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Bauingenieur - Ausgabe 12-2005, S. 553-561

Bemessung von Stirnplattenanschlüssen mit elastomerer Zwischenschicht

Ziel dieses Artikels ist die Entwicklung eines analytischen Bemessungskonzepts für geschraubte Stirnplattenanschlüsse, die aus bauphysikalischen Gründen mit einer elastomeren Zwischenschicht als thermische Trennung ausgeführt werden. Dabei werden die tatsächlichen Spannungsverteilungen in eine äquivalente mittlere Spannung umgerechnet und eine zugehörige wirksame Höhe ermittelt. Die Geometrieabhängigkeit der zulässigen mittleren Druckspannung lässt sich mit Hilfe eines Formfaktors beschreiben. Das zur Validierung der Bemessungsformeln entwickelte FE-Berechnungsmodell ist in der Lage, die auftretenden geometrischen und physikalischen Nichtlinearitäten wie die große Verformbarkeit, Kriechvorgänge oder den Reibkontakt zu erfassen. Eine wesentliche Erkenntnis der durchgeführten FE-Simulationen ist, dass die Normalspannungen zum Rand hin stark abfallen, was zu einer Spannungskonzentration zwischen den Schrauben führt. Untersuchungen zum Langzeitverhalten zeigen, dass Spannungsumlagerungen durch Kriechvorgänge von untergeordneter Bedeutung sind. Dafür konnte nachgewiesen werden, dass die Momenten-Rotationskennlinie in großem Maße von der Schraubenvorspannung und der Elastomerdicke abhängig ist.

Design of end plate connections with intermediate elastomeric layer

Goal of this paper is the development of analytical design rules for bolted end plate connections with an intermediate elastomeric layer as thermal separation. The actual stress distribution is converted to an equivalent average stress and an associated effective height. The geometry dependence of the design compressive stresses can be described using a form factor.A finite element model is developed for validating the design rules taking into account geometric and material nonlinearities like large deformations, creep processes or the frictional contact. A major conclusion that can be drawn from the finite element simulation is that compressive stresses decrease towards the edges, which leads to a stress concentration between the bolts. Investigations of the longterm behavior demonstrate that the influence of creeping processes on the stress distribution can be neglected. On the other hand, it can be shown that the moment-rotation characteristic is strongly dependent on the pre-loading of the bolts and the elastomer thickness.

Autor(en):
Nasdala, L.; Hohn, B.; Rühl, R.

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