DASt Richtlinie 022. DASt Richtlinie 022. Erstellen der Richtlinie: DASt Richtlinie 022: Feuerverzinken von tragenden. von Stahlbauteilen

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1 : Feuerverzinken von tragenden Stahlbauteilen Entwurf 09. März 2009 Voraussichtliche Veröffentlichung März/April 2009 Dr. Thomas Happle Erstellen der Richtlinie: Deutscher Ausschuss für Stahlbau (DASt) Auftrag durch Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) Beteiligte: DIBt, Hochschulen, Forschungsinstitute, Stahlhersteller, DStV, Stahlbauer, IVF, GAV, Verzinker, EGGA Leitung: Prof. Sedlacek (RWTH Aachen) 1 2 Zielstellung: DASt Richtlinie behandelt Maßnahmen, mit denen Einbußen der Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit durch Rissbildung beim Feuerverzinken verhindert werden sollen. Berücksichtigung von Konstruktion, Fertigung, Werkstoff und Verzinkung Aufbau der DASt Richtlinie: Hauptteil: Anforderungen Vereinfachter Nachweis Anlagen: Anlage 1: Ermittlung der Vergleichsdehnungsbeanspruchbarkeit (Bruchdehnungen) von Baustählen im flüssigen Zinkbad Anlage 2: Überwachung der chemischen Zusammensetzung von Zinkbädern Anlage 3: Zerstörungsfreie Prüfung verzinkter Bauteile Anlage 4: Rechnerischer Nachweis gegen Rissbildung beim Feuerverzinken Anlage 5: Muster einer Bestellspezifikation für das Feuerverzinken von Stahlbauteilen 3 4

2 Hauptteil Inhaltsverzeichnis 1. Anwendungsbereich 2. Normative Verweisungen 3. Begriffe 4. Anforderungen 4.1 Grundsätzliche Anforderungen an verzinkte Stahlbauteile 4.2 Nachweis zur Erfüllung der grundsätzlichen Anforderungen Grundsätzliches Vereinfachter Nachweis gegen Rissbildung beim Feuerverzinken 4.3 Lieferbedingungen für Stahlbauteile an den Verzinkerbetrieb 4.4 Anforderungen an die Vorbehandlung vor dem Feuerverzinken 4.5 Anforderungen an das Zinkbad 4.6 Anforderungen an das Tauchen ins Zinkbad 4.7 Prüfung nach dem Verzinken 5. Übereinstimmungsnachweisverfahren 6. Literatur Anwendungsbereich (Abschnitt 1): Feuerverzinken von tragenden vorgefertigten Stahlbauteilen (Bauprodukte gemäß Bauregelliste). Stahlbauteile, die nach DIN oder DIN EN 1993 und DIN EN bemessen und gefertigt sind. An Planer, Hersteller und Verzinker gerichtet. Für Stahlsorten S235, S355, S420, S450 und S460 nach DIN EN gültig. DIN T1 Stahlbauten Bemessung und Konstruktion DIN T7 Stahlbauten Ausführung und Herstellerqualifikation DIN EN 1993 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten DIN EN 1090 Herstellung und Errichtung von Stahlbauten Technische Anorderungen 5 6 Grundsätzliche Anforderungen (Abschnitt 4.1): Tragende zu verzinkende Bauteile sind so zu konstruieren, fertigen und zu verzinken, dass ihre Eigenschaften durch den Verzinkungsprozess nicht so verändert werden, insbesondere durch Rissbildung, dass sie den Tragfähigkeitsanforderungen, die beim Entwurf und der Bemessung gelten, nicht mehr genügen. Die Einhaltung der Vorgaben der DASt Richtlinie ist sicherzustellen. DASt Richtlinie berücksichtigt: Tragwerksplanung Halbzeuge Konstruktive Gestaltung und Fertigung Vorbereitungen vor dem Eintauchen im Zinkbad Zinkbad und Tauchprozess Prüfung nach dem Verzinken 7 8

