Artikeldatenbank
Autor(en) | Titel | Zeitschrift | Ausgabe | Seite | Rubrik |
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Stranghöner, Natalie; Stehr, Sebastian; Baddoo, Nancy | Nichtrostender Stahl im Bauwesen - Bemessung von Stahltragwerken aus nichtrostendem Stahl nach DIN EN 1993-1-4 | Stahlbau | 3/2018 | 279-283 | Berichte |
KurzfassungTragwerke aus nichtrostendem Stahl kommen mehr und mehr zum Einsatz. Die aktuelle Bemessungsnorm zu nichtrostenden Stählen der Eurocode 3-Familie, DIN EN 1993-1-4, kann nun, nachdem auch der Nationale Anhang hierzu letztes Jahr veröffentlicht wurde, angewendet werden. In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen des europäischen RFCS-Dissemination Projekts PUREST die Bemessungshilfen zu nichtrostenden Stählen im Bauwesen aktualisiert und stehen den Anwendern zusammen mit einer Kommentierung, online nutzbarer Bemessungssoftware sowie einem Webinar als Hilfestellungen zur kostenlosen Verfügung. Diese Hilfestellungen liefern Erläuterungen und ermöglichen den Ingenieuren aus der Praxis ein größeres Verständnis der Anwendungs- und Ausführungsregeln zur Auslegung und Konstruktion von Tragwerken aus nichtrostendem Stahl. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Schiborr, Markus; Glienke, Ralf; Wanner, Martin-Christoph; Ulbrich, Detlef | Gleitfeste Verbindungen nach Eurocode 3 und DIN EN 1090-2 | Stahlbau | 10/2013 | 750-761 | Fachthemen |
KurzfassungGleitfeste Verbindungen im Stahlbau ermöglichen schlupf- und verformungsarme geschraubte Anschlüsse, die vorwiegend in Konstruktionen zum Einsatz kommen, in denen ungewollte Verformungen innerhalb der Verbindungen die Gebrauchseigenschaften der Tragwerke einschränken würden. Typische Einsatzgebiete stellen beispielsweise Funkmasten und ermüdungsbeanspruchte Brücken oder Türme von Windenergieanlagen dar. Wesentliche Kenngrößen derartiger Verbindungen sind die Haftreibungszahl und die Höhe der Vorspannung in den Schrauben. Die neue Herstellungsnorm für Stahlbauten, die DIN EN 1090-2, bietet im Gegensatz zur DIN 18800-7 die Möglichkeit der Berücksichtigung verschiedener Arten von Oberflächen und Oberflächenvorbereitungen über unterschiedliche Gleitflächenklassen und stellt mit dem Anhang G ein detailliertes Prüfverfahren zur Ermittlung der Haftreibungszahl unter Berücksichtigung der Kriechgleitneigung zur Verfügung. Die Unterschiede in der Prüfmethodik im Vergleich zur TL/TP-KOR-Stahlbauten liegen im Detail und können zu ungünstigeren Haftreibungszahlen führen. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Makevi ius, Lukas; Korbaj, Anas; Kunde, Carsten | Einsatz vom duroplastischen Spaltausgleichsmaterial DIAMANT MM1018 in vorgespannten geschraubten Verbindungen | Stahlbau | 1/2023 | 27-38 | Aufsätze |
KurzfassungIm Stahlbau werden Schraubverbindungen entweder aus Gründen der Tragfähigkeit oder der Gebrauchstauglichkeit vorgespannt. Ein- und mehrschnittige Verbindungen in Brücken, Funkmasten und Turmbauwerken von Windenergieanlagen gehören zu den typischen Einsatzgebieten. Eine Spaltbildung, hervorgerufen durch fertigungs- und montagebedingte Imperfektionen, stellt ein Risiko z. B. für das kontrollierte Aufbringen des erforderlichen Vorspannkraftniveaus sowie zur Vermeidung von Spaltkorrosion dar. Dies kann die Tragfähigkeit sowie die Dauerhaftigkeit der Verbindung erheblich beeinträchtigen und sogar zu einem vorzeitigen Versagen führen. Die Spaltbildung ist daher auf ein Minimum zu begrenzen, wobei DIN EN 1090-2 dazu Maßnahmen wie z. B. den Einsatz von Futterblechen vorsieht. Eine mögliche Alternative für den Ausgleich von Spalten stellen Zweikomponenten-Reaktionsharzsysteme auf Epoxidharzbasis dar, die zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit speziellen metallischen Werkstoffen gefüllt sind. Im Rahmen des ZIM-Kooperationsprojekts “Bri-San-T - DuroFüllSta” wurden systematische Untersuchungen zum Einsatz des duroplastischen Spaltausgleichsmaterials MM1018 der Firma Diamant Polymer GmbH in vorgespannten geschraubten Verbindungen durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden die experimentell bestimmten Haftreibungszahlen sowie die zu erwartenden Vorspannkraftverluste vorgestellt. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Makevi ius, Lukas; Henkel, Knuth-Michael; Glienke, Ralf; Dörre, Maik | Vorspannkraftverluste geschraubter Verbindungen infolge beschichteter Kontaktflächen | Stahlbau | 10/2018 | 991-1009 | Fachthemen |
