W. Meinhold, BAW Karlsruhe / Max Spannaus, Universität Karlsruhe Klassifizierung stahlwasserbaulicher Kerbdetails

Ähnliche Dokumente
FuE-Abschlussbericht Klassifizierung stahlwasserbautypischer Kerbdetails A

Ermüdungsverhalten kranbautypischer Details aus ultrahochfesten Stählen unter Berücksichtigung des höherfrequenten Hämmerns

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.: Geschraubter Kopfplattenstoß Gleitfeste Verbindung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit

STAHLBAU 1. Name:... Matr. Nr.:...

FEM-Modellbildung und -Berechnung von Kehlnähten

Klausur Stahlbau März 2016 Konstruktion WS 15/16 50 min / 50 Pkt.

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

Sammy Zein El Dine (Autor) Ermüdungssicherheit der Schweißnähte an Ringflanschverbindungen in turmartigen Stahlbauten

Fachhochschule München Diplom- und Masterarbeiten

11. DASt-Forschungskolloquium Stahlbau

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

Zusammenfassung des DIBt-Forschungsvorhabens ZP /06 Experimentelle Ermittlung von Wöhlerlinien großer Schrauben

Feuerverzinken im Stahl- und Verbundbrückenbau Neue Forschungsergebnisse machen den Weg frei

Gutachtliche Stellungnahme Nr GAS01-A de-01 zu den Prüfberichten / /2 und /3

Brandsichere Befestigung für Flucht- und Rettungswege: Statische Berechnung oder praktische Brandprüfung?

F&E Projekt Warme Kante

Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) Büro- und Verwaltungsgebäude. Technische Qualität Technische Ausführung Wärme- und Tauwasserschutz

BERECHNUNGSNORMEN BRÜCKENBAU

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

Betriebsfestigkeit eines Achterbahnfahrzeuges

Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB) Neubau Unterrichtsgebäude Technische Qualität Technische Ausführung Wärme- und Tauwasserschutz

INHALTSVERZEICHNIS. Symbole...XI. Teil I: Konstruktion und Bemessung 1. EINLEITUNG ANWENDUNG VON HOHLPROFILEN IM STAHLBAU...

4. Der Berechnungsprozess

Herrn Dipl.-Ing. Gerhard Gröger möchte ich für die langjährige Weiterentwicklung des Programms GWSTATIK meinen Dank sagen.

Monate Präop Tabelle 20: Verteilung der NYHA-Klassen in Gruppe 1 (alle Patienten)

Gutachtliche Stellungnahme Nr zu Systemprüfbericht /2 und

Lochbleche. Lochbleche werden aus feuerverzinkten Stahlblechen

Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau - Ergänzende Regelungen zu DIN EN

Ermüdungsfestigkeit feuerverzinkter HV-Schrauben mit sehr großem Durchmesser

Hydraulischer Nachweis für bestehende Entwässerungssysteme; Hinweise zur Sanierung überlasteter Kanalnetze

Extreme Biegung von Federstahldrähten

Entwicklung und Stand der Grundbau-Normen aus europäischer und deutscher Sicht. Dr.-Ing. B. Schuppener

Gutachtliche Stellungnahme vom 20. Juli 2010

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

46 A Auflagernachweis Stahlbau

Publikation des LIW Rosenheim. Einfluss von unterschiedlichen Sprossenkonstruktionen auf den Wärmedurchgang von Fenstern

Statische Berechnung

Gutachtliche Stellungnahme /1 vom 17. April 2007

Über das Ermüdungsverhalten von Konstruktionen aus Duplex-Stahl

Schriftenreihe des Instituts fur Stahlbau der Universitat Hannover. Heft 23. Alexander Heise. Anschliisse von Stahlbauteilen an Brandwande

Dieses Kapitel vermittelt:

Intumeszierende Stahl- Brandschutzbeschichtungen oder Heißbemessung? Betrachtungen aus der Praxis

Nachweis Luftdurchlässigkeit

Gutachtliche Stellungnahme Nr /1 zum Zusammenfassenden Prüfbericht vom 4. Oktober 2010

Deutscher Ausschuß für Stahlbau

Untersuchungen zur Gruppen- und Mannschaftstaktik 546

Statische Berechnungen zur Ermittlung der Nutzzüge für 20-kV-Mittelspannungsmaste aus Holz

