Erweiterung der Anwendungsgrenzen von Blindbefestigern zum Verbinden höherfester Werkstoffe

Im Bereich des Stahl- und Metallleichtbaus werden zunehmend höherfeste Werkstoffe eingesetzt. Die damit hergestellten Konstruktionen erfahren im Laufe der Zeit neben vorwiegend ruhenden häufig auch nicht vorwiegend ruhende Lasteinwirkungen. Mit dem Einsatz der Blindniettechnik ergeben sich aus der Sicht des Tragwerkplaners Fragestellungen, auf die im Zuge aktueller Forschungsprojekte am Fraunhofer IGP eingegangen wird.

© FAS
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Die Blindniettechnik gilt als robustes, schnelles und kostengünstiges Fügeverfahren. Besonders aus dem Bereich des Stahlleichtbaus ist die Blindniettechnik nicht mehr wegzudenken. Sie findet überall dort Anwendung, wo klassische Fügeverfahren, wie bspw. das Schrauben oder Schweißen, aufgrund konstruktiver oder technologischer Gegebenheiten nicht eingesetzt werden können. Die Bemessung und Ausführung von Konstruktionen im Stahlleichtbau erfolgen nach DIN EN 1993-1-3 bzw. DIN EN 1993-1-9 und DIN EN 1090-4. Die Bemessungs- und Ausführungsregeln erlauben jedoch den Einsatz von Blindnieten zum Verbinden von Bauteilen aus höherfesten Werkstoffen nicht ohne einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweise. Die Erbringung solch eines Verwendbarkeitsnachweises ist jedoch stets mit zeit- und kostenintensiven Einzelfalluntersuchungen verbunden und stellt somit ein beachtliches Anwendungshemmnis dar.

Um die bestehenden Bemessungsregeln auch für den Bereich der höherfesten Stähle zu erweitern und somit eine wirtschaftlichere Auslegung zu ermöglichen, erfolgen experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Blindnieten in Verbindungen mit höherfestem Stahl. Mit Hilfe von quasistatischen Versuchen an Verbindungen mit Blindnieten in Kombination mit Bauteilen aus höherfesten Stahl konnten erste Effekte identifiziert werden. In weiterführenden numerischen Untersuchungen galt es den Parameterraum weiter zu untersuchen und so den Versuchsaufwand zu reduzieren. Neben vorwiegend ruhenden Lasten erfahren Blindnietverbindungen in Abhängigkeit des Anwendungsfalls nicht selten auch zyklische Belastungen. In weiterführenden Versuchen gilt es den Einfluss der Bauteilfestigkeit auf die Schwingfestigkeit der Verbindung zu untersuchen. Dadurch sollen für diese Art der Belastung geeignete Bemessungsregeln in Anlehnung an das Vorgehen des Eurocode 3 und der FKM-Richtlinie erarbeitet werden, welche eine sichere Auslegung bei gleichzeitig höherer Tragfähigkeit durch den Einsatz höherfester Stähle ermöglichen.

Förderhinweise

Das Projekt „Erweiterung der Anwendungsgrenzen von Blindbefestigern zum Verbinden höherfester Stähle“ wird als Vorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung unter der Fördernummer AiF-Nr. 20037BR von der Forschungsvereinigung Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektpartner

Arconic Fastening Systems Ltd., BaltiCo GmbH, Böllhoff Verbindungstechnik GmbH, Bombardier Transportation GmbH, Gebr. TITGEMEYER GmbH & Co. KG, GESIPA Blindniettechnik GmbH, Goebel GmbH, ibvm Verbindungen im Metallbau, MCC Maritimes Consulting Center GmbH, Siemens Mobility GmbH, Simufact Engineering GmbH, Stieblich Hallenbau GmbH, Deutsches Institut für Bautechnik