Neue Bemessungsregeln für geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl

Das Zug-/Abschertragverhalten von Schrauben aus nichtrostendem Stahl wird wesentlich durch ihre spezifischen Materialeigenschaften (Nichtlinearität, Kaltverfestigung) beeinflusst. In der Bemessung wird dies allerdings derzeit nur bedingt berücksichtigt. Im Wesentlichen erfolgt die Bemessung nach DIN EN 1993-1-4 auf Basis von Regelungen der DIN EN 1993-1-8, die für Schrauben aus Kohlenstoffstahl hergeleitet wurden. Auf nationaler Ebene wurden bereits die Abschertragfähigkeiten von nichtrostenden austenitischen Schrauben basierend auf wenigen Untersuchungen abweichend bemessen. Für nichtrostende Duplex-Schrauben gab es bisher gar keine spezifischen Regelungen. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens Nr. 20651 N “Entwicklung normativer Grundlagen zum Tragverhalten von zugbeanspruchten Scher-/Lochleibungsverbindungen aus nichtrostendem austenitischen und austenitischen-ferritischen (Duplex-)Stahl M12 bis M36” wurden erstmalig systematisch experimentelle und numerische Untersuchungen sowie statistische Bewertungen nach DIN EN 1990 zur Zug-, Abscher- und kombinierten Zug-/Abschertragfähigkeit von Schrauben aus nichtrostendem Stahl durchgeführt. Die Ergebnisse sind aktuell in die Revision der EN 1993-1-4 eingeflossen. Zusätzlich wurde das Lochleibungstragverhalten von Blechen aus nichtrostendem Stahl untersucht. Letztendlich führen die neuen Regelungen zu einer wirtschaftlicheren Bemessung geschraubter Verbindungen aus nichtrostendem Stahl.

New design rules for bolted connections made of stainless steel
The tensile/shear behaviour of stainless steel bolts is significantly influenced by their specific material properties (non-linearity, strain hardening). However, this is currently only taken into account to a limited extent in the design. Essentially, the design according to EN 1993-1-4 is based on regulations of EN 1993-1-8, which were derived for bolts made of carbon steel. At national level, the shear capacities of stainless austenitic bolts have already been designed differently, based on a few investigations. For duplex stainless bolts, there have been no specific regulations at all so far. Within the framework of the IGF research project no. 20651 N “Development of a normative basis of the load bearing capacity of bolted connections loaded in shear and tension made of austenitic and austenitic-ferritic (duplex) stainless steel M12 to M36”, experimental and numerical investigations as well as statistical evaluations according to EN 1990 on the tensile, shear and combined tensile-shear load-bearing capacity of bolts made of stainless steel were carried out systematically for the first time. The results have currently been implemented into the revision of EN 1993-1-4. In addition, the bearing resistance of stainless steel plates was investigated. Ultimately, the new regulations lead to a more economical design of bolted connections made of stainless steel.