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Tragverhalten von geschweißten Bauteilen aus Stahlguss unter Berücksichtigung von Imperfektionen und Eigenspannungen

Tragverhalten von geschweißten Bauteilen aus Stahlguss unter Berücksichtigung von Imperfektionen und Eigenspannungen
Ansprechpartner:

Max Spannaus

Förderung:DVS-Forschung, AIF, BMWi
Starttermin:

04/2013

Endtermin:

10/2015

Tragverhalten von geschweissten Bauteilen aus Stahlguss unter Beruecksichtigung von Imperfektionen und Eigenspannungen

Kurzbeschreibung:

Räumliche Tragstrukturen mit komplexen Anschlüssen werden seit einigen Jahren im modernen Hoch- und Brückenbau aber auch im Maschinen- und Anlagenbau verstärkt durch den Einsatz von Stahlgussbauteilen realisiert. Die rechnerische Traglast dieser Bauteile ist an die späteren Ausführungsqualität (zulässige Imperfektionen) gekoppelt. D.h. schon in der Planungs- und Berechnungsphase muss der Konstrukteur die angestrebte Gütestufe des Bauteils festlegen. Da es derzeit keine systematischen Untersuchungen zum Einfluss von Lage, Größe und Kerbschärfe von Imperfektionen auf das Tragverhalten von Stahlgussbauteilen gibt, werden meist zu hohe und damit kostenintensive Anforderungen an die Ausführungsqualitäten gestellt.
Zusätzlich stellen die nationalen und europäischen bauaufsichtlichen Regelungen ein Hemmnis für die Anwendung von Stahlgussbauteilen als Verbindungselement dar. Die Vorgaben der DIN EN 1993-1-1 lassen die Bauweise entweder gar nicht oder in Deutschland (NAD) nur eingeschränkt für das Bemessungsverfahren elastisch-elastisch (E-E) zu. Die Ausnutzung plastischer Querschnittsreserven (E-P) oder plastischer Systemreserven (P-P) ist nicht zulässig, obwohl eine Vielzahl an Bauteilversuchen zeigt, dass die nach den technischen Regeln für Stahlgussbauteile hergestellten Gussstücke auch im geschweißten Zustand eine hervorragende Bruchdehnung aufweisen. Die Realisierung von geschweißten Stahlgusskonstruktionen unter Berücksichtigung plastischer Querschnitts- oder Systemreserven ist somit in Deutschland nur mit einer aufwendigen und teuren Zustimmung im Einzelfall möglich.
Das Hauptziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung einer fundierten Grundlage für die plastische Bemessung von geschweißten Bauteilen aus Stahlguss. Die Beschreibung des elastischen und insbesondere des plastischen Tragverhaltens soll hierbei auf der bestehenden Einteilung der Gussbauteile in Gütestufen erfolgen. Von maßgebender Bedeutung für das Tragverhalten geschweißter Konstruktionen ist der Bereich nahe der Schweißnaht. Deshalb stellt die Untersuchung des Einflusses des Schweißprozesses (Gefahr der Bauteilversprödung durch die Entstehung von mehrachsigen Eigenspannungen und auf Grund erhöhter Härten) in Kombination mit geometrischen Imperfektionen oder Ungänzen aus dem Gießprozess einen weiteren Schwerpunkt dar.
Die Ergebnisse dieses Forschungsprojektes werden die ungenügenden Kenntnisse über das Tragverhalten von geschweißten Gussbauteilen maßgebend erweitern.

 

Projektbeschreibung (PDF)

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