KurzfassungDie in Bauwerken mit zyklischen oder nicht vorwiegend ruhenden Beanspruchungen eingesetzten Schraubverbindungen werden gezielt vorgespannt, um die Beanspruchbarkeit und Steifigkeit der Anschlüsse zu erhöhen. Die bereits nach der Montage in den geschraubten Verbindungen auftretenden Vorspannkraftverluste sind idealerweise bei der Bemessung und Ausführung der Konstruktion realistisch abzuschätzen und implizit zu berücksichtigen, damit die rechnerisch angesetzte Vorspannkraft während der Nutzungsdauer des Bauwerks in der Verbindung verbleibt. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 18711 BG “Vorspannkraftverluste ermüdungsbeanspruchter vorgespannter Schraubverbindungen” wurden hierzu systematische Untersuchungen an vorgespannten geschraubten Verbindungen der Kategorien B/C und E nach DIN EN 1993-1-8 vom Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen (IML) in Kooperation mit der Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik in Rostock (IGP) durchgeführt. Hierbei wurden Vorspannkraftverluste aus Setzen und infolge Ermüdungsbeanspruchung experimentell ermittelt und auf die geplante Lebensdauer logarithmisch extrapoliert. Die Untersuchungen erfolgten an M20-Schraubengarnituren mit verschiedenen Verbindungsmitteln/Anziehverfahren sowie Klemmlängenverhältnissen und Oberflächenausführungen der Prüfteile. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Makevi ius, Lukas; Flügge, Wilko; Henkel, Knuth-Michael; Glienke, Ralf; Dörre, Maik; Schwarz, Mathias; Rudolf, Andrea; Fiedler, Susanne | Gleitfeste Verbindungen mit Imperfektionen | Stahlbau | 7/2022 | 442-453 | Aufsätze |
KurzfassungGeschraubte gleitfeste Verbindungen werden traditionell im Stahl- und Anlagenbau immer dann eingesetzt, wenn Schlupf und Verformung in den geschraubten Anschlüssen minimiert werden müssen. Die derzeitige Prüfprozedur der DIN EN 1090-2, Anhang G ist auf das grundlegende Tragverhalten unter Laborbedingungen beschränkt. Seitens der Industrie treten wiederkehrend Fragestellungen auf, inwieweit fertigungs-, montage- und betriebsbedingte Einflüsse bei der Ausführung von gleitfesten Verbindungen zu berücksichtigen sind, da diese die Wirtschaftlichkeit dieser Verbindungsform beeinträchtigen. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens Nr. 19749 BG “Einfluss von fertigungs- und montagebedingten Imperfektionen auf das Tragverhalten geschraubter gleitfester Verbindungen im Stahlbau” wurden systematische Untersuchungen an gleitfest vorgespannten Verbindungen der Kategorien B/C nach DIN EN 1993-1-8 vom Institut für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen (IML) in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik in Rostock (IGP) und dem Institut für Korrosionsschutz Dresden GmbH (IKS) durchgeführt. Hierbei wurden zunächst Referenzversuche ohne eingebrachte Imperfektionen vorgenommen und diese anschließend den Verbindungen mit künstlich hervorgerufenen Imperfektionen gegenübergestellt. Anhand der Versuchsergebnisse konnte der Einfluss verschiedener Imperfektionen auf das Tragverhalten gleitfester Schraubverbindungen im Stahlbau erfasst werden. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Lorenz, Christoph; Krampen, Jürgen | Einsatz von warmgefertigten Hohlprofilen mit Wanddicken bis 20 mm bei tiefen Temperaturen | Stahlbau | 7/2011 | 520-529 | Fachthemen |
