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Spröder Anriss an den Rändern von gestanzten Nietlöchern
Weiterentwicklung der Analysemethoden zur Bewertung der Sprödbruchneigung alter Baustähle (MatEnUm-1)
Drittmittelprojekt

Dr.-Ing. Lars Sieber

Prof. Dr.-Ing. Holger Flederer
Prof. Dr.-Ing. Gudrun Lange

Zahlreiche Stahltragwerke des 19. und des frühen 20. Jahrhunderts werden noch heute genutzt, obgleich sie ihre geplante Nutzungsdauer deutlich überschritten haben. Aus wirtschaftlichen und oft auch denkmalpflegerischen Gründen besteht ein großes Interesse, die sichere Nutzung dieser Bauwerke auch weiterhin zu ermöglichen.
Angesichts verschiedener Schadensfälle bei Altstahlkonstruktionen spielt neben der Tragsicherheit von Bauteilen und Verbindungen die Frage der Sprödbruchsicherheit eine wesentliche Rolle. Die in DIN EN 1993-1-10 geregelten Nachweise zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung sind für alte Flussstahl­konstruk­tionen mit Lochschwächungen durch Niet- und Schraubenverbindungen nicht geeignet.

Im Rahmen verschiedener Forschungsvorhaben wurden vom Antragsteller zusammen mit dessen Kooperationspartnern bereits experimentelle und rechnerische Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten gelochter Bauteile aus alten Flussstählen durchgeführt. Wesentlicher Bestandteil waren umfangreiche Werkstoffanalysen zur Ermittlung der bruchmechanischen Zähigkeit. Es wurde eine Differenzierung der Flussstähle in unterschiedliche Werkstoffgüten vorgeschlagen. Zur Verifizierung dieser Güte­einteilung werden zusätzliche bruchmechanische Untersuchungen an alten Baustählen durchgeführt. Die Untersuchungen werden von metallografischen Analysen begleitet. Dabei wird der Einfluss der Feinkörnigkeit sowie des Gehaltes nichtmetallischer Einschlüsse auf die Werkstoffzähigkeit quantifiziert.

Wie Gefügeuntersuchungen an Flussstahlproben mit gestanzten Loch- und Bauteilrändern gezeigt haben, führen die damit verbun­dene Kaltverfestigung und Reckalterung zu einer deutlichen Festigkeits­steigerung in den betreffenden Randzonen. Der unmittelbare Einfluss der Verfestigung auf die Bruchlast und das Anreißverhalten der Bauteile werden an Schlüsselloch-Proben untersucht. Versuchsbegleitend werden numerische Berechnungen für die experimentell untersuchten Prüfkörper durchgeführt, um die Beanspruchung am Lochrand zum Zeitpunkt des Anreißens der verfestigten Randzone zu bestimmen.


SMWK

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, TU Dresden

01.04.2017 bis 31.12.2017