3 Nachweise Grundsätzliches (Abschnitt 4.2.1): Um die Gefahr von Rissbildung beim Verzinken zu minimieren, ist nachzuweisen, dass in den beiden Bemessungssituationen Eintauchen der Stahlkonstruktion in das Zinkbad Verweilen der Stahlkonstruktion im Zinkbad die Bemessungswerte der Dehnungsbeanspruchung E einschließlich der Eigendehnung in der Stahlkonstruktion die der jeweiligen Bemessungssituation zugeordneten Bemessungswerte der Dehnungsbeanspruchungbarkeit R (Bruchdehnung) nicht überschreiten. Konkret: Einwirkung < Widerstand kein Riss (Dehnung < Bruchdehnung) 9 Nachweis kann vereinfacht ohne Berechnung nach Abschnitt durchgeführt werden, wenn folgende Anforderungen / Bedingungen erfüllt sind: Planung, Halbzeug, konstruktive Gestaltung und Fertigung der Stahlkonstruktion entsprechen Abschnitt 4.3 Vorbehandlung der Stahlkonstruktion vor dem Feuerverzinken entspricht Abschnitt 4.4 Zinkbad entspricht Abschnitt 4.5 Tauchgeschwindigkeit erfüllt Abschnitt 4.6 Prüfung nach dem Verzinken erfolgt nach Abschnitt Vereinfachter Nachweis (Abschnitt 4.2.2): Regelung der Zuständigkeiten für die Parameter, die die Beanspruchung (Einwirkung) und die Beanspruchbarkeit (Widerstand) der Stahlkonstruktion beim Feuerverzinken bestimmen: Zuständigkeiten des Stahlbauers entsprechend der Abschnitte und 4.3 Zuständigkeiten des Verzinkers entsprechend der Abschnitte 4.4 bis 4.7 und 5 11 Auftraggeber: Stahlbauer (Technisches Büro, Statiker, Statische Bemessung der Konstruktion) Trägerreihe (bei Walzprofilen) Trägerhöhe h Effektive Erzeugnisdicke t ref Stahlfestigkeit und zähigkeit Konstruktive Detailausbildung Auftragnehmer: Verzinker (Definierte Prozessparameter, ÜZ-Verfahren) Allgemeine Beratung des Auftraggebers Vorbehandlungsbäder Zinkschmelzenzusammensetzung Eintauchgeschwindigkeit, Haltezeit Prüfung nach dem Verzinken Zuständigkeiten von Stahlbauer und Verzinker (Tabelle 1: Parameter für den Nachweis zur Vermeidung von Rissen in verzinkten Bauteilen) 12

4 Begrifflichkeiten (Einstufung) des vereinfachten Nachweises: Konstruktionsklasse I, II, III Detailklasse A, B, C Vorherrschende Erzeugnisdicke Vertrauenswahrscheinlichkeit / Vertrauenszone Stahlbauseitig ist die Einstufung der zu verzinkenden Konstruktion vorzunehmen: im Hinblick auf die Beanspruchung beim Eintauchen maßgebend: Konstruktionsklasse I, II, III Detailklasse A, B, C für die Beanspruchbarkeit beim Verweilen im Zinkbad maßgebend: Vorherrschende Erzeugnisdicke

5 A A A A B B 19 20

6 C Komponentenmethode: Bei komplexen Bauteilen mit mehreren Details ist nach der Komponentenmethode zu verfahren. Die Klasse des ungünstigsten Details darf als repräsentativ für das gesamt Bauteil angesehen werden Dickenklasse: Vorherrschende Erzeugnisdicke maßgebend z.b. beim Träger mit Kopfplatte die Flanschdicke des Trägers und nicht die Kopfplatte Referenzwert der Erzeugnisdicke t ref t ref 30 mm kein Nachweis erforderlich t ref > 30 mm Nachweis erforderlich; Nachweis durch: Beschränkung der Verweildauer im Zinkbad oder Verfahrensprüfung 23 24

7 Vertrauenswahrscheinlichkeit: Wahrscheinlichkeit zur Vermeidung der Rissbildung beim Verzinken durch: Erfüllen der Grundanforderungen Für das Eintauchen ist das Zusammenwirken von Konstruktionsklasse und Detailklasse hinsichtlich der Vertrauenswahrscheinlichkeit in 3 Vertrauenszonen gegliedert: Vertrauenszone 1 Vertrauenszone 2 Vertrauenszone Vertrauenszonen: In der Vertrauenszone 1 sind nur Sichtprüfungen erforderlich. In der Vertrauenszone 2 sind zusätzlich stichprobenartige Prüfungen mit dem MT-Verfahren erforderlich (nach Vereinbarung, mindestens aber ein Detail der maßgebenden Detailklasse pro Lieferlos) In der Vertrauenszone 3 sind zusätzlich systematische Prüfungen mit dem MT-Verfahren erforderlich (nach Vereinbarung, mindestens aber ein Detail aller vorkommenden Detailtypen der Detailklasse C pro Lieferlos) 27 28

