P 1020 – Praxisgerechte Schweißverbindungen von höherfesten Stählen – Weiterentwicklung der Bemessungsregeln und Verfahrensoptimierungen unter Berücksichtigung des Verformungsvermögens

40,00 zzgl. MwSt

ISBN: 978-3-946885-80-1 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1020 – Praxisgerechte Schweißverbindungen von höherfesten Stählen – Weiterentwicklung der Bemessungsregeln und Verfahrensoptimierungen unter Berücksichtigung des Verformungsvermögens

Durch verschiedene Restrektionen in der Bemessung und Ausführung von Stahl- und Anlagenbauten ist ein wirtschaftlicher Einsatz von höherfesten Baustählen in diesem Bereich nur eingeschränkt möglich. Das Ziel des  Forschungsvorhabens war daher die Schaffung von Grundlagen, die zu einer deutlichen Verbesserung der Einsatzbedingungen höherfester Stähle in Schweißverbindungen führen. Die Notwendigkeit zur Verbesserung der technischen Regeln für die Bemessung und Ausführung ergab sich aus einer Vielzahl von weiteren Gründen. So sind die zulässigen Schweißnahtspannungen von Matching- und Overmatching-Verbindungen für viele Verbindungsformen und Kombinationen aus Grund- und Schweißzusatzwerkstoff zu konservativ festgelegt. Der Korrelationsbeiwert βw wurde für den ungünstigsten Fall festgelegt, bei dem Flankenkehlnähte auf Parallelschub beansprucht werden. Für einen großen Anteil der  Schweißverbindungen ist es aber nicht erforderlich, dass die Festigkeit des Grundwerkstoffes erreicht oder gar überschritten wird. Dies gilt zum Beispiel für Halsnähte geschweißter I- und Kastenprofile, gelenkige Stirnplattenanschlüsse,  Stumpfstöße in Bereichen geringer Beanspruchung und für viele weitere Fälle.
Zur Erreichung der Forschungsziele wurden die mechanischen Eigenschaften von Schweißnähten mit einem neu entwickelten Kleinteilversuch systematisch untersucht. Zudem wurde der Einfluss des schweißbedingten Energieeintrages auf das  Umwandlungsverhalten und die mechanischen Eigenschaften von höherfesten Stählen unterschiedlicher Herstellungsverfahren und Stahlgüten analysiert. Durch die Kenntnis über den Einfluss der Fertigungsparameter ist es möglich, auf die jeweiligen Stähle und geforderten Schweißnahteigenschaften gezielt, durch die Wahl eines geeigneten Matching-Szenarios, der Schweißzusätze und Prozessparameter, einzugehen. Damit wird eine Grundlage geschaffen,  Schweißkonstruktionen aus höherfesten Stählen wirtschaftlicher und mit einer höheren Prozesssicherheit zu fertigen. Für die Entwicklung eines zeitgemäßen Bemessungsmodells wurden umfangreiche experimentelle und numerische  Untersuchungen durchgeführt. Dem neuen Bemessungsmodell liegt eine systematische Trennung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht und der konstruktionsbedingten Anforderungen an diese zugrunde. Im Rahmen der  Untersuchungen wurden Flankenkehlnähte von Überlappstößen, Stirnkehlnähte von Kreuzstößen sowie durchgeschweißte und nichtdurchgeschweißte Stumpfstöße verschiedener Schweißzusätze und Fertigungsparameter untersucht. Durch die Berücksichtigung der tatsächlichen Eigenschaften der Schweißnähte in Abhängigkeit des Schweißzusatzes und der Abkühlzeit t8/5 sowie der Verbindungsform können wirtschaftlichere Schweißnahttragfähigkeiten erzielt werden. Durch eine wirtschaftlichere Bemessung  lassen sich Schweißnahtvolumina und ggf. Blechdicken erheblich reduzieren, was zu einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Schweißkonstruktionen höherfester Stähle führt.

Veröffentlichung:
Mai 2020

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. R. Stroetmann, Dipl.-Ing. T. Kästner, Dipl.-Ing. L. Werner, Dr.-Ing. A. Hälsig, Dipl.-Ing. S. Neyka, Dr.-Ing. M. Kusch, Prof. Dr. P. Mayr