Ermüdungsfestigkeit von Schrauben

BDZ - MERKBLATT. Unterdeckplatten aus Holzfaserdämmplatten

Vorwort. Leipzig, im Dezember Fran Dehn, Klaus Holschemacher, Nguyen Viet Tue (Herausgeber der Schriftenreihe "Innovationen im Bauwesen")

3D - Modellierung. Arne Theß. Proseminar Computergraphik TU Dresden

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

Erfahrungen bei der Nachrechnung von Stahl- und Verbundbrücken

Nachweis Luftdurchlässigkeit von Durchführungen von Bedienteilen für Rollläden

Nichtrealistische Darstellung von Gebirgen mit OpenGL

Prof. Dr. Martina Zimmermann Schadensanalyse WW. Vorlesung Schadensanalyse. Einfluss der Betriebsbeanspruchungen

Nachweis Energieeinsparung und Wärmeschutz

Lebensdauerprognose für die Tragstrukturen von Offshore- Windenergieanlagen. geschweißte Verbindungen

bis 2012 ab Winter 2014/15 derzeit 29. Österreichischer Stahlbautag 6./7. Juni 2013, Perchtoldsdorf bei Wien

DBV-Merkblatt. Stahlfaserbeton

BERECHNUNGSNORMEN BRÜCKENBAU

1.1 Motivation und Zielsetzung Aufbau der Arbeit Stahlfaserbeton im konstruktiven Ingenieurbau 7

Nachweis Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient

Einfluss bei der Planung

Frischbetondruck bei Verwendung von Selbstverdichtendem Beton

Nachweis Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten

Gerätetechnisches Praktikum: Leichtbau

Auswirkungen mechanischer Nachbehandlung auf die Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen

Glasbau-Praxis. Konstruktion und Bemessung. ~uwerk

Stahlbau 1. Name:... Matr. Nr.:...

Ergänzenden Informationen zur Kellersanierung

5. Statistische Auswertung

Haustür, einflügelig, nach innen oder außen öffnend. geschlossen und verriegelt (in Hauptfalle und Nebenfallen)

WAHRNEHMUNG UND NACHWEIS NIEDRIGER ELEKTRISCHER LEISTUNG. FernUniversität Universitätsstrasse 1 D Hagen, GERMANY. 1.

M7: die sieben Managementwerkzeuge

Belastungsmessungen am 3-Ring-System eines Sprungfallschirms

Gemeinde Saarwellingen Schlossplatz Saarwellingen Per Mail. Stuttgart, 26. Februar 2015

Anwendung der. Glasbemessungsnorm. Herausgeber: I.Auflage Bundesinnungsverband des DIN Glaserhandwerks

Typenstatische Berechnung für GH Gerberverbinder Typ 3

Industrieverband für Bausysteme im Metallleichtbau. Ihr starker Partner für einen starken Baustoff. Bauphysik. Schallschutz im Stahlleichtbau 4.

FEM Beullasten, Zylinder unter Außendruck

Luft- und Raumfahrt. Luft- und Raumfahrt. Aerolastik Nurflügel. Startseite > Referenzen > Luft- und Raumfahrt. English. Raumfahrt

S Holzbalken (mit U-Profil-Verstärkung)

Inhaltsverzeichnis. 1 Konstruieren mit Glas Materialgerechtes Konstruieren Materialeigenschaften Konstruktive Grundlagen 17

Untersuchung zur Gleichwertigkeit des LOVIBOND CSB vario Küvettentest mit dem Hach * CSB Küvettentest

Ministerium für Schule und Weiterbildung des Landes NRW. Ergebnisse der Vergleichsarbeiten (VERA) für das Land Nordrhein-Westfalen im Jahr 2005

Entwicklung der Eurocodes (Stand: )

EC3 Seminar Teil 3 1/6 Ausnutzung plastischer Reserven im Querschnitt

Festverglasung mit zusätzlicher Glashalteleistenabdichtung

Nachhaltigkeitsanalysen von Brückenbauwerken Erfolgreich agieren durch Integration gesamtwirtschaftlicher Effekte und des Lebenszyklusgedanken

Änderungen beim U-Wert von Vorhangfassaden

Möglichkeiten der FEM Simulation. Druckguss. Merkmale der Druckguss-Simulation für verschiedene Werkstoffe:

Wir sind für Sie der Ansprechpartner, wenn es sich um Festigkeitsnachweise und -analysen dreht.

neu: STEINEL AKTIVELEMENTE GmbH Für Werkzeuge in Bestform.

