Titel: Zweiter Bericht über Festigkeitsversuche mit Eisenkonstruktionen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1909, Band 324 (S. 449–454)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj324/ar324140

Zweiter Bericht über Festigkeitsversuche mit Eisenkonstruktionen.

Erstattet von der Versuchskommission des Vereins deutscher Brücken- und Eisenbaufabriken.

Wie schon im i. Bericht (s. D. P. J. 1908, Bd. 323, S. 796) erwähnt wurde, waren Vorversuche zur Beantwortung einiger grundsätzlicher Fragen und zur Vermeidung kostspieliger Wiederholungen bei den weiteren Versuchen geplant.

In erster Linie sollten diese Vorversuche über den Einfluß des von verschiedenen Behörden vorgeschriebenen kleinen kegelförmigen Versenkes a (siehe Fig. 1) zwischen Kopf und Schaft der Niete auf die Haltbarkeit sowohl der Niete an sich, als auch der mit solchen Nieten hergestellten Stabverbindung Aufschluß geben.

Die Anwendung dieses kegelförmigen Ueberganges, der kurz das kleine Versenk genannt wird, hat von jeher den Werkstätten Schwierigkeiten gemacht und nicht selten zu Beanstandungen bei der Abnahme der fertigen Eisenkonstruktion geführt.

Von den Schwierigkeiten bei der Ausführung seien einige angeführt.

Textabbildung Bd. 324, S. 449

Um eine möglichst genaue Uebereinstimmung zwischen dem Versenk am Lochrand und dem kegelförmigen Nietansatze zu bekommen, müssen die Nietlöcher vor Herstellung des Lochversenkes in der Zulage durchgebohrt oder nach dem Zusammenlegen der Eisenteile auf das richtige Maß aufgerieben sein.

Die Herstellung des Versenkes muß mit einem Fräßkopt erfolgen, der im Nietloch geführt ist und dessen Weg begrenzt ist, so daß alle Versenke die gleiche Tiefe bekommen.

Das ist eine umständliche Arbeit, deren Genauigkeit trotz der allersorgfältigsten Aufsicht sehr häufig zu wünschen übrig läßt. Besonders schwierig ist die Ausführung derjenigen Versenke, die erst auf der Baustelle angebracht werden können, namentlich an Stellen, die fürs Auge kaum noch erreichbar sind, wie bei bb (Fig. 2) im Innern von kastenförmigen Stäben, und dann auch bei schrägen Formeisenflanschen (Fig. 3), weil hier die Achse des Versenkes senkrecht zur gegeneigten Flanschfläche steht, also nicht mit der Lochachse zusammenfällt. – Ganz verfehlt ist es, das Versenk vor dem Aufreiben der Nietlöcher anzubringen, weil durch das Aufreiben das Versenk mehr oder weniger einseitig wird. Dieser Fehler ist später kaum mehr in befriedigender Weise zu beseitigen.

Selbst wenn aber alle Nietlochränder genau nach Vorschrift versenkt würden, so wäre damit noch keine Gewähr dafür vorhanden, daß Versenk und Kegelansatz des Nietes genau übereinstimmen, weil die Niete einen Handelsartikel bilden, bei dem man einen nicht zu kleinen Spielraum für die Genauigkeit der Ausführung geben muß.

Textabbildung Bd. 324, S. 449

Es ist angesichts all dieser Schwierigkeiten so gut wie sicher, daß Versenk und kegelförmiger Ansatz nur in Ausnahmefällen übereinstimmen. – Ist nun das Versenk größer als der Ansatz des Nietes, dann mag der Fehler noch erträglich sein. Viel schlimmer ist es aber, wenn das Versenk im Loch nicht groß genug oder einseitig ist, oder wenn der Kegelansatz am Niet etwas zu groß ausgefallen ist. Dann wird der Nietkopf überhaupt nicht oder nur einseitig anliegen, und der betreffende Niet ist so gut wie wertlos, weil er seine Aufgabe, die Eisenteile zusammenzupressen, nicht erfüllen kann.