KurzfassungWarmgefertigte Hohlprofile nach DIN EN 10210 werden derzeit in Europa hauptsächlich in Wanddicken bis 20 mm in der bei den Stahlhändlern in der Regel vorrätigen Güte S355J2H eingesetzt. Eine immer wieder kehrende Frage betrifft die Einsatzfähigkeit dieser Hohlprofile bei tiefen Temperaturen bedingt durch die in der Produktnorm festgelegte Prüftemperatur der Kerbschlagzähigkeit bei - 20 °C: Ist ein Stahl der Güte S355J2H auch unterhalb von - 20 °C Außentemperatur einsetzbar oder sollte aus Sicherheitsüberlegungen heraus lieber eine höherwertige Stahlgüte eingesetzt werden? Der vorliegende Beitrag beschreibt das Zähigkeitsverhalten von warmgefertigten Hohlprofilen auf der Basis experimenteller Untersuchungen und erläutert den Zusammenhang zwischen der in den Produktnormen geforderten Mindestzähigkeit bei definierter Prüftemperatur und dem bruchmechanisch basierten Sprödbruchkonzept der DIN EN 1993-1-10 zur Stahlgütewahl. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Lorenz, Christoph; Friedrich, Heinz | Instandsetzung und Verstärkung von Stahlbrücken mit Kategorie-1-Schäden | Stahlbau | 7/2017 | 562-573 | Fachthemen |
KurzfassungDurch die in den letzten Jahren enorm gestiegenen Verkehrsbelastungen und damit einhergehenden gestiegenen lokalen Beanspruchungen im Deckblech kommt es bei bestehenden Stahlbrücken mit orthotropen Fahrbahnplatten vermehrt zu Ermüdungsschäden im Bereich der geschweißten Anschlüsse der Längsrippen an das Deckblech (Kategorie-1-Schäden). Der vorliegende Beitrag gibt einen Überklick über existierende Verstärkungsmaßnahmen, die bereits in Pilotprojekten erprobt wurden sowie aktuelle Forschungsarbeiten zur Verstärkung von orthotropen Fahrbahnplatten mit Kategorie-1-Schäden. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Lorenz, Christoph; Feldmann, Markus; Citarelli, Sandro; Bleck, Wolfgang; Münstermann, Sebastian; Brinnel, Victoria | Sprödbruchverhalten hochfester Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen | Stahlbau | 1/2018 | 17-29 | Fachthemen |
KurzfassungHochfeste Schraubengarnituren des Systems HV werden in hochbeanspruchten Stahltragwerken als vorgespannte Verbindungen ausgeführt. Vermehrt werden diese Garnituren auch in großen Abmessungen bis M72 z. B. in Windenergieanlagen eingesetzt. Die Verbindungen werden demnach nicht nur statischen und dynamischen Lasten ausgesetzt, sondern auch tiefen Temperaturen. Bei sonst gleichen Randbedingungen gilt, dass die Sprödbruchgefährdung von Stahlbauteilen mit zunehmender Erzeugnisdicke steigt. Dies gilt prinzipiell auch für größer werdende Schraubendurchmesser. Da bislang keine systematischen Untersuchungen zur Bewertung der Sprödbruchneigung von HV-Schrauben großer Abmessungen existieren und die Werkstoffwahl zur Vermeidung von Sprödbruch von Schrauben nicht durch DIN EN 1993-1-10 abgedeckt ist, werden derzeit für größere Schraubendurchmesser höher legierte Stähle verwendet. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens “Sprödbruch von hochfesten Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen” wurden systematische Untersuchungen zum Tieftemperaturverhalten von HV-Schrauben der Abmessungen M24 bis M64 durchgeführt, um die Sprödbruchgefährdung dieser Bauteile zu bewerten. Der Beitrag stellt die wichtigsten Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen des Forschungsvorhabens vor. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Kühn, Bertram | Auswahl der Stahlsorte auf Basis der DIN EN 1993-1-10 | Stahlbau | 4/2012 | 315-323 | Fachthemen |
KurzfassungIm Rahmen der Eurocode 3-Familie stellt die DIN EN 1993-1-10 den Teil dar, der für eine ausreichende Stahlsortenauswahl zur Vermeidung von Spröd- und Terrassenbruch anzuwenden ist. Die Regelungen der DIN EN 1993-1-10 sind nahezu identisch mit den bekannten nationalen Regelungen der DASt-Richtlinien 009 und 014, so dass sich für den Anwender nur geringfügige Änderungen ergeben. Die Stahlsortenwahl zur Vermeidung von Sprödbruch basiert auf einem bruchmechanischen Konzept, in dem die Bruchzähigkeit des Materials im eingebauten Zustand über eine Korrelation zu den in den Produktnormen angegebenen Kerbschlagzähigkeitsanforderungen in Verbindung gebracht wird. Die Norm ermöglicht drei Verfahren zur Nachweisführung, wobei im Regelfall der einfache Nachweis der Wahl der Stahlgüte durch den Vergleich der vorhandenen mit der maximal zulässigen Blechdicke mit Hilfe einer in der Norm enthaltenen Tabelle zum Tragen kommt. Der Nachweis einer ausreichenden Bruchzähigkeit in Dickenrichtung zur Vermeidung von Terrassenbruch kann prinzipiell über zwei Wege erfolgen: den traditionellen Weg nach DASt-Richtlinie 014 mit einer Bestimmung der erforderlichen Z-Güte vor Bestellung des Materials oder der Möglichkeit der zerstörungsfreien Prüfung der gefertigten Stahlbauteile im Hinblick auf Vorliegen von Terrassenbrüchen. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Hüller, Volker; Machura, Gregor | Anziehen von geschraubten Verbindungen nach Eurocode 3 und DIN EN 1090-2 | Stahlbau | 5/2016 | 327-335 | Fachthemen |
KurzfassungMit der Einführung des Eurocodes 3 und der DIN EN 1090-2 ist es in Deutschland unter anderem in Bezug auf die Ausführung von geschraubten Verbindungen in Stahltragwerken zu großen Verwirrungen gekommen. Diese beruhen im Wesentlichen - aber nicht nur - auf der Frage: Welches Vorspannkraftniveau darf bei welchem Verbindungstyp mit welchem Anziehverfahren angesetzt werden? Wo die Frage nach dem richtigen Anziehverfahren relativ schnell geklärt ist, da dieses über den Nationalen Anhang zur Bemessungsnorm für Stahlbauanschlüsse, der DIN EN 1993-1-8/NA, eindeutig an die Höhe des Vorspannkraftniveaus gekoppelt ist, führt die Frage nach dem “richtigen” Vorspannkraftniveau sowohl beim Tragwerksplaner als auch bei der ausführenden Stahlbaufirma immer wieder zu großen Diskussionen, da das in DIN EN 1090-2 angebotene Mindestvorspannkraftniveau Fp,C in Deutschland nur mit dem in der nationalen Praxis zwar durchaus bekannten, aber absolut unüblichen Kombinierten Vorspannverfahren aufgebracht werden darf. Alternativ dazu wurde in DIN EN 1993-1-8/NA das niedrigere “alte” deutsche Regelvorspannkraftniveau Fp,C* mit Ausführungsregeln zum Anziehen mittels des modifizierten Drehmoment-Vorspannverfahrens wieder definiert. Weitere praxisrelevante Fragestellungen betreffen exemplarisch das Anziehen von nicht vorgespannten Schraubverbindungen und den Einsatz von nicht CE-gekennzeichneten Komponenten einer CE-gekennzeichneten Schraubengarnitur. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden diese und weitere Fragestellungen zum Anziehen von geschraubten Verbindungen im Stahlbau zusammenfassend beantwortet. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Afzali, Nariman; Lorenz, Christoph | Einblick in das Vorspannverhalten von geschraubten Verbindungen aus nichtrostendem Stahl | Stahlbau | 4/2017 | 302-314 | Fachthemen |
KurzfassungHerrn Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Herbert Schmidt zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik; Afzali, Nariman; Abraham, Christoph | Vorgespannte Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl | Stahlbau | 4/2020 | 326-338 | Aufsätze |
KurzfassungDie Verwendung von vorgespannten Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl ist in vielen Sonderfällen aus Gründen der Gebrauchstauglichkeit oder der Tragfähigkeit wünschenswert, z. B. beim Einsatz in besonders korrosiver Umgebung oder in Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl. Die Verwendung von Schraubengarnituren aus nichtrostendem Stahl ist jedoch aus mehreren Gründen durch DIN EN 1090-2 auf nicht vorgespannte Verbindungen beschränkt. Ressentiments bestehen nach wie vor gegenüber dem Einsatz in vorgespannten Verbindungen aufgrund befürchteter hoher Vorspannkraftverluste sowie der Problematik des Kaltverschweißens (Fressen). Darüber hinaus existieren am Markt derzeit keine Garnituren analog zur Normenreihe DIN EN 14399, welche seitens des Herstellers auf die Eignung zum Vorspannen geprüft werden und auch eine entsprechende kalibrierte Schmierung aufweisen. DIN EN 14399-1 ist zudem auf den Einsatz von Schrauben aus Kohlenstoffstahl beschränkt, sodass auch hier normativ eine Verfahrensprüfung für den Einsatz durchzuführen ist. Der vorgestellte Beitrag soll einen Einblick in die Möglichkeiten der Verwendung von Schraubverbindungen aus nichtrostendem Stahl in vorgespannten Verbindungen im Allgemeinen und in gleitfesten Verbindungen im Speziellen geben. Ferner wird dem Anwender eine Hilfestellung und ein Leitfaden für das Vorgehen innerhalb einer Verfahrensprüfung durch die “Bolt Tightening Qualification Procedure” (BTQP) als Ergänzung zu den Regelungen der DASt-Richtlinie 024 gegeben. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik | Verfahrensprüfung zur Bestimmung von Anziehparametern für vorgespannte geschraubte Verbindungen | Stahlbau | 12/2017 | 1079-1088 | Fachthemen |
