Bemessung und Ausführung von Verbindungen mit Schließringbolzen im Stahlbau

Im Stahlbau werden häufig Schrauben zur Herstellung von sicheren und haltbaren Verbindungen eingesetzt. Dennoch ist diese bewährte Fügetechnologie mit einigen signifikanten Nachteilen verbunden. Hierzu zählen im Wesentlichen die großen Streuungen beim Einbringen der Vorspannkraft für das drehmomentgesteuerte Anziehverfahren, die Gefahr des Losdrehens bei zyklischer Belastung durch Querverschiebung der Bauteile sowie die geringe Schwingfestigkeit bei Axialbelastung. Die bereits in den 1930er Jahren für die Luft- und Raumfahrttechnik entwickelte Schließringbolzentechnologie weist diesbezüglich Vorteile auf. Im Zuge verschiedenster Anforderungen aus dem Flugzeug-, Nutzfahrzeug-, Schienenfahrzeug- und Landmaschinenbau, der Wehrtechnik und dem Stahlbau wurde diese Fügetechnologie stets weiterentwickelt. Der Einsatz der vornehmlich im Maschinenbau angewendeten Schließringbolzentechnologie wurde dabei meist auf Einzelfalluntersuchungen gestützt, da keine einheitlichen Regeln zur Ausführung und Bemessung von Schließringbolzenverbindungen im Stahlbau zur Verfügung standen. Im Rahmen mehrerer AiF-Forschungsvorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung sowie durch Zulassungsuntersuchungen konnten am Fraunhofer-Anwendungszentrum Großstrukturen in der Produktionstechnik (AGP) sukzessive die notwendigen Bemessungsregeln erarbeitet werden. Diese werden im Rahmen des Beitrages vorgestellt, um die Vorteile dieser Fügetechnik weiteren Anwendern nutzbar zu machen. Dazu werden sowohl Einblicke in die bauaufsichtliche Verwendbarkeit gegeben als auch aktuelle Anwendungsbeispiele vorgestellt.

Design and execution of joints with lock-bolts for steel structures.
A large number of mechanical joints for steel structures is generated with conventional bolts. Still, this proven joining technology has some significant disadvantages. These include the big scattering of inserting the preload using the torque-tightening method, the risk of self-loosening by cyclic loads causing a cross movement of the components as well as the low fatigue resistance for axial loads. The lock-bolt technology was already invented in the 1930s and mainly used for the aviation and space industry in support of its evident advantages. Due to demands from different industrial markets, like aviation, truck, trailer, rail, bus, agriculture, mining, military and steel construction industry, the lock-bolt technology was further developed and applied. Its application, particularly in the mechanical engineering sector, was mainly possible due to individual investigations performed by the users of the technology. These investigations were costly but necessary due to the lack of consistent design rules, which hindered a broader implementation and the calculation of lock-bolt connections in the construction and building industry. Within the scope of several research projects funded by the AiF (German Federation of Industrial Research Associations) the Fraunhofer-Application Center for Large Structures in Production Engineering successively developed calculation rules, which will be introduced to the reader within the scope of this paper with the aim to utilise the advantages of this joining technique. Furthermore, the applicability in the building industry with general technical approvals will be exemplified and current applications demonstrated.