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Die Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen beschränkt sich in den derzeitigen Normen im Brückenbau lediglich auf den Kerbfall sowie die Spannungsschwingbreite und ist unabhängig von der Streckgrenze. Die Anwendung von höherfesten Stählen in Schweißkonstruktionen bringt somit bei hohen Ermüdungsbeanspruchungen vielfach keine Vorteile. Insbesondere durch die Anwendung der Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung besteht die Möglichkeit die Ermüdungsfestigkeit von Schweißkonstruktionen, speziell aus höherfesten Stählen, wirkungsvoll zu verbessern. Im Bauwesen ist der Einsatz der Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung allerdings noch sehr begrenzt, da die gegenwärtig gültigen Normen sowie die zukünftigen europäischen Normen bisher keine Möglichkeit bieten, die Vorteile dieser Verfahren bei der Tragwerksbemessung auszunutzen.
Der Schwerpunkt dieses Forschungsvorhabens liegt bei der Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen aus höherfesten Stählen durch die Anwendung von Schweißnahtnachbehandlungsverfahren. Im Rahmen einer Parameterstudie im Straßenverbundbrückenbau konnte aufgezeigt werden, dass eine effektive Anwendung von höherfesten Stählen durch den lokal begrenzten Einsatz von Nachbehandlungsverfahren an kritischen Konstruktionsdetails erreicht werden kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens kamen die Nachbehandlungsverfahren WIG Aufschmelzen sowie das bisher noch wenig bekannte Nachbehandlungsverfahren "Ultrasonic Impact Treatment" (UIT) zur Anwendung. Durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Klein- und Großprüfkörpern konnte am Konstruktionsdetail der aufgeschweißten Quersteife die Wirksamkeit beider Verfahren zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit nachgewiesen werden.
Dabei stellte sich bei der höherfesten Stahlsorte S690 das UIT-Verfahren als effektiver heraus. Die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit war dabei teilweise so hoch, dass sich die Bruchausgangsstellen ins Grundmaterial verlagerten. In experimentellen Untersuchungen an Trägern konnte im Weiteren die Effektivität der UIT-Behandlung auch in Bauteilen und bei hohen Mittelspannungen nachgewiesen werden. Auf Grundlage einer systematischen Auswertung bereits vorhandener Versuchsreihen konnten die bestehenden Regelungen zur Beurteilung der Ermüdungssicherheit für das im Schweißzustand belassene Konstruktionsdetail der Quersteife sowie die bestehenden Empfehlungen für die Anwendung des Nachbehandlungsverfahrens WIG Aufschmelzen
bestätigt werden. Darüber hinaus konnte auf Basis der eigenen experimentellen
und numerischen Untersuchungen ein Bemessungsvorschlag nach dem Nennspannungskonzept für die Anwendung des UIT-Verfahrens am Konstruktionsdetail der Quersteife abgeleitet werden.
Durch die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens besteht die Möglichkeit höherfeste Baustähle in ermüdungsbeanspruchten Schweißkonstruktionen mittels einer lokal begrenzten Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit an kritischen Konstruktionsdetails effektiv und wirtschaftlich einzusetzen. Dadurch ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Marktchancen des Stahlbaus gegenüber anderen Bauweisen.
Einband des Forschungsberichtes P 620
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Korrektur im Titel:
Effizienter Stahlbau aus höherfesten Stählen unter Ermüdungsbeanspruchung
Criteria of this press release:
Construction / architecture, Materials sciences
transregional, national
Research results, Transfer of Science or Research
German
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