8 Lieferbedingungen für Stahlbauteile an den Verzinkerbetrieb (Abschnitt 4.3): Bedingungen der Bemessungsnormen DIN oder DIN EN 1993 sind zu erfüllen. Bedingungen der Ausführungsnormen DIN Teil 7 oder DIN EN 1090 sind zu erfüllen. Zusätzliche Bedingungen sind zu berücksichtigen bei: Planung Halbzeuge Konstruktive Gestaltung und Fertigung Planung: Tragwerksplanung muss berücksichtigen: DIN EN ISO 1461 Zinküberzüge (Stückverzinken) DIN EN ISO Zink- und Aluminiumüberzüge (Korrosionsschutz, Korrosivitätskategorien, feuerverzinkungsgerechte Gestaltung etc.) Materialbestellung und Fertigung des zu verzinkenden Bauteils: Einhaltung der Abschnitte 4.2 und 4.3 Bestellspezifikation an Verzinker: Angaben über Material unter Beachtung der Abschnitte 4.2 und 4.3 Nachweis über eine rissfreie Verzinkung (Vorgaben zur Einhaltung der DASt Richtlinie durch Stahlbauer und Verzinker) Bestellspezifikation für den Verzinker Halbzeuge: Zusatzbedingungen für das Bestellen des Halbzeugs: Hinweis auf Verzinkung nach DASt Richtlinie. Mindest-Bruchzähigkeit nach DIN EN 1993 des Erzeugnisses, an dem Schweißnähte angeordnet werden sollen; mit Einschränkung von JR nach Abschnitt 4.2. Frei von rissähnlichen Fehlern der Oberfläche nach DIN EN (Zulässigkeit von Oberflächenunregelmäßigkeiten für Bleche und Langprodukte). Festlegungen des Kaltumformgrades pl bei Halbzeugen (z.b. kaltgeformte Hohlprofile). Der Kaltumformgrad ist anzuzeigen. Glühen wird empfohlen. 31 Konstruktive Gestaltung und Fertigung der Bauteile: Grundsätze für konstruktive Gestaltung und Fertigung der Bauteile gemäß Tabelle 7 sind einzuhalten: Verzinkungsgerechtes Konstruieren Reduzierung von Dehnungen und Spannungen Optimierung von Schnittflächen (z.b. durch thermisches Schneiden) durch Reduzierung von Härte, Risse, Oberflächenrauhigkeit etc. Kaltumformung Bei Kaltumformung bei der Fertigung vor dem Feuerverzinken ist: der Kaltumformgrad anzuzeigen. Dehnungsgrenzen = t/2r aus den zulässigen Radien R gemäß Bemessungsnormen einhalten. Glühen wird empfohlen. Bei fachgerechter Kaltumformung pl < 2% kann auf das Glühen verzichtet werden. 32

9 Zuständigkeiten des Feuerverzinkers: entsprechend der Abschnitte 4.4 bis 4.7 und 5 Anforderungen an die Vorbehandlung vor dem Feuerverzinken (Abschnitt 4.4): Überprüfung der Bestellspezifikation gemäß DASt Richtlinie Spezifikation des Auftraggebers und besondere Anforderungen? Überprüfung der zu verzinkenden Bauteile auf feuerverzinkungsrelevante Voraussetzungen Verunreinigungen, Anhängemöglichkeiten, Zufluss- und Entlüftungsöffnungen Vorbehandlung entsprechend DIN EN ISO 1461 Entfetten (alkalisch oder sauer) und Spülen Beizen (bei Aufhärtungen > 340HV sollte Beizzeit 30 min. nicht überschreiten, ggf. Strahlen) Spülen Fluxen zur Feinreinigung und Erhöhung der Benetzungsfähigkeit mit Salzgehalt über 400 g/l und geringem Eisengehalt (Nachweis des Salzgehaltes) Trocknen an Luft oder im Ofen Vorwärmtemperatur wird für vereinfachten Nachweis mit 20 C vorausgesetzt Anforderungen an das Zinkbad (Abschnitt 4.5): Standardzinkschmelze (Zinkbadklasse 1) wird für vereinfachten Nachweis vorausgesetzt. kann für alle Konstruktionsklassen genutzt werden. Zinkbadzusammensetzung ist anhand von Analysen nach dem Prüfverfahren nach Anlage 2 auf Übereinstimmung mit Tabelle 8 (Standardschmelze) zu prüfen

