Die in Bauwerken mit zyklischen oder nicht vorwiegend ruhenden Beanspruchungen eingesetzten Schraubverbindungen werden gezielt vorgespannt, um die Beanspruchbarkeit und Steifigkeit der Anschlüsse zu erhöhen. Die bereits nach der Montage in den geschraubten Verbindungen auftretenden Vorspannkraftverluste sind idealerweise bei der Bemessung und Ausführung der Konstruktion realistisch abzuschätzen und implizit zu berücksichtigen, damit die rechnerisch angesetzte Vorspannkraft während der Nutzungsdauer des Bauwerks in der Verbindung verbleibt. Im Rahmen des IGF‐Forschungsvorhabens 18711 BG „Vorspannkraftverluste ermüdungsbeanspruchter vorgespannter Schraubverbindungen” wurden hierzu systematische Untersuchungen an vorgespannten geschraubten Verbindungen der Kategorien B/C und E nach DIN EN 1993‐1‐8 vom Institut für Metall‐ und Leichtbau der Universität Duisburg‐Essen (IML) in Kooperation mit der Fraunhofer‐Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik in Rostock (IGP) durchgeführt. Hierbei wurden Vorspannkraftverluste aus Setzen und infolge Ermüdungsbeanspruchung experimentell ermittelt und auf die geplante Lebensdauer logarithmisch extrapoliert. Die Untersuchungen erfolgten an M20‐Schraubengarnituren mit verschiedenen Verbindungsmitteln/Anziehverfahren sowie Klemmlängenverhältnissen und Oberflächenausführungen der Prüfteile.

This paper deals with the analytic gap during the microstructural examination of ferritic weld metals and points out which methods can be used to perform a meaningful evaluation of the weld metal microstructure. The designers of filler materials and the respective metallographs are provided with a tool to specifically search for weaknesses in the microstructural composition and invalidate them by alloying on the basis of their metallurgical context.

Die Blindniettechnik gilt als ein sehr schnelles und prozesssicheres Fügeverfahren. Blindniete werden überall dort eingesetzt, wo klassische Fügeverfahren, wie bspw. das Schweißen oder Schrauben, technologisch oder konstruktiv bedingt nicht eingesetzt werden können oder unwirtschaftlich sind. Zu den klassischen Anwendungsgebieten im Stahlleichtbau gehören die Befestigungen von Dach‐ und Wandverkleidungen. Darüber hinaus werden weitere Anwendungsfelder wie z. B. Hochregallager und Wohncontainer von der Blindniettechnik erobert. Leider bestehen seitens der Ausführung und Bemessung von Verbindungen mit Blindnieten im Stahlleichtbau für zuvor genannte Konstruktionen einige Hürden, sodass bislang immer auf einen bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweis zurückgegriffen werden muss. Dieser kann meist nur durch zeit‐ und kostenintensive Einzelfalluntersuchungen erlangt werden. Darüber hinaus ist die bestehende normative Regelung durch DIN EN 1993‐1‐3 sowie DIN EN 1090‐4 nach Meinung der Verfasser unzureichend, was einem breiteren Einsatz der Blindniettechnik momentan noch entgegensteht. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse aus systematischen Untersuchungen zur Abscher‐ und Lochleibungstragfähigkeit von Blindnieten und den damit hergestellten Verbindungen vorgestellt. Ziel der Untersuchungen war die Überprüfung und Erweiterung der im EC 3 bestehenden Bemessungs‐ und Ausführungsregeln für Blindnietverbindungen, um zukünftig einen rein rechnerischen Nachweis der DIN EN 1993‐1‐3 für querkraftbeanspruchte Blindnietverbindungen zu erlauben und somit den erforderlichen Aufwand für eine versuchsgestützte Bemessung zu reduzieren.

Wenn schubbeanspruchte Anschlüsse im Stahlbau Belastungen aus Schwingungen und/oder Lastumkehr ausgesetzt sind, kein Schlupf auftreten darf und auf der Baustelle gefügt werden muss, sind gleitfest vorgespannte Schraubverbindungen vorzusehen. Diese so genannten GV‐Verbindungen müssen mit hohem Herstellungsaufwand gefertigt werden, was auf die Reibflächenvorbehandlung zurückzuführen ist. Wird der Korrosionsschutz für die Stahlkonstruktion durch eine Feuerverzinkung gewährleistet, sind für die Reiboberflächen ohne aufwendige Nachbehandlung geringe Haftreibungszahlen festzustellen, die zudem stark in Abhängigkeit von der sich ausbildenden Zinkschicht schwanken. Vor diesem Hintergrund wurden in einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben Untersuchungen angestellt, die eine Erhöhung der Tragfähigkeit in GV‐Verbindungen durch den Einsatz von Klebstoff aufzeigen. Für die erhebliche Traglaststeigerung gegenüber den elementaren Fügeverfahren – Klebung oder GV‐Verbindung – ist bei der Verfahrenskombination, die im Weiteren als vorgespannte Hybridverbindung verstanden wird, die eingebrachte Vorspannkraft verantwortlich. Bei sorgfältiger Kombination beider Verfahren können die Einzeltragfähigkeiten in etwa addiert werden.