Das Bestreben der Brückenbauanstalten, die kleinen Versenke zu unterdrücken, war deshalb von jeher vorhanden. Es blieb nur die Frage, ob durch das im höchsten Maße unbequeme Versenk bei bester Ausführung die Haltbarkeit der Vernietung gewinnt.

Zur Lösung dieser Frage dienten zwei Versuchsreihen. Die erste sollte Aufschluß geben über den Einfluß des Versenkes auf Gleitwiderstand und die Abscherfestigkeit von Nietverbindungen.

Textabbildung Bd. 324, S. 449

Zu diesem Zweck wurden Nietverbindungen untersucht, bei denen die Niete das eine Mal mit Versenk versehen, das andere Mal ohne Versenk hergestellt waren.

Die zweite Versuchsreihe umfaßte Schlagzugversuche, |450| bei denen der Niet nur in seiner Achsrichtungstoßweise belastet wurde; gleichfalls für beide Nietsorten.

Textabbildung Bd. 324, S. 450

Für die erstgenannte Versuchsreihe wurden 18 Probestäbe aus Flacheisen von 100 mm Breite und 24 mm Stärke angefertigt, die stumpf gestoßen und durch 2 Flacheisen von 14 mm Dicke gelascht wurden (Fig. 4). Mit dieser Versuchsreihe sollte zugleich der Einfluß verschiedener Nietverfahren auf die Haltbarkeit der Verbindung festgestellt werden.

Zur Anwendung kamen:

  • 1. Handnietung,
  • 2. Lufthammernietung (mit Druckluft),
  • 3. Kniehebelnietung (mit Druckluft).
Textabbildung Bd. 324, S. 450
Textabbildung Bd. 324, S. 450

Die Niete von je 3 Versuchsstücken wurden nach gleichem Nietverfahren geschlagen. Der Durchmesser des Nietkopfes entsprach der preußischen Vorschrift; er betrug das 1½fache der Fig. 5. Nietschaftstärke. Die Begrenzungslinie der Nietkopfform wurde von 3 Kreisbogen gebildet. Die Höhe des Nietkopfes war gleich der halben Stärke des Nietschaftes. Die Tiefe des dem kegelförmigen Ansätze unter dem Nietkopf entsprechenden Versenkes in den Nietlöchern war nach den preußischen Vorschriften ⅛ des Nietschaftdurchmessers (Fig. 5). (Im folgenden sind mit dem Ausdruck „Niete mit Versenk“ die Niete gemeint, welche beim Uebergang vom Kopf zum Schaft den kegelförmigen Ansatz haben.) Die Enden der verlaschten Stäbe wurden gehobelt. Der Nietabstand wurde zu 80 mm angenommen. Flacheisen und Laschen wurden einzeln gebohrt. Nachdem die Teile mit Schraubenzwingen zum Versuchsstück vereinigt waren, wurden die Löcher auf 23 mm aufgerieben, so daß ein vollständig- glattes Loch entstand. Die Niete wurde hellrot glühend in das Nietloch eingezogen und bei Hand- und Lufthammernietung so lange bearbeitet, bis nur noch eine schwache Rötung des Schließkopfes im Schatten zu erkennen war. Bei der Kniehebelnietung blieb der Stempel 5 Sekunden auf dem fertigen Niet ruhen.

Textabbildung Bd. 324, S. 450

Um die Stäbe beim Transport vor äußeren Einflüssen zu schützen, wurden sie in Kisten versandt. Bei der Zurichtung der Versuchsstücke wurde eine der Praxis entsprechende Behandlung angestrebt, sonstiger zufälliger Beschädigung jedoch sorgfältig vorgebeugt.

Das zu den Probestäben und für die Nieten verwendete Material war Flußeisen von einer den deutschen Normalbedingungen entsprechenden Güte.

Der Nutzquerschnitt des Probestabes verhielt sich zum Scherquerschnitt der drei doppelschnittigen Niete wie oder wie

0,725 : 1

d.h. die rechnerische Scherbeanspruchung betrug rund 73 v.H. der Zugbeanspruchung.

Die Versuche sind im Königlichen Materialprüfungsamt Großlichterfelde ausgeführt, dessen Bericht nachstehend wiedergegeben sei.