KurzfassungDIN EN 1090-2 und DIN EN 1993-1-8/NA legen Anziehverfahren für mutterseitig vorgespannte geschraubte Garnituren bei Einfachverwendung derselben fest. In einer Vielzahl von Anwendungsfällen werden allerdings vorgespannte geschraubte Verbindungen eingesetzt, die exemplarisch kopfseitig angezogen, als Sacklochverbindung ausgeführt oder/und mehrfach verwendet werden sollen. In diesen Fällen ist eine Verfahrensprüfung zur Bestimmung der Anziehparameter erforderlich. Der vorliegende Beitrag beschreibt die prinzipielle Vorgehensweise zur Durchführung einer solchen Verfahrensprüfung und geht insbesondere auf die Zielebene des Vorspannens, die Einschraubtiefe bei Bauteilen mit Innengewinden, die Einfach- und Mehrfachverwendung von Komponenten sowie die Grenzkriterien zur Bestimmung der Anziehparameter ein. Ferner wird das Vorgehen anhand von Praxisbeispielen erläutert. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik | Verschraubung von aufgeschweißten Gewindebolzen nach Merkblatt DVS 0904 | Stahlbau | 6/2016 | 418-428 | Fachthemen |
KurzfassungBeim Lichtbogenbolzenschweißen wird ein stiftförmiges Verbindungselement mit oder ohne Gewinde mittels eines Lichtbogens mit einem Bauteil verbunden. Verwendet werden in der Regel Verbindungsmittel wie Stifte, Buchsen und Bolzen mit Gewinde. Während des Schweißprozesses wird ein Lichtbogen an der Stirnfläche des zu verschweißenden Bolzens gezündet, wodurch sowohl die Stirnfläche des Bolzens als auch das Werkstück lokal angeschmolzen und unter einem definierten Anpressdruck zusammengefügt werden. Unterschieden wird zwischen zwei Verfahren der Schweißung, dem Lichtbogenbolzenschweißen mit Hub- oder mit Spitzenzündung. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth, Dominik | Fatigue strength of marked steel components - Influence of durable marking methods on the fatigue strength of steel components | Steel Construction | 3/2015 | 201-209 | Articles |
KurzfassungAccording to EN 1090-2, steel components have to be identifiable and traceable throughout the whole production chain. The choice of identification method is not specified consistently in international rules and standards. In terms of durability and liability, markings should be resistant to particular fabrication processes such as sandblasting, hot-dip galvanizing or coating. The methods are hard stamping, scribing, plasma marking and needling. The effect of the notch caused by the marking process on the fatigue strength of the components has not yet been investigated in detail. As a result, a classification of the notch details in the European detail categories of EN 1993-1-9 is, in principle, impossible. For these reasons, the influence of durable marking methods on the fatigue strength of steel components needs to be clarified by experimental fatigue tests currently being performed at the Institute for Metal and Lightweight Structures, University of Duisburg-Essen. Part of this investigation involves examining the different surface conditions of hard-stamped, scribed, plasma-marked and needled specimens. The experimental investigations are being carried out considering two different steel grades, S355J2 and S460N, and three different steel plate thicknesses, 15, 25 and 40 mm. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Jungbluth , Dominik; Abraham, Christoph; Söderman, Anders | Tightening behaviour of preloaded stainless steel bolting assemblies | Steel Construction | 4/2017 | 319-332 | Articles |