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Bei hochbeanspruchten Stahlkonstruktionen wie Windenergieanlagen oder Brücken ist der Einsatz höchstfester Baustähle interessant, allerdings wird bei diesen Bauwerken meist der Ermüdungsnachweis maßgebend. Die in den zu verwendenden Regelwerken angegebenen Kerbfälle sind unabhängig von der Werkstofffestigkeit, sodass der Einsatz hoch‐ oder höchstfester Stähle bei einer Dominanz des Betriebsfestigkeitsnachweises keine Vorteile bei diesen Konstruktionen bietet. Durch den Einsatz einer Schweißnahtnachbehandlung mit höherfrequenten Hämmerverfahren (HFH) kann die Ermüdungsfestigkeit geschweißter Verbindungen jedoch entscheidend erhöht werden. Dabei zeigen alle bisherigen Untersuchungen eine zunehmende Effektivität der HFH‐Verfahren mit steigender Werkstofffestigkeit. Die neue DASt‐Richtlinie 026 regelt die Ermüdungsbemessung von Kerbdetails aus den Stahlsorten S235–S700 für die Anwendung von HFH‐Verfahren. Die Erweiterung auf höchstfeste Stähle bis S960 steht noch aus. Ebenso ist der Umgang mit geometrischen Imperfektionen außerhalb der Grenzwerte der Schweißnahtbewertungsgruppe B gemäß ISO 5817 bislang nicht geregelt. Im laufenden AiF‐FOSTA‐Forschungsprojekt 21410 BG (P 1505) sollen die Grundlagen für eine Erweiterung der DASt‐Richtlinie 026 auf höchstfeste Stähle bis S960 gelegt und der Einfluss von erhöhten Fertigungsimperfektionen auf die Ermüdungsfestigkeit HFH‐behandelter Schweißnähte gezielt untersucht werden. Im Folgenden wird das Vorhaben vorgestellt und erste Projektergebnisse gezeigt.

Hydrogen-assisted cracking is a major challenge in underwater wet welding of high-strength steels with a carbon equivalent larger than 0.4 wt%. In dry welding processes, post-weld heat treatment can reduce the hardness in the heat-affected zone while simultaneously lowering the diffusible hydrogen concentration in the weldment. However, common heat treatments known from atmospheric welding under dry conditions are non-applicable in the wet environment. Induction heating could make a difference since the heat is generated directly in the workpiece. In the present study, the thermal input by using a commercial induction heating system under water was characterized first. Then, the effect of an additional induction heating was examined with respect to the resulting microstructure of weldments on structural steels with different strength and composition. Moreover, the diffusible hydrogen content in weld metal was analyzed by the carrier gas hot extraction method. Post-weld induction heating could reduce the diffusible hydrogen content by −34% in 30 m simulated water depth.

The design of slip‐resistant connections and fatigue loaded tension connections according to the categories B/C and E of EN 1993‐1‐8 relies on a specified preload level of the bolted connections which has to be ensured over the whole service life of the structure. However, it is well known that preload losses occur after tightening due to several reasons: e. g. setting effects, creep and cyclic loading. In order to ensure not only the operational safety but also the load bearing behaviour of preloaded bolted connections, those influencing factors have to be estimated and considered reasonably. For this reason, systematic investigations were carried out to determine the system reserves due to different tightening methods and preload losses. Herein, preload losses due to setting effects, creep and cyclic loading were experimentally determined, evaluated and extrapolated to the intended service life considering two clamping length ratios Zt/d ≈ 5 and Zt/d ≈ 2 as well as five surface conditions. Furthermore, different types of M20 bolting assemblies and tightening methods were used. The main findings and conclusions are presented and discussed in the paper. On this basis, a critical review of the current regulations and recommendations for improvements can be given. Besides all other interesting results, it could be shown that only the combined method turned out to possess enough system reserves (over 30 % in relation to the required preload level) for covering possible preload losses especially for coated surfaces for the service life of the structure.