P 767 - Wohn- und Geschäftshäuser in Systembauweise - Entwurfshilfen

P 766 - Technologie und Sicherheitsgewinnung beim Feuerverzinken zum Ausbau der Marktposition des verzinkten Stahlbaus Im Stahlhochbau sind Konstruktionen besonders wirtschaftlich und nachhaltig, wenn siefeuerverzinkt werden. Um den wachsenden Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, wurden Weiterentwicklungen und   Wirtschaftlichkeitsmaßnahmen in den Industriebereichen der Stahlerzeugung, des Stahlbaus und der Verzinkung durchgeführt. Davon sind insbesondere zu nennen: - die Entwicklung moderner hochfester Feinkornstähle im Blech und Profilbereich, - die Realisierung komplexer Bauteilgeometrien in architektonisch herausragenden Gebäuden und Bauinwerken mit großen Spannweiten, - der Einsatz von größeren Kesselabmessungen und verbesserten Verfahrensabläufen in der Prozesskette des Verzinkens, - die Anwendung neuer Zinkschmelzen mit veränderter Zusammensetzung zur besseren Kontrolle der Schichtdicke und Schichtoptik. In Folge dieser Weiterentwicklungen musste die Stahlbau- und die Verzinkungsindustrie Rückschläge hinnehmen, denn insbesondere an Bauwerken, die mit o.g. neuen Zinkschmelzen verzinkt und zumeist aus Baustählen mit Festigkeiten ab 355 MPa gefertigt wurden, sind ab dem Jahr 2000 erhebliche Rissschäden festgestellt worden. Untersuchungen von geschädigten Konstruktionen zeigten, dass für die Entstehung der Risse der Mechanismus der flüssigmetallinduzierten  Spannungsrisskorrosion ursächlich ist. Obwohl Rissbildung durch flüssigmetallinduzierte Spannungsrisskorrosion seit vielen Jahrzehnten bekannt ist, bedurfte es weiterer Forschungsaktivitäten, um die anstehenden Probleme zu klären.Die Vielzahl und der Umfang von Schäden, die seit dem Jahr 2000 beobachtet wurden, machten daher neue interdisziplinäre  Untersuchungen notwendig. Insbesondere, weil festgestellt wurde, dass fachübergreifende Richtlinien für rissfreie  Verzinkungen nicht existent waren oder sich noch in der Entwicklung befanden. Vor diesem Hintergrund wurde dieses Forschungsvorhaben initiiert. Dabei waren die zu klärenden Fragestellungen besonders der Einfluss der Vorbehandlung (Beizen), des Werkstoffs (Zähigkeit, Festigkeit), der Verarbeitung (Schweißen, Kaltverformen, Bohren, Schneiden), der Zinklegierung und der Tauchgeschwindigkeit auf die Rissbildung sowie Fragen zur konstruktiven Ausbildung der Konstruktion (z.B.  Zinkdurchlauföffnungen). Die Ergebnisse trugen zur Entstehung neuer Richtlinien des Deutschen Ausschuß für Stahlbau DASt und des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) für rissfreies Feuerverzinken bzw. zur Schadensanalyse bei. Als Ergebnis sind zudem für die praktische Umsetzung der zuvor genannten Richtlinien Weiterentwicklungen von Laborversuchen zur Ermittlung der Kritikalität von Schmelzen, die Schaffung von Eingangswerten für die numerische Simulation des Verzinkens sowie für neue metallographische Präparationsmethoden entstanden. Zudem wurde die Magnetpulverprüfung für Konstruktionen, bei denen Risse nicht auszuschließen sind, weiterentwickelt. Das IGF-Vorhaben 265 ZBG der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.  Das Vorhaben wurde an der RWTH Aachen vom Lehrstuhl und Institut für Stahlbau und Leichtmetallbau und vom Institut für Eisenhüttenkunde, an der Ruhr- Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, Lehrgebiet Werkstoffprüfung, an dem Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH, an der Technischen Universität Darmstadt, Institut für Stahlbau und Werkstofftechnik, Fachgebiet Werkstoffmechanik und an der Staatlichen Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde sowie von der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Duisburg GmbH durchgeführt. Autoren: M. Feldmann, D. Schäfer, W. Bleck, A. Durst, M. Pohl, A. Luithle, A. Schütz, J. Triebert, M. Vormwald, C. Versch, C. Berger, R. Landgrebe, J. Adelmann, D. Körber, S. Keitel, H. Schmeink Veröffentlichung: 2010