KurzfassungPreloaded bolting assemblies made of stainless steel are currently not permitted in steel structures due to the unknown viscoplastic deformation behaviour as well as the unknown tightening behaviour and tightening procedures for these kinds of bolting assemblies. Nonetheless, the construction industry wishes to carry out these types of connections in special cases, e.g. when special requirements exist with regard to corrosion resistance or for architectural reasons. Generally, the tightening behaviour of carbon steel HR and HV bolting assemblies according to EN 14399-3 and -4 cannot simply be transferred uncritically to stainless steel bolting assemblies due to several reasons. Within the scope of the European RFCS research project SIROCO, extensive investigations are currently being conducted on the tightening and preloading behaviour of EN ISO 4014 and EN ISO 4017 bolting assemblies made of austenitic and duplex stainless steels. First results from this project show that a targeted tightening of such assemblies is in principle possible. Specified preloading levels, e. g. Fp, C* and Fp, C, can be achieved with sufficient reliability using suitable lubricants. Herewith, it is possible to define feasible tightening procedures. Furthermore, it could be shown that these bolting assemblies show sufficient ductility and galling of the assemblies can be for sure avoided. The present paper provides an initial insight into the results of the project. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Gorbachov , Anna | Experimentelles Tragverhalten axialgedrückter Kreiszylinderschalen aus nichtrostenden ferritischen und Duplex-Stählen | Stahlbau | 4/2015 | 275-284 | Fachthemen |
KurzfassungSchalentragwerke aus nichtrostenden Stählen werden z. B. in Tankbauwerken und Biogasanlagen eingesetzt. Sie sind vollständig recycelbar, bedürfen keines Korrosionsschutzes und sind somit besonders wertvoll im Hinblick auf Umweltschutz und Umweltverträglichkeit. Die Bemessung dieser Schalen im Hinblick auf ihre Beultragfähigkeit ist allerdings nach den üblichen Regelwerken, wie DIN EN 1993-1-6, aufgrund des ausgeprägten nichtlinearen Spannungs-Dehnungs-Verhaltens der nichtrostenden Stähle nur begrenzt durchführbar. Aus diesem Grund wurden seinerzeit zusätzliche temperatur- und schlankheitsabhängige Beulreduktionsfaktoren für axialgedrückte Kreiszylinderschalen aus nichtrostenden austenitischen Stählen von Schmidt und Hautala entwickelt. Die Übertragbarkeit dieser Beulreduktionsfaktoren auf Schalentragwerke aus nichtrostenden ferritischen und Duplex-Stählen wird im Rahmen des europäischen RFCS-Forschungsvorhabens BiogaSS mit Hilfe von experimentellen, numerischen und theoretischen Untersuchungen überprüft. Die Ergebnisse sollen Eingang in die Überarbeitung der DIN EN 1993-1-6 finden. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Berg, Jörn; Gorbachov, Anna; Schaumann, Peter; Bechtel, Anne; Eichstädt, Rasmus; Wagner, Hermann-Josef; Baack, Christoph; Lohmann, Jessica | Nachhaltigkeitsbewertung stählerner Tragkonstruktionen Erneuerbarer Energien - Methodenentwicklung und Anwendungsbeispiele | Stahlbau | 1/2013 | 42-48 | Fachthemen |
KurzfassungDer Ausbau Erneuerbarer Energien in Deutschland ist politisch verankert. Insbesondere unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit spielen die zugehörigen baulichen Anlagen eine wichtige Rolle. Bewertungssysteme zur Nachhaltigkeitsquantifizierung von baulichen Anlagen existieren zwar auf dem Gebäudesektor, jedoch nicht ausreichend für die Anwendung bei Ingenieurbauwerken. Im Zuge einer nachhaltigen Energieversorgung liegt es nahe, Nachhaltigkeitsaspekte bereits während der Planung und Ausführung von Anlagen zur Gewinnung Erneuerbarer Energien zu berücksichtigen. Der Beitrag behandelt die Entwicklung einer Methodik zur Nachhaltigkeitsbewertung von tragenden Stahlkonstruktionen Erneuerbarer Energien. Die Anwendung der Methodik erfolgt exemplarisch im Rahmen einer ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung am Beispiel eines Baustahlfermenters einer Biogasanlage. Die entwickelte Methodik erlaubt einen Vergleich unterschiedlicher Bauweisen und Ausführungsvarianten in Bezug auf nachhaltigkeitsbezogene Gesichtspunkte und dient als Entscheidungshilfe unter Berücksichtigung von Anforderungen an eine nachhaltige Bauweise. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Afzali, Nariman; Schedin, Erik; Pilhagen, Johan; Manninen, Timo | Preload losses in stainless steel bolting assemblies | Steel Construction | 4/2017 | 310-318 | Articles |
