Knicktragfähigkeit und Eigenspannungen geschweißter Kastenprofile aus höherfesten Stählen
Knicktragfähigkeit und Eigenspannungen geschweißter Kastenprofile aus höherfesten Stählen
| Leitung: | Prof. Dr.-Ing. Richard Stroetmann |
|
Bearbeitung: |
Gerd Penner, M. Sc. |
| Laufzeit: | 01.01.2022 - 30.06.2025 |
| Forschungsvereinigung: | FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. |
| Projektnummer: | P 1588 |
| Finanzierung durch: | IGF - industrielle Gemeinschaftsforschung |
| IGF-Vorhaben-Nr.: | 03146/21 |
Die Knicktragfähigkeit von Stäben mit geschweißten Querschnitten aus höherfesten Stählen wird mit den Regeln der EN 1993-1-1 sowie der Folgenorm (derzeit prEN1993-1-1) nur unzureichend erfasst. Gründe hierfür sind fehlende Kenntnisse über die Eigenspannungen durch den Schweißprozess sowie die unzureichende experimentelle und strukturmechanische Validierung der Knicktragfähigkeit. Die vorliegenden Regeln wurden für Stähle bis S355 validiert, die zugrundeliegenden Eigenspannungsverteilungen stützen sich auf der ECCS-Publikation No. 22 von 1976 und dem dortigen Schrifttum. Die
Übertragung der Ergebnisse auf höherfeste Stähle ist im mittleren Schlankheitsbereich sehr konservativ. Durch eine realitätsnahe Bewertung können die Tragfähigkeiten zum Teil um mehr als 25 % gesteigert werden, was den kmU im Stahlbau zugute kommt.
Im Rahmen des Vorhabens sollen realitätsnahe Eigenspannungsverteilungen von geschweißten Kastenprofilen unter Berücksichtigung der signifikanten Parameter Energieeintrag durch den Schweißprozess, Querschnittsabmessungen und Festigkeit für Stähle S460 bis S960 bestimmt und die Knicktragfähigkeit experimentell und strukturmechanisch untersucht werden. Die Ergebnisse münden in eine Neubewertung der Knicklinienzuordnung von Druckstäben (EN1993-1-1 und -1-12) und in normierte Eigenspannungsverteilungen für strukturmechanische Berechnungen (EN1993-1-14).
Es sind experimentelle Versuchsserien zur Bestimmung der Eigenspannungen und der Knicktragfähigkeit geplant. Durch ergänzende Schweißstruktursimulationen und numerische Traglastuntersuchungen (GMNIA) wird der praxisrelevante Parameterraum erschlossen, um eine differenzierte Bewertung der Eigenspannungen und Knicklinienzuordnungen vornehmen zu können. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens leisten einen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz der Stahlbauweise. Sie liefern grundlegende Erkenntnisse über die wesentlichen Einflussparameter auf die Höhe und Verteilung der Eigenspannungen.