Zugversuche mit Nietverbindungen.
(Zeugnis I. 6878 b.)

1. Versuchsausführung.

Die Enden der Stäbe wurden mit Beißkeilen unter Wahrung möglichst zentrischer Beanspruchung eingespannt. Die Belastung wurde stufenweise (je 4 t) gesteigert.

Beobachtet sind die Belastungen:

  • a) bei denen noch kein Gleiten stattfand,
  • b) bei denen Gleiten eingetreten war, und
  • c) bei denen Zerstörung erfolgte, sei es durch Abscheren der Nieten oder Reißen der Eisen.

Das Gleiten der Flacheisen gegen die Laschen wurde zu beiden Seiten des Stoßes nach folgendem Verfahren getrennt beobachtet.

  • a) Mit Zeigerapparaten (Fig. 6) in etwa 20facher Vergrößerung. Hierzu wurden den Nieten gegenüber auf den Seitenflächen der beiden Teile, deren gegenseitige Verschiebung gemessen werden sollte, die Stifte c und d eingesetzt. Von ihnen diente c als Drehpunkt eines Hebels, der sich gegen d legte und daher den Beginn der Verschiebung und deren ungefähre Größe auf der Teilung anzeigte, über der das Ende des Zeigers spielte.
    Textabbildung Bd. 324, S. 450
    Bei Probe 2, 3 und 6–23 der Reihe I wurden gleichzeitig 6 Apparate (1–6 Fig. 7) beobachtet,
|451|

Tabelle 1. Ergebnisse der Zerreißversuche mit Nietverbindungen. Versuchsreihe I: Zwischenflächen gebeizt und geölt.

Flacheisen 10,0 × 2,4 cm; Laschen 10,0 × 1,4 cm; 3 Niete von 2,3 cm .

Textabbildung Bd. 324, S. 451
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Tabelle 2. Ergebnisse der Zerreißversuche mit Nietverbindungen. Versuchsreihe II: Zwischenfläche mit Bürste gereinigt, geölt und einmal rot gestrichen.

Flacheisen 10,0 × 2,3 cm, Laschen 10,0 × 1,4 cm; 3 Niete von 2,3 cm Durchmesser.

Textabbildung Bd. 324, S. 452
|453|
  • bei den Proben i und 5 dieser Reihe nur an den Apparaten 2, 3, 4, 5 und bei sämtlichen Proben der Reihe II an den Apparaten 1, 2, 5, 6 (Fig. 7).
  • b) An der Erweiterung der Stoßfuge und Dehnung der Laschen. Hierzu wurden den beiden innersten Nieten gegenüber auf einer Lasche (s. Fig. 8) die Strichmarken 3a und 4a und auf dem Flacheisen die Marken 3 und 4 angebracht und ihre Entfernungen bei jeder Laststufe gemessen. Aus den Aenderungen λ des Markenabstandes 3a–4a (Dehnung der Lasche) und λ1 des Abstandes 3–4 (Dehnung der Lasche + Verschiebung der beiden Flacheisen gegeneinander) berechnete sich die zu messende Gesamtverschiebung beider Flacheisen zu λ1 – λ.

2. Versuchsergebnisse.

Die Beobachtungen an den Zeigerapparaten wurden zu Schaulinien aufgetragen; als Beispiel sind die Linien zum Versuch mit Probe 10, Reihe I in Fig. 9 beigefügt. Sie zeigen in ihrem Verlauf zwei Knickpunkte, den ersten zwischen 10 und 20 t, den zweiten zwischen 40 und 50 t Belastung. Mit dem ersten fällt auch die erste wahrnehmbare Verschiebung λ1 – λ, gemessen an der Stoßfuge zusammen. Er kann daher als Beginn des Gleitens angesehen werden.

Die drei wesentlichen Belastungen, bei denen

  • a) noch kein Gleiten beobachtet wurde,
  • b) das Gleiten eintrat, und
  • c) der Bruch erfolgte,

sind in Tab. 1 und 2 zusammengestellt, und für beide Versuchsreihen in Fig. 10 zu Schaulinien aufgetragen.