KurzfassungStainless steel material is a suitable choice for modern steel constructions as it has a high resistance to corrosion combined with high material strength and ductility. Furthermore, its use leads to significant reductions in maintenance. In this frame, bolted connections made of stainless steel components become more and more important to enhance the application of stainless steel not only to small parts of steel structures but also to complex structures. Whereas non preloaded stainless steel bolted connections are already widely used, according to EN 1090-2, the application of preloaded stainless steel bolting assemblies is not allowed unless otherwise specified. If they shall be used, they shall be treated as special fasteners and a procedure test is mandatory. Also EN 1993-1-4 requires that their acceptability in a particular application has to be demonstrated from test results. These restrictions are mainly caused by two facts: firstly, the viscoplastic deformation behaviour of stainless steel which might result in not negligible preload losses in the bolting assemblies themselves and secondly, the gap of knowledge regarding suitable tightening parameters and procedures for stainless steel bolting assemblies to secure a required preload in the bolting assemblies and to avoid galling. To solve these questions, research activities have been carried out in the frame of the European RFCS-research project “Execution and reliability of slip resistant connections for steel structures using CS and SS” SIROCO. The present contribution gives an initial insight into the viscoplastic deformation behaviour of stainless steel bolting assemblies which were achieved in SIROCO which shows that preloaded bolted stainless steel connections can be treated similar to those made of carbon steel. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Afzali, Nariman; de Vries, Peter; Schedin, Erik; Pilhagen, Johan; Cardwell, Simon | Slip-resistant bolted connections of stainless steel | Steel Construction | 4/2017 | 333-343 | Articles |
KurzfassungThe use of stainless steel components can lead to a significant reduction of maintenance costs compared to a structure executed in carbon steel. Because of its high material strength, ductility and corrosion resistance stainless steels are becoming more and more popular as a construction material in both building and civil engineering structures. Consequently slip-resistant bolted connections made of stainless steel are becoming more important. Slip-resistant bolted connections are used in joints where slip is not acceptable (because they are subject to reversal of shear load or any other reason) or in joints that are subject to cyclic shear load (to improve the fatigue class of the connecting plates). Existing design codes/standards do not specify slip factors for surface treatments of stainless steel grades, the minimum values of slip factors for common surface treatments/coatings that are specified in EN 1090-2 are exclusively valid for carbon steels. One of the reasons for this is that stainless steel alloys are thought to suffer more than carbon steels from time dependent behaviour (creep and relaxation) at room temperature. This could lead to higher preload losses and consequently to lower slip factors than used for carbon steels with comparable surface treatment. However, no evidence of this can be found in literature. Creep and relaxation are stress dependant phenomena and the stresses in the components of preloaded bolted connections are locally highly non-uniform. Therefore, slip factors of different stainless steel grades have to be determined by experiments to investigate the effects of time dependant material behaviour. In this paper the results of slip factor tests on four stainless steel grades are presented and the influence of surface treatments and the preload level on the slip factor of stainless steel slip-resistant connections is discussed. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Afzali, Nariman; de Vries, Peter; Glienke , Ralf; Ebert, Andreas | Optimization of the test procedure for slip factor tests according to EN 1090-2 | Steel Construction | 4/2017 | 267-281 | Articles |
