
Das Forschungsvorhaben hatte das Ziel, entsprechend dem Stand der Technik verschiedene Prüfkonzepte vergleichend zu analysieren und aus den Ergebnissen eine praxisrelevante Versuchsmethodik zur sicheren Bewertung des …
Das Forschungsvorhaben hatte das Ziel, entsprechend dem Stand der Technik verschiedene Prüfkonzepte vergleichend zu analysieren und aus den Ergebnissen eine praxisrelevante Versuchsmethodik zur sicheren Bewertung des Crashverhaltens von geklebten und hybridgefügten Stahlblechverbindungen zu erarbeiten. Mit dieser Versuchsmethodik sollte dann das Crashverhalten von Stahlblechverbindungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher klebspezifischer Randbedingungen ermittelt werden. Als Grundlage für die Entwicklung einer einfachen Versuchsmethodik wurden umfangreiche Untersuchungen an unterschiedlichen Probenformen durchgeführt, um deren jeweilige Eignung für die Ermittlung von Crash-Kennwerten zur Vorhersage des Bauteilverhaltens zu ermitteln.
Die KSII-Schälzugprobe erwies sich als geeignet, Kennwerte unter schlagartiger Belastung mit Aussagekraft für das Bauteil zu ermitteln. Dies gilt insbesondere für Hybridverbindungen, bei denen das Kleben mit einem mechanischen Fügeverfahren bzw. dem Punktschwei ßen kombiniert wird. Zur Kennwertermittlung für den Fall einer schlagartigen Scherzugbelastung wurde eine einfach überlappte Zugscherprobe ausgewählt. Auf der Basis der Versuchsmethodik wurden in einem umfangreichen Prüfprogramm mehrere versuchs- und klebspezifische Parameter systematisch variiert, um ihren Einfluss auf das Verhalten der geklebten und hybridgefügten Verbindungen bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten zu untersuchen und Hinweise für die konstruktive Auslegung zu erhalten. Zum Einfluss der Prüfgeschwindigkeit wurde festgestellt, dass höhere Dehnraten zu einer Zunahme der Werkstoff-, Klebstoff- und Verbindungsfestigkeiten führen. Der Fügeteilwerkstoff hat nur dann einen großen Einfluss auf das Tragverhalten unter Schälzugbelastung, wenn eine plastische Verformung der Fügeteile auftritt. Im Unterschied zu den quasistatischen Versuchen zeigten die Schälzugversuche bei hoher Geschwindigkeit einen Anstieg der Maximalkraft mit der Blechdicke. Der Einfluss der Temperatur ist bei schlagartiger Belastung noch stärker ausgeprägt als im quasistatischen Fall und muss daher bei der Auslegung berücksichtigt werden. Eine mögliche Reduzierung der Verbindungsfestigkeit durch Alterung konnte unter schlagartiger Belastung in gleicher Größenordnung wie unter quasistatischer Belastung nachgewiesen werden. Zum Einfluss der Fügezonengeometrie wurde unter anderem ermittelt, dass unter quasistatischer wie auch schlagartiger Belastung eine Erhöhung der Fugenfüllung zu einer erhöhten Schälzugkraft führt. Der Einfluss einer geringen Variation der Klebschichtdicke auf die Zugscherfestigkeit kann dagegen vernachlässigt werden. Die Übertragbarkeit der Untersuchungen wurde durch begleitende Experimente an Z-Profilen sowie Realbauteilen umfassend verifiziert. Hier zeigte sich auch die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Klebstoffe im Vergleich zum konventionellen Punktschweißen. Durch die Kombination von Punktschweißen und Kleben konnte z. B. die bleibende Deformation einer B-Säule um mehr als 25% gegenüber den rein punktgeschweißten Referenzproben reduziert werden. Auch bei einer Verringerung der Schweißpunktanzahl auf ca. 45% der in der Serie eingesetzten Punkte lag die bleibende Deformation bei den kombiniert gefügten Proben noch um 20% niedriger als bei den rein punktgeschweißten B-Säulen. Bei den mit der KSII-Schälzugprobe ermittelten Kennwerten ergab sich unabhängig von der Variation der Prüfgeschwindigkeit, Fügeteilwerkstoffe, Blechdicke und Fügeteilwerkstoffbeschichtung eine einheitliche Reihenfolge der Bewertung der Klebstoffe. Diese Reihenfolge stimmt mit den Ergebnissen der Bauteilversuche überein. Somit stellt der im Projekt weiterentwickelte, kostengünstige Laborversuch an der Schälzugprobe eine effiziente Methode zur Beurteilung der Crashtauglichkeit von Klebstoffen dar, wenn das Klebschichtversagen im Bauteil durch schälende Belastung bestimmt wird. Mit der in diesem Projekt entwickelten Versuchsmethodik wurde die Grundlage für eine einheitliche Bewertung von hochfesten Klebstoffen für den Einsatz in crashbelasteten Stahlfeinblechstrukturen geschaffen. Die damit ermittelten Ergebnisse bilden schon jetzt eine umfangreiche Basis für die konstruktive Auslegung solcher Strukturen und die zukünftige Integration der FE-Simulation von geklebten Verbindungen unter Crashbelastung in den Entwicklungsprozess.