Aus dem Verlauf der einzelnen Linien ergibt sich:

  • a) daß die Kniehebelnietung in beiden Reihen die höchsten Festigkeiten lieferte, während Hand- und Lufthammernietung nicht wesentlich voneinander verschieden waren.
  • b) Das Anbringen der Versenke hat den Gleitwiderstand und die Bruchfestigkeit nicht gesetzmäßig beeinflußt.
  • c) Die auf den Gleitflächen gestrichenen Proben (Reihe II) lieferten etwas geringere Bruchfestigkeiten, aber etwas größere Belastungen für den Beginn des Gleitens als die nur geölten (Reihe I). – Die Unterschiede sind aber nicht wesentlich.

Bei den mit Kniehebelnietung ausgeführten Proben sind bei Reihe I und Reihe II mit nur je einer Ausnahme die Flacheisen gerissen.

Bei den mit Handnietung ausgeführten Proben erfolgte der Bruch bei 9 von 12 Versuchen beider Reihen durch Abscheren der Niete.

Bei den mit Lufthammernietung ausgeführten Proben trat der Bruch bei Reihe I teils durch Abscheren der Niete, teils im Flacheisen ein; bei Reihe II wurden stets die Niete abgeschoren.

Groß-Licherfelde West, den 5. April 1909.

Königliches Materialprüfungsamt.

Direktor: gez. Rudeloff. Abteilungsvorsteher. In Vertretung: gez. Stock.

(L.S.)

Von den Versuchsergebnissen mögen die folgenden besonders hervorgehoben werden:

Der Beginn des Gleitens tritt sehr früh ein, ungefähr bei einer Belastung von 10–20 t; oder bei einer Beanspruchung von 540–1080 kg/qcm des Stabquerschnittes rund 400–800 kg/qcm der Scherfläche der Niete. Das weitere Gleiten wächst dann gleichmäßig mit erhöhter Belastung. Die Last von 40–50 t, bei der die Schaulinie (s. Fig. 9) infolge starken Gleitens fast wagerecht abbiegt und nach der keine nennenswerte Lastzunahme mehr stattfindet, entspricht einer Beanspruchung von 2160–2700 kg/qcm im Stabquerschnitt und einer solchen von 1600–2000 kg/qcm in den Scherflächen.

Textabbildung Bd. 324, S. 453

Die höchste erreichte Beanspruchung betrug für den Stabquerschnitt rd. 4000 kg/qcm; für den Nietquerschnitt = 2980 kg/qcm Scherfläche.

Aus den Versuchen Tabelle 1 und 2 geht hervor, daß der kegelförmige Ansatz keinen Einfluß auf die Haltbarkeit der Nietenverbindungen hat.

Textabbildung Bd. 324, S. 453

Die gewonnenen Zahlen stimmen für beide Nietsorten im Durchschnitt gut überein. Einzelne Werte, nach denen der Gleitbeginn außerordentlich früh stattgefunden |454| hatte, sind wahrscheinlich auf Zufälligkeiten zurückzuführen.

Die Mittelwerte ergeben, daß die Kniehebelnietung die festeste Verbindung geliefert hat; gering ist der Unterschied in der Haltbarkeit zwischen Lufthammer- und Handnietung; die letztere scheint gegen die Lufthammernietung an Güte zurückzustehen.

Ob das Güteverhältnis der verschiedenen Nietverfahren indessen den gewonnenen Zahlen genau entspricht, kann dahingestellt bleiben. Es ist zu bedenken, daß das Nieten der Versuchsstäbe mit der Hand erheblich schwieriger war, als die Nietung mit dem Kniehebel, denn die Schwingungen, denen der Stab bei Handnietung und bei Lufthammernietung ausgesetzt war, fielen bei Kniehebelnietung weg. Lufthammer- und Handnietung werden wahrscheinlich bessere Resultate ergeben, wenn es sich um schwere Versuchsstücke handelt, da das Gewicht der zu vernietenden Teile sicher einen großen Einfluß auf die Güte der Hand- und der Lufthammernietung ausübt.

(Schluß folgt.)

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