Kurzfassung
Um einen wirtschaftlichen, zukunftsorientierten und ressourcenschonenden Einsatz von höherfesten Stählen zu garantieren und zu forcieren, bedarf es der Entwicklung von zeitgemäßen Bemessungskonzepten für Mischverbindungen aus hochfesten und normalfesten Stählen im Stahlbau. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung erweiterter Stahlbau-Bemessungsregeln für geschweißte Verbindungen höherfester Stähle. Das betrifft zum einen Stumpfnähte, die infolge der Ausbildung einer weichen Zone im Nahtübergang versagen und somit nicht die volle Tragfähigkeit erreichen, als auch Kehlnähte, deren Bemessungskonzept nur bis S700 angewendet werden darf. Für den Nachweis im Stahlbau von Stumpfnähte, sind im EC3 Konzepte verankert, die inadäquat sind: bisher ist für die Bemessung einer Stumpfnaht der Querschnittsnachweis für das Bauteil mit der geringeren Stahlgüte zugrunde gelegt. Die europäische Diskussion um die Berücksichtigung der ggf. entstehenden weichen Zonen legt eine hohe pauschale Abminderung der Tragfähigkeit nahe. Für Stumpfnähte an Mischverbindungen kann der Norm kein konsistentes Nachweiskonzept entnommen werden, obwohl für die Anwendung höherfester Stähle Mischverbindungen essentiell sind. Das inzwischen für Kehlnähte höherfester Stähle angepasste Konzept beruht auf Forschungen nur für Stähle bis S700. Untersuchungen an Kehlnähte der Güte S960 fehlen bisher.
Am Ende des Vorhabens sollen bei der Bemessung die werkstofftechnischen Eigenschaften der Verbindung wie den eingesetzten Schweißzusatz ggf. auch der Einfluss der Geometrie berücksichtigt werden können. Es sollen Empfehlungen für KMU entwickelt werden bezüglich Schweißnahtvorbereitung sowie Energieeintrag beim Schweißen, die der Ausbildung eines negativ auf die Tragfähigkeit wirkenden Gefüges entgegenwirken. Durch experimentelle und numerische Analysen sollen für die Norm EN 1993-1-8 Bemessungskonzepte erarbeitet werden, die eine wirtschaftliche Bemessung von Mischverbindungen höherfester Stähle ermöglichen.
Beteiligte Forschungsstellen
Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf
(Prof. Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann, Mareike von Arnim, M. Sc.)
Technische Universität Ilmenau, Fakultät Maschinenbau, Fachgebiet Fertigungstechnik
(Prof. Dr.-Ing. habil. Jean Pierre Bergmann)
Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
(Prof. Dr.-Ing. Wilko Flügge)
Projektförderung
FOSTA e.V. / AiF
Projektlaufzeit
01.03.2020 – 31.08.2023