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Ein Bemessungskonzept für SL-belastete Anschlüsse im konstruktiven Glasbau

Bei Entwurf und Bemessung von tragenden Ganzglaskonstruktionen
spielt die Verbindungstechnik eine entscheidende Rolle.
Denn dort, wo Glasscheiben zum Beispiel punktförmig gehalten
werden, entstehen im Bereich der Bohrungen Spannungsspitzen,
die, sofern keine weiteren konstruktiven Maßnahmen ergriffen
werden, aufgrund des spröden Werkstoffverhaltens nicht abgebaut
oder umgelagert werden und somit plötzlichen Bruch verursachen
können. Dies gilt auch für Scher-Lochleibungsverbindungen
von in Scheibenebene belasteten Anschlusskonstruktionen,
bei denen deswegen die Bolzenlasten nur über eine duktile, lastverteilende
Zwischenschicht auf die Bohrungswandung des Glases
wirken dürfen.
Im folgenden Beitrag wird eine einfache Bemessungsgleichung
für SL-belastete Anschlüsse im Glasbau vorgestellt, die
auf einem analytischen Ansatz basiert, bei dem lokale Beanspruchungen
infolge Lochleibungsdrucks mit Beanspruchungen im
Nettoquerschnitt überlagert werden, und bei dem für beide Anteile
eine Lösung für die Airysche Spannungsfunktion gefunden
wird. Damit können nun ohne Anwendung von Finite-Elemente-
Berechnungen die maßgebenden Spannungen des Glasbauteils
in Abhängigkeit der an der Einzelbohrung angreifenden Bemessungsbolzenlast,
des Bohrungsdurchmessers und der Scheibendicke
ermittelt werden. Dabei wurde der Bemessungsansatz mit
Hilfe von Versuchen und numerischen Untersuchungen überprüft.
Einzeleinflüsse, die sich einerseits aus Montage- und Herstelltoleranzen
sowie andererseits aus Entwurfsparametern ergeben,
wurden erstmals systematisch mithilfe von FEM-Berechnungen
untersucht und konnten zahlenmäßig so erfasst werden, dass sie
in Form von Beiwerten in die vorgeschlagene Bemessungsformel
einfließen können.


A design concept for bolt connections in structural applications.For the design of load carrying glazing structures the connection
technique plays a very important role, as e.g. there are significant
stress concentrations in the vicinity of holes that are subject
to a point-like support of glass panes. If no further constructional
means are provided, the stress peaks cannot be redistributed
and thus a sudden brittle failure is likely to occur. In particular
this concerns bolts in bearings of drilled glass holes as long as
no ductile stress distributing interlayers in the clearance between
hole bearing and bolt shank is provided.
In the article, a simple design formula for glass joints with
bolts in bearings is suggested that is based on an analytical approach
where the local stress distributions coming on the one
hand from the bearing pressure and on the other hand from the
net section stress concentrations are superposed, and both for
which the solutions according to Airy’s differential equation are
found respective used further on. By this the relevant stresses in
dependence on the acting design force, the hole diameter and
the pane thickness can be determined without performing complex
and time consuming Finite Element calculations. However
the analytical formulae have been verified by experiments and
numerical simulations. Single influences that are due to manifold
tolerances from fabrication and erection as well as conceptual
parameters have been thoroughly investigated and could be
quantitatively laid down as additional values influencing the design
formula.

Information
Erstelldatum 17.11.2016
Änderungsdatum 23.02.2017
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Erstellt von Glasbau Dresden
Geändert von Pro Soft
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