
P707 - Charakterisierung und Optimierung des makroskopischen Reinheitsgrades in hochbeanspruchten Stählen durch Einsatz der US-Tauchtechnik-Prüfung Einschlüsse in Stahlbauteilen sind eine der häufigst
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P707 - Charakterisierung und Optimierung des makroskopischen Reinheitsgrades in hochbeanspruchten Stählen durch Einsatz der US-Tauchtechnik-Prüfung Einschlüsse in Stahlbauteilen sind eine der häufigsten Versagensursachen unter zyklischer Belastung. Um das Risiko durch Einschlüsse zu minimieren, sind die Anforderungen an den Reinheitsgrad von Stählen in den letzten Jahren stetig gestiegen. Eine Möglichkeit zur Kontrolle des makroskopischen Reinheitsgrades ist die Ultraschalltauchtechnik. Mit einer minimal detektierbaren Vergleichsfehlergröße von 0,3 mm KSR stellt sie eine deutliche Verbesserung im Vergleich zur Durchlaufprüfung (minimal detektierbare Vergleichsfehlergröße 0,7 mm KSR) dar; jedoch kann auch sie nur zur Bewertung des makroskopischen Reinheitsgrades herangezogen werden. Der mikroskopische Reinheitsgrad kann durch lichtoptische Verfahren beschrieben werden. Statistische Untersuchungen nach ASTM E 2283 03, die im Rahmen dieses Projektes durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass das Auftreten globularer Oxide, deren Durchmesser größer als 30 m ist, extrem unwahrscheinlich ist. Es bedeutet also, dass über Einschlüsse deren Durchmesser im Bereich zwischen 30 ?m und 0,3 mm KSR (entspricht ca. 100 ?m Einschlussgröße) liegt, keine Aussagen bezüglich der Häufigkeit ihres Auftretens gemacht werden können. Dies ist besonders kritisch, da bereits Einschlüsse ab 30 ?m in hochdruckbeanspruchten Bauteilen zum Versagen führen können. Dennoch stellen Einschlüsse mit Durchmessern zwischen 30 m und 100 m ein besonderes Risiko dar, da diese weder mittels US-Prüftechnik noch durch Statistik erfasst werden können. In diesem Projekt konnte gezeigt werden, dass mit den derzeit verfügbaren Techniken dieser Bereich definitiv nicht abgedeckt werden kann. Die mittels Ultraschall gefundenen Einschlüsse konnten im Rahmen der Untersuchungen als mitgerissene Schlacke identifiziert werden. Eine Korrelation der seltenen makroskopischen Einschlüsse mit der Herstellungsroute mit einem anschließenden Vergleich der verschiedenen Stähle wurde aufgrund der geringen Datenlage verworfen. Die mikroskopischen Einschlüsse konnten dagegen in zwei Gruppen eingeteilt werden. Langgestreckte Mangansulfide und globulare Aluminiumoxide. Die erste Gruppe wird durch die hohen Schwefelgehalte verursacht, während die zweite Gruppe ein Resultat des Desoxidationsprozesses ist. Nach Rücksprache mit dem PbA wurde entschieden, die Wirkungsweise einzelner Einschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften genauer zu untersuchen. Dafür wurde eine neue Methodik der Zielpräparation entwickelt. Durch die Kombination der Ergebnisse der US-Tauchtechnik Untersuchungen und der 3D Röntgentomographie war es möglich, Kleinstzugproben zu präparieren, die definierte Einschlüsse enthielten. Die Form der Einschlüsse konnte auf diese Weise dreidimensional erfasst werden. Durch den Vergleich von fehlerfreien Proben und Proben mit Einschlüssen konnten Tendenzen für die Wirkungsweise von Einschlüssen aufgezeigt werden. So führt ein Schlackeneinschluss in einer Zugprobe zu einem Anstieg der Festigkeitswerte und einer Reduktion der Bruchdehnung. Bei der Untersuchung der zyklischen mechanischen Eigenschaften gelang es aufgrund der geringen Probenzahl nicht, eine eindeutige Korrelation nachzuweisen. Anhand von FE Simulationen in ABAQUS konnte gezeigt werden, dass das Einschlussvolumen nicht die einzig entscheidende Größe für die Bewertung des Reinheitsgrades sein kann. Parameter wie Form, Verteilung und insbesondere die Kombination von beiden Parametern beeinflussen die mechanischen Eigenschaften ebenfalls in einem hohen Maße. Durch Röntgentomographie gewonnene 3D Daten von Einschlüssen können in Zukunft direkt in die FE Simulation einfließen. Diese Vorgehensweise bietet die Möglichkeit, neue Ansätze für Schädigungsmodelle zu entwickeln. FOSTA Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. Veröffentlichung: 2015 Autoren: Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Bleck

