Abstract:Der Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des ZUTECH‐Forschungsvorhabens FOSTA P815, das sich mit dem Ermüdungsverhalten von geschweißten K‐ und KK‐Knoten in Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten beschäftigt hat. Im Mittelpunkt des Beitrags stehen die experimentellen und numerischen Untersuchungen, die zu Planungs‐, Fertigungs‐ und Bemessungsempfehlungen für die Praxis zusammengefasst wurden.
Fatigue‐resistant trusses of circular hollow sections with thick‐walled chords. This paper… Show more
“… Beispiele für Stahlverbundbrücken mit a) räumlichen oder b) ebenen Fachwerkträgern aus unmittelbar verschweißten Rundhohlprofilen; realisierte Beispiele: c) Talbrücke St. Kilian, bei Schleusingen, mit ( γ = d 0 /2 t 0 = 2,5–12,2) und d) Brücke von Lanciau, Schweiz, mit ( γ = d 0 /2 t 0 = 5,59–6,99) Examples of steel composite bridges with a) spatial or b) planar trusses made of directly welded circular hollow sections; realised examples: c) viaduct of St. Kilian, near Schleusingen, and d) bridge of Lanciau, Switzerland Quelle: a) aus , b) aus Bove , c), d) freundlicherweise von Herrn B. Straetmans von Vallourec Deutschland GmbH zur Verfügung gestellt…”
Section: Introductionunclassified
“…Außerdem sind bei solch einer Ausführung keine Vorlaufzeiten erforderlich, die für die Planung und Herstellung von Gussformteilen angesetzt werden müssen. Eine Verkürzung der Planungs‐ und Ausführungsphase ist die Folge .…”
Section: Introductionunclassified
“…Diese lassen sich unter Praxisbedingungen aufgrund der komplexen Anschlussgeometrie auch nicht ganz vermeiden und sind derzeit durch eine zerstörungsfreie Prüfung nicht ohne Weiteres erkennbar. Bemerkenswerterweise traten in den Prüfkörpern der experimentellen Untersuchungen in ebensolche Unregelmäßigkeiten auf (Bild ), ein Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit war dabei jedoch nicht zu erkennen. Somit kann man davon ausgehen, dass bis zu einem gewissen Grad Schweißnahtunregelmäßigkeiten in Rundhohlprofilknoten belassen werden können, ohne dass kostenintensive Reparaturschweißungen erforderlich werden.…”
Section: Introductionunclassified
“… Nahtwurzel an a) der Kronenferse von Versuchskörper 13 und b) an der Kronenspitze von Versuchskörper 3 des Projekts Weld root on a) the crown heel of test specimen 13 and b) on the crown toe of test specimen 3 of the project Quelle: aus …”
Section: Introductionunclassified
“…für γ unterschritten, spricht man von dickwandigen Gurten. Im Forschungsvorhaben FOSTA P815 wurden zum ersten Mal systematisch Bemessungsregeln für Ermüdung von geschweißten Fachwerkknoten aus dickwandigen Rundhohlprofilen entwickelt. Diese Bemessungsregeln beruhen auf dem Strukturspannungskonzept , mit dem die Spannungskonzentration infolge des Geometriesprungs zutreffend erfasst werden kann.…”
Im Stahl‐ und Verbundbrückenbau, aber auch in der Anlagentechnik, bei Kranen oder im Offshore‐Bereich unterliegen Fachwerke aus Rundhohlprofilen mit geschweißten K‐Knoten und dickwandigen Gurten hoher Ermüdungsbeanspruchung. Für die Ermüdungsnachweise dieser Knoten fehlen bisher jedoch normative Regelungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des FOSTA‐Forschungsvorhabens P1163, das sich deshalb mit diesem Thema beschäftigt hat. Zwei wichtige Aspekte der jüngst abgeschlossenen Untersuchungen waren die Aufbereitung und Erweiterung normengerechter Nachweise auch für einen größeren Anwendungsbereich von Hohlprofilen mit d > 500 mm und die Entwicklung von praxisnahen Empfehlungen zur Ausführung und Qualitätssicherung der Schweißnahtgeometrie. Hierzu wurden Ermüdungsversuche an großformatigen Hohlprofilknoten (∅ 660 mm × 60 mm Gurte) und an K‐Knoten mit planmäßig eingebrachten Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie unterschiedlichen Nahtformen durchgeführt. Begleitet wurden diese Untersuchungen durch gezielte Ultraschallprüfungen mit Phased‐Array, die auch zur Entwicklung einer Prüfmethodik für die komplexe Schweißnahtgeometrie herangezogen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde schließlich ein Vorschlag für eine DASt‐Richtlinie erarbeitet, um die Ausführung von Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten in der Praxis zu fördern und einen Beitrag für die bauaufsichtliche Akzeptanz dieser Bauweise zu leisten.
“… Beispiele für Stahlverbundbrücken mit a) räumlichen oder b) ebenen Fachwerkträgern aus unmittelbar verschweißten Rundhohlprofilen; realisierte Beispiele: c) Talbrücke St. Kilian, bei Schleusingen, mit ( γ = d 0 /2 t 0 = 2,5–12,2) und d) Brücke von Lanciau, Schweiz, mit ( γ = d 0 /2 t 0 = 5,59–6,99) Examples of steel composite bridges with a) spatial or b) planar trusses made of directly welded circular hollow sections; realised examples: c) viaduct of St. Kilian, near Schleusingen, and d) bridge of Lanciau, Switzerland Quelle: a) aus , b) aus Bove , c), d) freundlicherweise von Herrn B. Straetmans von Vallourec Deutschland GmbH zur Verfügung gestellt…”
Section: Introductionunclassified
“…Außerdem sind bei solch einer Ausführung keine Vorlaufzeiten erforderlich, die für die Planung und Herstellung von Gussformteilen angesetzt werden müssen. Eine Verkürzung der Planungs‐ und Ausführungsphase ist die Folge .…”
Section: Introductionunclassified
“…Diese lassen sich unter Praxisbedingungen aufgrund der komplexen Anschlussgeometrie auch nicht ganz vermeiden und sind derzeit durch eine zerstörungsfreie Prüfung nicht ohne Weiteres erkennbar. Bemerkenswerterweise traten in den Prüfkörpern der experimentellen Untersuchungen in ebensolche Unregelmäßigkeiten auf (Bild ), ein Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit war dabei jedoch nicht zu erkennen. Somit kann man davon ausgehen, dass bis zu einem gewissen Grad Schweißnahtunregelmäßigkeiten in Rundhohlprofilknoten belassen werden können, ohne dass kostenintensive Reparaturschweißungen erforderlich werden.…”
Section: Introductionunclassified
“… Nahtwurzel an a) der Kronenferse von Versuchskörper 13 und b) an der Kronenspitze von Versuchskörper 3 des Projekts Weld root on a) the crown heel of test specimen 13 and b) on the crown toe of test specimen 3 of the project Quelle: aus …”
Section: Introductionunclassified
“…für γ unterschritten, spricht man von dickwandigen Gurten. Im Forschungsvorhaben FOSTA P815 wurden zum ersten Mal systematisch Bemessungsregeln für Ermüdung von geschweißten Fachwerkknoten aus dickwandigen Rundhohlprofilen entwickelt. Diese Bemessungsregeln beruhen auf dem Strukturspannungskonzept , mit dem die Spannungskonzentration infolge des Geometriesprungs zutreffend erfasst werden kann.…”
Im Stahl‐ und Verbundbrückenbau, aber auch in der Anlagentechnik, bei Kranen oder im Offshore‐Bereich unterliegen Fachwerke aus Rundhohlprofilen mit geschweißten K‐Knoten und dickwandigen Gurten hoher Ermüdungsbeanspruchung. Für die Ermüdungsnachweise dieser Knoten fehlen bisher jedoch normative Regelungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des FOSTA‐Forschungsvorhabens P1163, das sich deshalb mit diesem Thema beschäftigt hat. Zwei wichtige Aspekte der jüngst abgeschlossenen Untersuchungen waren die Aufbereitung und Erweiterung normengerechter Nachweise auch für einen größeren Anwendungsbereich von Hohlprofilen mit d > 500 mm und die Entwicklung von praxisnahen Empfehlungen zur Ausführung und Qualitätssicherung der Schweißnahtgeometrie. Hierzu wurden Ermüdungsversuche an großformatigen Hohlprofilknoten (∅ 660 mm × 60 mm Gurte) und an K‐Knoten mit planmäßig eingebrachten Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie unterschiedlichen Nahtformen durchgeführt. Begleitet wurden diese Untersuchungen durch gezielte Ultraschallprüfungen mit Phased‐Array, die auch zur Entwicklung einer Prüfmethodik für die komplexe Schweißnahtgeometrie herangezogen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde schließlich ein Vorschlag für eine DASt‐Richtlinie erarbeitet, um die Ausführung von Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten in der Praxis zu fördern und einen Beitrag für die bauaufsichtliche Akzeptanz dieser Bauweise zu leisten.
The fatigue strength according to EN 1993‐1‐9 and other recommendations for the design of steel structures are generally determined by fatigue tests. Because of cost and time reasons fatigue tests are usually performed on small‐scale specimens. However, test results gained on these specimens with smaller dimensions cannot cover the influence of a possible size‐effect on the fatigue strength. For the transfer of the fatigue strength to real structures with larger dimensions and larger wall thicknesses additional large‐scale fatigue tests are required. At the University of Applied Sciences Munich, several large‐scale fatigue tests on thick walled circular hollow sections with welded K‐joints were performed in recent years. The large‐scale fatigue tests had dimensions similar real structures with lengths up to 18 m, weights up to overall 17 tons and wall thicknesses up to 60 mm. Within this paper, the used test bench for the large‐scale fatigue tests is described and the results are discussed regarding the influence of the size effect.
Das erste höherfrequente Hämmerverfahren wurde von Dr. Efim Statnikov in Russland im Jahre 1972 entwickelt und diente zur Lebensdauerverlängerung von Schweißkonstruktion in der Marine. Das UIT-Verfahren beruht auf der Erzeugung mechanischer Impulse mit Hilfe von, auf die Schweißnahtgeometrie angepasster Stahlstifte, die durch harmonische Ultraschallwellen (26 kHz) angeregt werden. Die durch die Stahlköpfe eingeleiteten Impulse erzeugen plastische Verformungen im Werkstück, die zur Reduktion von geometrischen Kerben sowie zu Druckeigenspannungen in den oberflächennahen Bereichen führen. Erst nach der Wende im Jahre 1994 haben amerikanische Investoren zusammen mit Dr. Statnikov die Applied Ultrasonics in Birmingham gegründet. Die Ultrasonic Impact Treatment (kurz UIT) Technologie sollte nun weltweit vertrieben werden. Über die ersten Versuche in Europa im Jahre 2004 hat Herr Gerster von der Firma Thyssen Steel Ergebnisse von Schwingversuchen an dem Werkstoff S1100QL erfahren und war kurz danach in Amerika zur Schulung über diese Technologie. Da bis heute noch laut Eurocode die Ermüdungsfestigkeit bei Schweißkonstruktionen unabhängig von der Festigkeit des Stahles ist, interessierte er sich als Mobilkranbauer besonders an der Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit beim Einsatz von hochfesten Feinkornstählen durch eine einfache, reproduzierbare Schweißnahtnachbehandlung zur Steigerung der Lebensdauer. Um diese neue Technologie wissenschaftlich zu untermauern, beantragte Frau Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann noch im gleichen Jahr 2004 am Institut für Konstruktion und Entwurf als erste Universität in Deutschland, das Forschungsvorhaben P 620 [4] zusammen mit der MFPA Bauhaus-Universität Weimar mit dem Titel: "Effizienter Stahlbau an höherfesten Stählen unter Ermüdungsbeanspruchung" [4]. Sehr früh erkannte Frau Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann das Potenzial des Höherfrequenten Hämmerns, das in Deutschland nun als HFH und international als High Frequency Mechanical Impact (kurz HFMI) bezeichnet wird. Unter Ihrer Federführung wurden beginnend in 2004 bis heute zahlreiche Forschungsvorhaben über diese Thematik durchgeführt. Als Alternative zu dem relativ teuren UIT-Verfahren wurde im Rahmen des Forschungsprojekts "REFRESH" [9] ein pneumatisch wirkendes HFH Verfahren das sogenannte High Frequency Impact Treatment (kurz HiFIT) entwickelt und getestet. Im Jahre 2008 wurde aufgrund der guten Ergebnisse beim Projekt "REFRESH" [9] mit dem neuentwickelten HiFIT vom bisherigen UIT Team die Pneumatic Impact Treatment (kurz PIT) Technologie als kostengünstigere Alternative entwickelt und kurz danach die PITEC GmbH gegründet, die die Herstellung und den Vertrieb des PIT Gerätes aufgenommen hat. 155 https://doi.org/10.1002/cepa.579 wileyonlinelibrary.com/journal/cepa
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