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Bei der Anpassung von alten geschwächten Mauerwerks- und Betonschornsteinen an einen modernen Betrieb mit wechselnden Beanspruchungen muß das Mauerwerksfutter in der Regel ersetzt werden. Dies kann besonders günstig und dauerhaft durch den Einbau eines Stahlrohrs erfolgen. Aufgabe des vorliegenden Forschungsvorhabens war die Erarbeitung wirklichkeitsnaher Grundlagen zur Bemessung und zur konstruktiven Ausbildung. Hierzu gehörten im einzelnen: - Freiheitsgrade der konstruktiven Ausbildung - Maßgebliche Bemessungskriterien - Bemessungsinstrumente - Zweckmäßigster Prozeß der konstruktiven Ausbildung - Praxisgerechte Fallstudien zum Bemessungsprozeß - Hinweise für die Praxis Im Ergebnis der Arbeiten wird gezeigt, wie die Gebrauchsfähigkeit, Tragfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Stahlinnenrohre zu steuern sind. Hierzu werden Hinweise auf folgende Fragen gegeben: - Rohrmaterial Thermische und chemische Beständigkeit - Fußausbildung Aufweitung im Zuführungsbereich - Innendämmung Auskleidung im Zuführungsbereich - Auflagerausbildung Durchmesser und Federsteifigkeiten - Führungsausbildung Anzahl, Höhenlage und Steifigkeiten - Wandstaffelung Verteilung der Blechdicken Mit den Untersuchungen stehen jetzt praxisorientierte Bemessungsmethoden für die Ausbildung von Stahlinnenrohren zur Verfügung. Auf dieser Grundalge lassen sich die jeweils zu bestimmenden Bauwerksmerkmale in einem Optimierungsprozeß festlegen. Die bei diesen Untersuchungen erarbeiteten praxisorientierten Grundlagen gehen über die einschlägigen bestehenden Regelungen hinaus. Das damit zur Verfügung stehende neue Rüstzeug zur Bemessung und konstruktiven Ausbildung von Stahlinnenrohren für die dauerhafte Sanierung von Industrieschornsteinen ist eine wertvolle Überzeugungs-, Entscheidungs- und Konstruktionshilfe für Betreiber, Tragwerksplaner und Fachfirmen. STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V. Veröffentlichung: 2001 Autoren: Dipl.-Ing. A. Harling, Prof. Dr.-Ing. P. Noakowski, Dipl.-Ing. M. Rost
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P 473 - Untersuchung der Einsetzbarkeit einer modifizierten UP-Dünndrahttechnologie zur Effektivitätssteigerung beim Schweißen von wärmeempfindlichen bzw. hochfesten Stählen im Schiffbau Autoren: U. Dilthey, T. Gräb, K. Willms Veröffentlichung: 2002
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In öffentlich geförderten Forschungsprogrammen ist oft eine grundsätzliche Fehlentwicklung zu beobachten: Sehr häufig wird nur eine einzige Werkstoffeigenschaft, nämlich das spezifische Gewicht, als zukunftsfähiges Kriterium angesehen. Diese einseitige Beurteilung ist nicht nur grob unvollständig, sondern mit Blick auf die dem Stahl eigenen Innovationspotentiale falsch. Die vorliegende Untersuchung als ein erster Zwischenbericht stellt in einer objektivierenden Betrachtung Stahl als vielseitigen, qualitativ hochwertigen, innovativen Werkstoff heraus und gibt umfassende Hinweise auf seine Vorteile im Vergleich zu anderen Werkstoffen. Bei den bauteilneutralen Werkstoffeigenschaften wird gezeigt, daß das Leichtbaupotential, das Energieabsorptionsvermögen, das Korrosionsverhalten und die Verschleißbeständigkeit von Stahl im Vergleich zu konkurrierenden metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen deutlich besser ausgeprägt ist. Für