Festverbindungen

Festverbindungen sind mechanische Verbindungen, die zwischen zwei oder mehreren Bauteilen auftreten und eine Relativbewegung der Bauteile zueinander nahezu ausschließen. Durch eine Festverbindung werden Kräfte und Momente über die Verbindungsstelle übertragen, wodurch Strukturen oder Maschinen ihre Form behalten und Lasten weiterleiten können. Im Gegensatz zu Gelenkverbindungen, die Bewegungen um Achsen oder in Winkeln zulassen, zielen Festverbindungen darauf ab, Bewegungen zu verhindern oder stark zu begrenzen. In der Praxis sind Festverbindungen oft nicht ideal starr, ihre Steifigkeit ergibt sich aus dem Zusammenwirken von Kontaktflächen, Vorlast, Reibung und Werkstoffsteifigkeit.

Zu Festverbindungen zählen verschiedene Typen: Schweißverbindungen, Klebeverbindungen, Verpressungen (Spannungen durch Passung), Schraubverbindungen mit Vorspannung, sowie historische oder spezielle Verbindungen wie Verschraubungen mit Passungen und Riegel. Rivierte bzw. butt joints in der Vergangenheit waren ebenfalls festwirkende Verbindungen; moderne Konstruktionen bevorzugen je nach Anforderung vorwiegend schweiß- oder klebeverankte Lösungen oder hoch vorbelastete Schraubverbindungen.

Die Festigkeit und Steifigkeit einer Festverbindung hängen von Geometrie, Werkstoffen, Fertigungstoleranzen und Betriebsbedingungen ab. In der Analyse werden Festverbindungen oft als starr angenommen, insbesondere wenn die Verbindung eine zentrale Rolle in der Tragstruktur spielt. Alternative Modelle verwenden semirige oder verformungsabhängige Verbindungen, um realistische Verformungen und Lastübertragungen abzubilden.

Wichtige Aspekte bei der Planung sind Tragfähigkeit, Ermüdung, Temperaturausdehnung, Korrosion und Sicherheit gegen Lockerung oder Versagen der Verbindung. Festverbindungen ermöglichen kompakte, steife Bauweisen, erfordern jedoch sorgfältige Auslegung und Fertigung, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten.