Kurzfassung
Bei dynamisch beanspruchten Stahlkonstruktionen wird meist der Ermüdungsnachweis maßgebend. Erhöhte Betriebsbelastungen und Leichtbauaspekte erfordern den Einsatz immer höherfesterer Stähle. Regelwerke geben Kerbfälle für den Ermüdungsnachweis an, die unabhängig von der Werkstofffestigkeit sind, sodass der Einsatz hochfester Stähle keine Vorteile bei diesen Konstruktionen hat. Durch den Einsatz von HFH-Verfahren kann die Ermüdungsfestigkeit geschweißter Verbindungen erhöht und das Potential hochfester Stähle genutzt werden. Die Antragsteller haben dafür die DASt-Richtlinie 026 erarbeitet, die die Ermüdungsbemessung von Kerbdetails aus den Stahlsorten S235 bis S700 regelt. Die Erweiterung auf Stähle bis S960 steht noch aus und geometrische Imperfektionen außerhalb der Bewertungsgruppe B in ISO 5817 sind bislang nicht geregelt.
Vorhabensziel ist die Erweiterung der DASt-Richtlinie 026 auf höchstfeste Stähle bis S960 und die gezielte Untersuchung des Einflusses von geometrischen Fertigungsimperfektionen auf die Ermüdungsfestigkeit HFH-behandelter Schweißnähte.
Zur Erreichung dieser Ziele erfolgen experimentelle Untersuchungen an Konstruktionsdetails mit und ohne Imperfektionen. Zudem werden verschiedene Imperfektionen in Kombination numerisch untersucht und erfasst.
Bisherige Untersuchungen an Stählen bis S700 zeigen eine zunehmende Effektivität der HFH-Verfahren mit steigender Werkstoffstreckgrenze. Anhand der geplanten Untersuchungen wird der Ermüdungsfestigkeitszuwachs für Stähle im Bereich von S700 bis S960 quantifiziert und die DASt-Richtlinie auf höchstfeste Stähle erweitert. Zudem werden die Bemessungsempfehlungen hinsichtlich des Imperfektionseinflusses abgesichert und die Ermüdungsfestigkeit in Abhängigkeit der Ausprägung geometrischer Imperfektionen über eine Berechnungsformel erfasst. KMUs profitieren durch die wirtschaftlichere Konstruktion und Bemessung ermüdungsbeanspruchter Tragwerke, die durch den effektiven Einsatz höchstfester Stähle ermöglicht wird.
Beteiligte Forschungsstellen
Universität Stuttgart
Institut für Konstruktion und Entwurf
Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Lisa-Marie Gölz, M.Sc.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine
Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, Dr.-Ing. Philipp Weidner
Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Prof. Dr.-Ing. Wilko Flügge, Prof. Dr.-Ing. habil. Knuth-Michael Henkel
Projektförderung
FOSTA e.V. / AiF
Projektbeginn
01.01.2021