die Untersuchung der Werkstoffeigenschaften in der Weiterverarbeitung wurden eine Fülle von Forschungsergebnissen gerade zu den innovativen Werkstoffen ausgewertet. Das Ergebnis: Die Verarbeitung, insbesondere das Umformverhalten, die Möglichkeiten zum mechanischen Fügen und zum Kleben von Stahl, die Schweißeignung und letztlich die hervorragende Lackierfähigkeit von Stahloberflächen macht Stahl den Vergleichwerkstoffen deutlich überlegen. Im einzelnen sind Bauteileigenschaften aus unterschiedlichen Werkstoffen miteinander verglichen worden. Die betrachteten Beispiele für Pkw-Räder, Schutzplanken, Rohre für Pipelines, Rohre für die Haustechnik, Tailored Blanks für den Automobilbau, Leichtbaukonstruktionen, Architektur und Wohnungsbau, sowie Seile zeigen, daß die für diese Bauteile beanspruchungsgerecht eingesetzten Stahlwerkstoffe in jedem Falle das gestellte Ziel erfüllen. Optimal ausgeführte Technik muß auch Forderungen der Wirtschaftlichkeit, der Ressourcenschonung und der Ökologie erfüllen. Die innovativen Stahlwerkstoffe erfüllen diese Forderungen in beinahe idealerWeise. Ein Ausblick schließt die Untersuchungen ab. Dort werden voraussehbare Weiterentwicklungen des Werkstoffs Stahl und die darin enthaltenen Potentiale vorgestellt. STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V. Veröffentlichung: 2000 Autoren: Dr.-lng. O. Deutscher, Dipl.-Ing. V. Diegelmann, Dr.-lng. J. Kurzynski, Dr.-lng. R. Stelzer, Dipl.-Ing. S. Dietrich, Prof. Dr.-lng. G. Frommeyer, Prof. Dr. rer.nat. P. Neumann, Prof. Dr. M. Stratmann, Dr.-lng. M. Wildau, Prof. Dr.-lng. W. Brockmann, Prof. Dr.-lng. O. Hahn, Dr.-lng. J. R. Kurzok
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P 447 - Integration von Tragwerk und Haustechnik in Büro- und Produktionsgebäuden aus Stahl für eine flexible Nutzung Autoren: G. Sedlacek, C. Ziller, K. Weynand, S. Stark, D. Thiel, H.J. Lemke, B. Döring, K. Lenzen Veröffentlichung: 2004 In dem vorliegenden Forschungsvorhaben wurden Möglichkeiten zur Integration von Elementen der Haustechnik in Tragwerksysteme erarbeitet, um aufzuzeigen, wie die oft unterschiedlichen Ansprüche an moderne Gebäude von Tragwerksplanern und Haustechnikplanern erfüllt werden können. Es wurden Aspekte wie Nutzungs-, Bau- und Unterhaltungskosten, Klimatechnik, schnelle Anpassbarkeit an Kundenwünsche, Energieverbrauch und Brandschutz untersucht. Im ersten Teil wird die Integration von Haustechnik in Slim Floor Flachdeckensysteme betrachtet. Diese Konstruktion ist sinnvoll, da es bei regulärer Leitungsführung zum einen aufgrund von Durchbrüchen tragender Elemente zu Behinderungen kommen kann und es zum anderen in Bürogebäuden, in denen die Etagen von unterschiedlichen Mietern genutzt werden, im Reparaturfall zu Störungen kommen kann, wenn Arbeiten an Leitungen durchgeführt werden, die in der Etage unterhalb und/oder oberhalb verlegt wurden. Im zweiten Teil der Ausführungen wird das in den Niederlanden entwickelte Decken-Bodenkonzept INFRA+ vorgestellt. Die stählernen Rippen der Betonplatte weisen nicht wie bisher nach unten, sondern nach oben und sind mit Durchlassöffnungen ausgestattet, so dass Leitungen und sonstige haustechnische Komponenten von oben im Tragwerk installiert werden können. Nach oben wird das System durch eine Konstruktion in Trockenbauweise abgeschlossen (Fußboden).
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