P 768 - Qualitative Analyse verschiedener Verfahren zur Ermittlung der Rückfederung Blechwerkstoffe weisen nach dem Umformvorgang ein individuell ausgeprägtes Rückfederungsverhalten auf. Diese Rückfederung nimmt unmittelbar Einfluss auf die Maßhaltigkeit von Tiefziehteilen. Besonders kritisch ist die Rückfederung von tragenden Karosserieteilen zu bewerten, da diese die Genauigkeit der gesamten Baugruppe stärker beeinflussen als großflächige Außenkarosserieteile, die sich der Struktur in einem gewissen Rahmen anpassen können. Insbesondere hoch- und höchstfeste Stähle neigen aufgrund ihrer hohen Streckgrenzen Rp0,2 zu einer sehr ausgeprägten Rückfederung. Für die Ermittlung der Rückfederungsneigung existieren unterschiedliche Verfahren zur qualitativen Abgrenzung des Verhaltens verschiedener Blechwerkstoffe. Hierbei ist zu beachten, dass aktuell kein Messverfahren als internationaler Standard empfohlen wird. Eine in der Praxis weit verbreitete Methode zur Ermittlung der Rückfederungsneigung ist die Betrachtung geometrischer Formabweichungen an Hutprofilen. Hierbei federt das tiefgezogene Bauteil nach der Entnahme aus der Form auf, da eine Freisetzung von Spannungen im Werkstoff erfolgt. Die geometrische Formabweichung von Flansch und Zarge des Tiefziehteils von der Sollkontur wird über die Tangentenbestimmung quantifiziert. Im zweiten Verfahren wird aus einem tiefgezogenen Rechtecknapf ein Hutprofil freigeschnitten. Die Rückfederung quantifiziert sich so über die ursprüngliche Kontur. Ein weiteres Verfahren beinhaltet das Freischneiden eines Segments in radialer Richtung zur Ermittlung der Rückfederungsneigung an einem Rundnapf. Bei allen vorgestellten Verfahren erfolgt die Ermittlung der Rückfederungsneigung des Werkstoffes über den Vergleich von Ist- und Sollkontur des jeweiligen Bauteils. Die Ermittlung der Rückfederungsneigung wurde in diesem forschungsvorhaben am Beispiel dieser drei unterschiedlichen Verfahren mit zwei Werkstoffen als quantitativer Abgleich durchgeführt. Hierfür wurden die Blechwerkstoffe HC340LA und HDT580X mit einer Blechdicke von s0 = 1,0 mm ausgewählt. Anschließend erfolgen eine Gegenüberstellung und ein Vergleich der erzielten Ergebnisse. Autoren: B. A. Berhrens, K. Voges-Schwieger Veröffentlichung: 2009

P 769 - Lösbare Adhäsiv-Brackets für die orthodontische Zahnbebänderung - "PRODENT" Das Ziel dieses Forschungsvorhabens der Arbeitsgruppe Werkstoff- und Oberilächentechnik Kaiserslautern (AWOK) und INNOVENT Technologieentwicklung e.V. in Jena bestand in der Bereitstellung einer neuen Methodik zum zahnschonenden Entfernen von Adhäsiv-Brackets. Dabei sollten die heute üblicherweise verwendeten Zangen nicht mehr zum Ausüben von Kräften auf den geklebten Verbund sondern zur Dehnung eines Metallsubstrates eingesetzt werden, um so ein Lösen der adhäsiven Verbindung in der Polymer-Substrat-Grenzschicht zu bewirken. Dies machte eine systematische  Untersuchung der interaktiven Wirkung von Metall-Oberilächenvorbehandlung und Klebstoff sowie die Ermittlung der zum Lösen eriorderlichen Dehnungswerte eriorderlich. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Prüfkörper entwickelt, die eine experimentelle Untersuchung der Restfestigkeit in Abhängigkeit von der zuvor in das Fügeteil eingeleiteten plastischen Dehnung ermöglichten. Die Reduzierung der Klebfestigkeit mit zunehmender Fügeteildehnung konnte anhand von Metall-Metall- und Metall-Zahn-Klebungen nachgewiesen werden, wobei in der orthodontischen Zahnbebänderung übliche Klebstoffe, Substrate und Vorbehandlungsveriahren verwendet wurden. Zudem wurde ein Dehnungswert identifiziert, der bei allen untersuchten Klebstoffsystemen ein  zahnschonendes Lösen der Klebverbindung ermöglicht. Dieser Dehnungswert wurde der nachfolgenden konstruktiven Gestaltung eines Funktionsmusters zugrundegelegt. Das Lösungsprinzip wurde konstruktiv in Form eines neu entwickelten Funktionsmusters umgesetzt. Nach der Herstellung des Funktionsmusters in kleinen Stückzahlen eriolgte die kieferorthopädische Erprobung mit dem Resultat eines deutlich geringeren zum Entfernen notwendigen Kraftaufwandes,  verglichen mit herkömmlichen Adhäsiv-Brackets. Neben dem angestrebten reduzierten Risiko einer Zahnschmelzschädigung ergibt sich hieraus eine für den Patienten und Kieferorthopäden angenehmere Behandlungsprozedur. Veröffentlichung: 2010 Autoren: Prof. Geiß

P 764 - EUROBUILD in Steel Aktuelle Entwicklungen im Gewerbebau Ziel des vorliegenden europäischen Forschungsvorhabens "EUROBUILD in Steel" ist es, den Informationsstand bezüglich des Einsatzes von Stahl im Hochbau zu verbessern und somit für eine vermehrte Anwendung zu werben. Dazu wurden sowohl europäische als auch nationale Bauweisen insbesondere für die Bereiche des Büro- und Verwaltungsbaus sowie des Industriebaus dargestellt und analysiert. Weiterhin wurden realisierte Projekte ausgewählt, die für eine vorbildliche Nutzung von Stahl im Bauwesen stehen. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden im Rahmen der Veranstaltung „Vorstellung neuer Ergebnisse aus der Stahlanwendungsforschung im Bauwesen – Aktuelle Entwicklungen im Gewerbebau“ am 27. November 2008 in Dortmund vorgestellt. Der vorliegende Forschungsbericht enthält die im Rahmen des Vorhabens erstellten „Best-Practice-Dokumente“ für die Bereiche Büro- und Verwaltungsbau sowie Industriebau. Diese Dokumente verdeutlichen den Stand der Technik in Europa und sollen als Leitfaden für Architekten und Tragwerksplaner dienen. Für bestimmte Gebäudetypen werden die am besten geeigneten und wirtschaftlichsten Systeme herausgestellt. Architekten und Ingenieuren, die mit Stahl- und Stahlverbundkonstruktionen weniger vertraut sind, soll hierdurch ein schneller Einstieg in die Stahlanwendung im Bauwesen ermöglicht werden. Die Dokumente sind wie folgt aufgebaut: Zunächst werden die wichtigsten Entwurfsparameter definiert, wobei spezielle Anforderungen aus der Gebäudenutzung sowie architektonische Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Im Anschluss daran werden konstruktive Aspekte diskutiert, die sowohl das Haupttragwerk als auch die Sekundärbauteile, die Gebäudehülle und die Verbindungselemente umfassen. Anschließend werden nationale Besonderheiten vorgestellt. Dadurch können zum Beispiel spezielle Systeme, die zurzeit nur national verfügbar sind, auch in den anderen europäischen Ländern bekannt gemacht werden. Um die zuvor beschriebenen Konstruktionen und Entwurfsprinzipien in der Umsetzung zu verdeutlichen, wird im letzten Abschnitt eine Auswahl von Fallstudien vorgestellt. Diese decken ein Spektrum von Bauformen und Standorten in ganz Europa ab. Der vorliegende Bericht ist ebenfalls in englischer Sprache erhältlich. Autoren: M. Haller, N. Popa, M. Barendsz, P. Beguin, G. Nüsse, S. M. Iglesias, J. A. Chica, B. Åstedt, M. Lawson, N. Baddoo, D. Ungermann, J. Kalameya, I. Strohmann Veröffentlichung: 2008