Amtsblatt der Freien Hansestadt Bremen

Thema 6: Grundfragen und Einzelprobleme der Prüfung des Lageberichts im deutschen Bilanzrecht

Numerische Analyse verschiedener Wärmeleitstrukturen für thermische Energiespeicher mit Phasenwechselmaterial

Inhaltsbezogene Kompetenzen Arithmetik/Algebra mit Zahlen und Symbolen umgehen Rechnen mit rationalen Zahlen

Technische Universität Darmstadt

Transkript:

W. Meinhold, BAW Karlsruhe / Max Spannaus, Universität Karlsruhe Klassifizierung stahlwasserbaulicher Kerbdetails 1 Problemstellung und Ziel Wegen aufgetretener Rissschäden haben in den zurückliegenden Jahren Problemstellungen der Ermüdungsfestigkeit für die Bemessung und Konstruktion geschweißter Stahlwasserbaukonstruktionen eine zunehmende, für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung letztlich auch kostenmäßige Bedeutung erlangt. Bekannt ist, dass konstruktions- und fertigungsbedingte Kerbwirkungen die entscheidende Ursache von Ermüdungsrissen in geschweißten Konstruktionen bilden. Im Regelwerk sind einige Kerbdetails nicht erfasst bzw. anhand der Darstellung nicht eindeutig zuordnungsfähig. Eine ältere, geschweißte, jedoch noch nicht schadhafte Riegelkonstruktion eines Hubtores zeigt Bild 1. Bild 1: Typische Kerbfallsituation im Druckgurt-Bereich (Gurtkreuze) eines älteren geschweißten Riegeltors Bei Ertüchtigungsmaßnahmen, Ersatzinvestitionen oder beim Entwurf neuer Verschlusskonstruktionen kann es bei bestimmten Konstruktionsdetails zur Fehleinschätzung vorliegender oder konstruktiv gewählter Kerbfallsituationen kommen. Der Nachweis ausreichender Ermüdungsfestigkeit dieser Tragwerksdetails kann aus diesem Grunde nicht oder nicht korrekt geführt werden. In einigen Fällen kann es auch zu einer zu ungünstigen Einschätzung der vorliegenden Kerbfallsituation kommen, so dass Ertüchtigungsbedarf angezeigt wird, der ggf. vermeidbar wäre. Ziel des FuE-Vorhabens war es deshalb, zwei stahlwasserbautypische Konstruktionsformen, die bisher nicht Bestandteil des verfügbaren Regelwerks sind bzw. gemäß Regelwerk nicht eindeutig zugeordnet werden können, numerisch und experimentell zu untersuchen. Im Ergebnis von Dauerschwingversuchen waren für die beiden ausgewählten stahlwasserbautypischen Konstruktionsformen kerbfallabhängige normierte Wöhler-Kennlinien aufzustellen. Die so definierten neuen Kerbfallklassen sollen beim Ermüdungsnachweis unter Verwendung der Nennspannungsschwingbreiten für entsprechende Stahlwasserbauten genutzt werden. Seite 19

2 Untersuchungsmethoden Die theoretischen und experimentellen Untersuchungen übernahm die Universität Karlsruhe; zur Unterstützung der Arbeiten wurde unter der Schirmherrschaft der Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) ein projektbegleitender Arbeitskreis (AK P 589) gebildet. Nach der Festlegung möglichst praxisbezogener Querschnittswerte im Bereich der ausgewählten Kerbdetails (Bild 2) erfolgte im Rahmen einer F-E-Parameterstudie zunächst die Untersuchung des Einflusses der Breiten- und Wanddickenverhältnisse der Bleche auf den zu berücksichtigenden Spannungskonzentrationsfaktor (SCF). Bild 3 zeigt am Beispiel des Kerbdetails 1 die Lage numerisch ermittelter Spannungskonzentrationen. Bild 2: FE-Modell der Probekörper für den Bauteilversuch, Kerbdetail 1 und 2 Bild 3: FEM-Ausschnitt Kerbdetail 1 (Lage von Spannungskonzentrationen) Seite 20

