Navigation

 
 

StressPatches

Klebtechnische Ertüchtigung von Ermüdungsschäden für Konstruktionen des Stahlbaus

Prof. Dr.-Ing. Christian Schuler
Fakultät für Bauingenieurwesen


Ermüdungsbeanspruchung ist bei der Bemessung von Stahlbauteilen häufig eine große Herausforderung. Die Lebensdauer von zyklisch beanspruchten Konstruktionen des Stahlbaus, wie beispielsweise bei Brücken, Kranen, Förderanlagen, Masten oder Windenergieanlagen (WEA), bestimmt sich aus der Ermüdungsfestigkeit der verwendeten Konstruktionsdetails, die durch die sogenannten Kerbfälle klassifiziert wird. Die Bemessung basiert in der Regel auf Anwendung des Nennspannungskonzeptes, anhand der katalogisierten Ermüdungsfestigkeit Δσc für die spezifische Kerbfallklasse des Konstruktionsdetails.


Seit einigen Jahren treten jedoch vermehrt Schäden an durch Ermüdung beanspruchten Stahlbaukonstruktionen auf. Im nationalen Brückenbau zeigt sich dies u.a. durch eine zunehmende Verschlechterung der Zustandsnoten der Brückenbauwerke. Vor allem abweichende Bedingungen gegenüber der ursprünglichen Bemessung, wie einer Verlängerung der Betriebslaufzeit, sich ändernde äußere Bedingungen (erhöhtes Verkehrsaufkommen, erhöhte Güterverkehrsleistung) sowie fertigungs- oder ausführungsbedingte Fehler bei der Erstellung oder Ertüchtigung der Konstruktionen können an den genannten Tragstrukturen zu einer Überbeanspruchung und somit zu Schäden führen.


In den letzten Jahren wurden u.a. durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) einige Untersuchungen zu auftretenden Ermüdungsschäden und Möglichkeiten zur dauerhaften Ertüchtigung von Brückenbauteilen durchgeführt. Die Vielzahl an Untersuchungen zeigt die Notwendigkeit von neuen Sanierungskonzepten und -methoden im Rahmen der Bauwerkserhaltung.


Genau hier setzt dieses Forschungsvorhaben an: Es werden klebtechnische Konzepte zur dauerhaften Ertüchtigung und Bewertung von hochermüdungsbeanspruchten Kerbfällen des Stahlbaus entwickelt und auf ihre Machbarkeit untersucht, um das Spannungsniveau an den kritischen Stellen zu senken und somit die Lebensdauer der Konstruktionen zu verlängern.


Möglichkeiten der klebtechnischen Verstärkung unterschiedlicher Kerbfälle, Quelle: Prof. Dr.-Ing. Christian Schuler
Möglichkeiten der klebtechnischen Verstärkung unterschiedlicher Kerbfälle, Quelle: Prof. Dr.-Ing. Christian Schuler

Die Ertüchtigung mittels klebtechnischer Verfahren stellt aufgrund der homogenen Lastein- und Lastüberleitung eine alternative Lösungsmethode zu den konventionellen Verstärkungs- oder Instandsetzungsmethoden wie durch Schweißen und Schrauben dar ohne die Bestandsstruktur zu beeinflussen. Denn durch den Einsatz von schweißtechnischen Lösungen werden aufgrund der thermischen Einwirkungen erneut Kerben in das Gefüge eingebracht, welche wiederum Ausgangspunkt für eine Rissbildung darstellen. Bei geschraubten Verstärkungsvarianten wird neben der eingebrachten Kerbe der Querschnitt zusätzlich reduziert.


Laufzeit:
01.02.2018 - 31.07.2020


Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi


Projektträger:
Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., FOSTA


Universitäre Partner:

  • RWTH Aachen – Institut für Stahlbau
  • Technische Universität Braunschweig – Institut für Füge und Schweißtechnik


Industriepartner:

  • 3M Deutschland GmbH, Neuss
  • ArcelorMittal Europe - Long Products, Luxemburg
  • Clean-Lasersysteme GmbH, Herzogenrath
  • GIBmbH, Arnstorf
  • Henkel AG & Co. KGaA, Garching b. München
  • IB Grassl GmbH, München
  • IBUKO Ingenieurgemeinschaft, Weingarten
  • IFF GmbH, Ismaning
  • Ing-Büro Wolf, Weingarten
  • Kömmerling Chemische Fabrik GmbH, Pirmasens
  • Konecranes (Terex MHPS GmbH), Düsseldorf
  • Metallbau Ehard, Heideck
  • Pfitzner GmbH Stahl- und Metallbau, Kierspe
  • Sika Deutschland GmbH, Bad Urach
  • Stockmeier Urethanes GmbH & Co. KG, Lemgo
  • TÜV SÜD IS GmbH, München
  • Verrotec GmbH, Mainz
  • Bundesamt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach


Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Christian Schuler
Raum: F 405

Tel.: 089 1265-2696
Fax: 089 1265-2699

Profil >