10 Anforderungen an das Tauchen ins Zinkbad (Abschnitt 4.6): Tauchprozess mit Eintauchen, Verweilen und Auftauchen muss Bedingungen entsprechend den Berechnungsvoraussetzungen einhalten. Eintauchen möglichst rasch und im steilen Winkel (um Eigenspannungen über Querschnittshöhe aus Temperaturunterschieden klein zu halten). Mindestabsenkgeschwindigkeit des Kranhakens wird für vereinfachtes Verfahren mit 0,8 m/min vorausgesetzt. Verweilzeit bis zum Herausziehen so kurz wie nötig. Prüfung nach dem Verzinken (Abschnitt 4.7): Sichtkontrolle im Hinblick auf erkennbare Risse. Prüfprotokoll durch Prüfer zu unterzeichnen. Rissprüfungen nach Anlage 3 an: potentiellen Rissstellen gemäß Tabelle 4 (Details mit geplanten Prüfungen) und Stellen mit Verdachtsmomenten aus Sichtprüfung. Umfang der Rissprüfung entsprechend der Vertrauenszone. Im Falle von Rissen ist unter Hinzuziehung des Tragwerkplaners die weitere Vorgehensweise und die Sanierungsmöglichkeit abzustimmen Übereinstimmungsnachweisverfahren (Abschnitt 5): Übereinstimmungsnachweisverfahren für tragende feuerverzinkte Stahlbauteile nach ÜZ Verfahren : Fremdüberwachung durch anerkannte Zertifizierungsstelle Regelmäßige Überwachung Übereinstimmungszertifikat Bestätigung der Übereinstimmung der feuerverzinkten Stahlbauteile mit den Bestimmungen der DASt Richtlinie Kennzeichnung der feuerverzinkten Stahlbauteile mit Übereinstimmungszeichen (Ü Zeichen) Anlage 5: Muster einer Bestellspezifikation für das Feuerverzinken von Stahlbauteilen Angaben zum Auftraggeber und Auftragnehmer Beschreibung der Konstruktion (Bauteil, Bauteilhöhe, vorherrschende Blechdicke, Werkstoff etc.) Einstufung der Konstruktion (Konstruktions-, Detailund Dickenklasse) Vorgaben für Feuerverzinkung Durchzuführende MT-Prüfungen Bestätigung der Übereinstimmung mit der DASt Richtlinie Ggf. Prüfprotokoll für MT-Prüfung 39 40

11 Rechtliche Stellung der DASt Richtlinie: hat Normcharakter. Anerkennung des Hauptteils mit vereinfachtem Nachweisverfahren durch DIBt bereits erfolgt. Anlage 4 mit Rechnerischem Nachweis gegen Rissbildung beim Feuerverzinken: noch in Diskussion. Veröffentlichung als Entwurf im März/April Nach Veröffentlichung Stand der Technik. Kontinuierliche Umsetzung der Forderungen bis zur Veröffentlichung in Bauregelliste Veröffentlichung durch DIBt in Bauregelliste voraussichtlich Ende Vollständige Umsetzung der Anforderungen nach Veröffentlichung in Bauregelliste: Bauprodukte dürfen nur noch entsprechend der DASt Richtlinie 022 in D in Verkehr gebracht werden. Einhaltung muss durch Planer und Stahlbauer bestätigt werden. Einhaltung muss durch Feuerverzinker bestätigt werden. ÜZ Verfahren greift. Zusammenfassung: Anwendungsbereich der Richtlinie ist das Feuerverzinken von tragenden vorgefertigten Stahlbauteilen. DASt Richtlinie hat Normcharakter. DASt Richtlinie ist für Bauprodukte gemäß Bauregelliste zwingend anzuwenden. Vereinfachter Nachweis definiert die Vertrauenswahrscheinlichkeit für Rissfreiheit

12 bringt einen höheren Sicherheitsstandard als vor der Problematik der Rissbildung durch LMAC. bringt eine praxisgerechte Regelung für Stahlbauer und Feuerverzinker. Ergebnis: Sichere feuerverzinkte Stahlkonstruktionen für die Zukunft