In einem weiteren Schritt wurden von den bei der Projektrealisierung mitwirkenden Stahlbaufirmen für die Konstruktionsdetails verschiedene Probekörper hergestellt. Diese wurden schließlich bei der Universität Karlsruhe im Dauerschwingversuch geprüft. Die experimentellen Untersuchungen bestanden aus jeweils einem großmaßstäblichen Bauteilversuch (Bild 4) und aus der zusätzlichen Untersuchung von für beide Kerbdetails angefertigten Kleinprobekörpern (Bild 5), deren Geometrien anhand der Bauteilversuche und durch die vorangegangenen F-E- Berechnungen optimiert worden waren. Bild 4: Bauteilversuch Kerbdetail 1 und Lastbild für die Bauteilversuche Bild 5: Kleinprobekörper Kerbdetail 1 und 2 3 Ergebnisse der Untersuchungen Die im Vorfeld aufgestellte numerische Untersuchung zur Auswirkung des Breiten- und Wanddickenverhältnisses auf den Spannungskonzentrationsfaktor ergab, dass der Einfluss nur geringfügig ist. Die Dauerschwingversuche an den beiden großformatigen Probekörpern und an den anhand des Versagensbildes hergestellten Ausschnitts-Probekörpern konnten nach Überwindung einiger unvorhersehbaren Schwierigkeiten letztlich erfolgreich abgeschlossen werden. Seite 21

Auf der Grundlage der an der Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Technische Universität Karlsruhe, durchgeführten numerischen und experimentellen Untersuchungen wurden in der Folge für das Kerbdetail 1 (hinter dem Riegelgurt durchlaufender Vertikalträger-Gurt) und für das Kerbdetail 2 (auf den Riegelgurt aufgesetzter Vertikalträger-Gurt) kerbfallabhängige Wöhler-Kennlinien aufgestellt und es ließ sich eine erste Zuordnung zu Kerbklassen vornehmen. So wurde für das Kerbdetail 1 anhand der Bauteil- und Kleinprobenversuche eine Wöhlerkennlinie ermittelt, die der Kerbklasse Δσ c = 71 N/mm 2 zugeordnet werden kann (95%-Fraktile: Δσ c,95% = 77,5 N/mm 2, Steigung: m = 2,6 3,0; vgl. Bild 6), während eine Auswahl gemäß EC 3 (EN 1993-1-9) nur eine Zuordnung zur Kerbklasse Δσ c = 40 N/mm 2 (Detail ohne Nachbehandlung und Ausrundungsradius) bzw. gemäß GL-Kerbfallkatalog Δσ c = 50 N/mm 2 (t 2 0,7 t 1 ) zuließe. Ähnliches ergab sich für das Kerbdetail 2. Es zeigte sich jedoch, dass für eine ausreichende statistische Absicherung der Ergebnisse noch einige ergänzende Untersuchungen an Kleinprobekörpern vorgenommen werden sollten. Bild 6: Wöhlerlinie für Kerbdetail 1 (hinter dem Riegelgurt durchlaufender Vertikalträger-Gurt) Die im Rahmen des FuE-Projekts Klassifizierung stahlwasserbautypischer Kerbdetails gewonnenen Ergebnisse werden dabei helfen, die Lebensdauer bestehender Stahlwasserbauten und ermüdungsrelevant beanspruchte Tragwerksteile zukünftiger Verschlusskonstruktionen hinsichtlich ihres Ermüdungswiderstands besser beurteilen zu können. Letztlich konnten für beide Kerbdetails kerbfallabhängige Wöhler-Kennlinien aufgestellt werden und es konnte eine Zuordnung zu Kerbklassen vorgenommen werden, die deutlich günstiger als im verfügbaren Regelwerk liegen. In Bild 7 ist für die bei Stahlwasserbauten typische, im Zeitfestigkeitsbereich liegende Lastspielzahl N = 500.000 ein Beispiel für die Erhöhung der ertragbaren Betriebssfestigkeitsspannung Δσ R durch Verbesserung der Detailkategorie von Δσ c = 50 N/mm 2 auf Δσ c = 71 N/mm 2 dargestellt. Im praktischen Fall wäre damit für ein ermüdungsrelevant beanspruchtes Bauteil eine entsprechend erhöhte rechnerische Lebensdauer nachweisbar. Seite 22

Bild 7: Betriebssfestigkeitsspannung Δσ R für Δσ c = 50 bzw. 71 N/mm 2 bei N = 500.000 Einige ergänzende, für die zusätzliche statistische Absicherung gedachte Untersuchungen werden ggf. noch im Rahmen eines fortführenden Themas abgehandelt. Seite 23