Kerbfalleinstufung von HFH-nachbehandelten höchstfesten Baustählen unter Berücksichtigung geometrischer Fertigungsimperfektionen

Problemstellung

Da die Ermüdungsfestigkeit geschweißter Verbindungen unabhängig von der Werkstoff­festigkeit ist, kann durch die Verwendung höherfester Stähle häufig kein Vorteil hinsichtlich der Auslegung ermüdungsbeanspruchter Konstruktionen erzielt werden. Des Weiteren steigt bei einer Reduktion der Blechdicken, wie sie die Verwendung höherfester Stähle prinzipiell ermöglicht, der Einfluss geometrischer Fertigungsimperfektionen, die gegebenenfalls kostenintensive Nacharbeiten erforderlich machen. Eine Möglichkeit, die Lebensdauer von geschweißten Konstruktionen unter wechselnder Beanspruchung zu erhöhen und die Vorteile höher- und höchstfester Stähle auch bei Ermüdungsbeanspruchung zu nutzen, stellt die Schweißnahtnachbehandlung mittels höherfrequenter Hämmerverfahren (HFH) dar. Die Anwendbarkeit dieser Verfahren im bauaufsichtlich geregelten Bereich ist gemäß DASt-Richtlinie 026 derzeit jedoch nur für Stähle eines limitierten Festigkeitsbereich und ohne Berücksichtigung fertigungstechnischer Imperfektionen möglich.

Zielstellung und Lösungsweg

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erweiterung der DASt-Richtlinie 026: Zum einen soll der werkstoffliche Geltungsbereich der Richtlinie hinsichtlich höherfester Stähle erweitert werden, zum anderen soll auch die Ausprägung der fertigungstypischen geometrischen Imperfektionen Kantenversatz und Winkelverzug Berücksichtigung in der Richtlinie finden. Zur Ableitung entsprechender Bemessungsgrundlagen werden am Karlsruher Institut für Technologie und dem Institut für Konstruktion und Entwurf der Universität Stuttgart Schwingfestigkeitsversuche an Prüfkörpern aus höherfesten Stählen durchgeführt. Ergänzend werden am Fraunhofer IGP Prüfkörper aus normal- und höherfesten Stählen mit gezielt eingestelltem Kantenversatz und Winkelverzug hergestellt, welche ebenfalls Schwingfestigkeitsversuchen unterzogen werden.

Nutzen

Die Erweiterung des Geltungsbereichs der DASt-Richtlinie 026 soll den Einsatz höherfrequenter Hämmerverfahren auch an höherfesten Stählen ermöglichen sowie höherfrequente Hämmerverfahren als schwingfestigkeitsverbessernde Reparatur­maßnahme an Konstruktionen mit fertigungstypischen Imperfektionen etablieren. Die Leichtbaupotentiale höherfester Stähle sollen auf dieser Basis auch bei ermüdungsbeanspruchten, geschweißten Konstruktionen im bauaufsichtlich geregelten Bereich nutzbar gemacht werden.