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P 03 - Berechnungsgrundlagen für Wabenträger Wabenträger entstehen aus den üblichen Walzprofilen dadurch, daß deren Stege zickzackförmig aufgeschnitten, die dabei entstehenden Hälften um eine halbe Schnitteinheit gegeneinander versetzt und die abstehenden Stegteile direkt oder nach Einfügen von Zwischenblechen miteinander durch Schweißung verbunden werden. Das so entstehende Bauteil weist horizontale und vertikale Tragelemente auf, die als Gurte und Pfosten bezeichnet werden sollen. Gegenüber ihrem Ausgangsprofil weisen Wabenträger mehrere Vorzüge auf: a) Bei zweckmäßiger Schnittführung ist die Tragfähigkeit wegen des Gewinns an Bauhöhe größer. b) Sie sind aufgrund der vielen Stegöffnungen besser als Haupttragelemente von Geschoßdecken verwendbar, da wegen der erforderlichen Installationsleitungen die Hauptträgerstege ohnehin durchbrochen werden müssen, will man nicht an Bauhöhe verschenken und die Installationsleitungen unterhalb der Träger anordnen. Dem stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber, die vor allem in den erhöhten Herstellungskosten und der für eine Handrechnung zu aufwendigen Bemessung zu erblicken sind. Beidem könnte dadurch sinnvoll begegnet werden, daß: a) ein Bemessungsverfahren entwickelt wird, bei dem die Sicherheit gegen Versagen des Bauteils nachgewiesen wird. Das elastische Bemessungsverfahren liefert nur die Sicherheit gegen Fließbeginn an einer einzigen Stelle und führt, wie die in /22/ ver öffentlichen Untersuchungen zeigen, zu extrem unterschiedlichen Sicherheiten (zwischen v = 1,535 und v = 5,53) gegen Versagen. Die Anwendung des Traglastverfahrens bei der Bemessung der Wabenträger kann also zu wirtschaftlicheren Konstruktionen führen. b) Tabellen zur Verfügung gestellt werden, denen für eine vorgegebene Stützweite, Belastung, Fließgrenze, maximale Bauhöhe, maximale Durchbiegung und minimale Lochgröße für gebräuchliche Bauaufgaben ohne detaillierte Berechnung der zugehörige, den Vorschriften genügende günstigste,Wabenträger zu entnehmen ist. Die theoretischen Grundlagen hierfür bereitzustellen, d.h. an Hand der bisher durchgeführten Forschungsvorhaben und eigener experimenteller und theoretischer Untersuchungen ein Verfahren zur Ermittlung der Traglast von Wabenträgern zu entwickeln und darauf aufbauend eine Schnittoptimierung vorzunehmen (für verschiedene Stützweiten und Belastungen die gewichtsmäßig optimale Wabenform anzugeben) ist das Ziel dieser Arbeit. Veröffentlichung: 1975 Autoren: Dipl. Ing. W. Kanning
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P 06 - Stahlbaualternative für das Hochschul-Aktionsprogramm in NRW Das Land Nordrhein-Westfalen plant in den Städten Duisburg, Essen, Wuppertal, Siegen und Paderborn den Bau von 5 Universitäten. Am 4.1.1972 wurde diese Entscheidung in einer Pressekonferenz des Finanzministers bekanntgegeben, deren Daten in der Anlage nachgelesen werden können. Die Planung wurde dem Staatshochbauamt II - ZPH - in Münster, unter Leitung des Regierungsbaudirektors Dirksmeyer übertragen. Dieser entwickelte mit seinen Mitarbeitern Grundrißsysteme, Schnitt- und Aufrißsysteme sowie die zugehörigen Haustechniken für Institute als Geschoßbauten, die in allen genannten Universitätsstädten errichtet werden sollen. Erstmals wurde damit der Beschluß gefasst und verwirklicht, ein sehr großes Bauvolumen einheitlich zu konstruieren und zu gestalten. Landtag und Regierung gaben der Bauindustrie damit die Chance der Typisierung und der Optimierung von Bausystemen. Die Bauindustrie wird nun beweisen müssen, wieweit sie diese Chance nutzen will und ob es ihr ernst war mit der Behauptung, ein Katalogisieren von Systemen lohne sich nur dann, wenn sehr große Bauvolumen zu bearbeiten seien. Veröffentlichung: 1973 Autoren: o.A.
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