dadurch aufgelöst und damit Planungssicherheit hergestellt werden.

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