KurzfassungSlip-resistant connections are always used when slip and deformation in a bolted connection must be avoided at all costs, e.g. in radio masts and bridges. For some popular surface treatments, slip factors are given in EN 1090-2, the execution standard for steel structures. For those surface conditions not considered in EN 1090-2, the slip factor can be determined experimentally according to Annex G of EN 1090-2. By reviewing slip factor values obtained with the Annex G test procedure and reported in the literature, it becomes obvious that in most cases the slip factors achieved experimentally are not comparable for identical surface conditions. This is potentially caused by different interpretations of the Annex G slip test procedure. As the slip factor is one of the main parameters influencing the bearing capacity of slip-resistant connections, its determination should be on the safe side and not dependent on the various interpretation possibilities of the test procedure itself. For this reason, the optimization of the Annex G test procedure was thoroughly investigated in the European RFCS research project SIROCO, with the final objective being to enhance its reliability. The focus was on investigating the various test parameters such as type of preload measurement, ascertaining the possible slip planes, test speed, position of slip measurement, clamping length, preload level, evaluation of critical slip load and the performance of the extended creep test. The results achieved in these investigations have already been partly implemented in the revision of the current draft version of EN 1090-2. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Afzali, Nariman; Berg, Jörn | Gleitfeste Verbindungen im Turm- und Mastbau - Prüfung und Beschichtung | Stahlbau | 12/2015 | 966-979 | Fachthemen |
KurzfassungSchraubenverbindungen im Turm- und Mastbau werden immer dann als gleitfest vorgespannte Verbindungen der Kategorien B oder C nach DIN EN 1993-1-8 ausgeführt, wenn die Verformungen und der Schlupf in den Verbindungen minimiert werden müssen, wie zum Beispiel bei Funkmasten und Türmen von Windenergieanlagen. Wesentliche Einflussparameter auf die Tragfähigkeit einer gleitfesten Verbindung sind die Höhe der Vorspannkraft in den Schrauben und die Reibeigenschaften der gepaarten Oberflächen - beschrieben durch die Haftreibungszahl. Ein möglichst hoher und über die Lebensdauer der Struktur garantierter Gleitwiderstand ist wünschenswert, um die Anzahl der Schrauben und die Flächen der aufwändig und damit kostenintensiv herzustellenden Verbindungen gering zu halten und der Forderung der Industrie nach wartungsfreien Verbindungen nachzukommen. Aus diesen Gründen erfolgen derzeit umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Haftreibungszahl gleitfester Verbindungen auf Basis der DIN EN 1090-2 im Rahmen des europäischen RFCS-Forschungsvorhabens SIROCO unter Berücksichtigung unterschiedlicher Vorspannkraftniveaus und Beschichtungsarten, die im vorliegenden Beitrag auszugsweise am Beispiel von Alkali-Zink-Silikat beschichteten und spritzverzinkten gleitfesten Oberflächen vorgestellt werden. x | |||||
Stranghöner, Natalie; Abraham, Christoph | Neue Bemessungsregeln für geschraubte Verbindungen aus nichtrostendem Stahl | Stahlbau | 7/2022 | 454-470 | Aufsätze |
KurzfassungDas Zug-/Abschertragverhalten von Schrauben aus nichtrostendem Stahl wird wesentlich durch ihre spezifischen Materialeigenschaften (Nichtlinearität, Kaltverfestigung) beeinflusst. In der Bemessung wird dies allerdings derzeit nur bedingt berücksichtigt. Im Wesentlichen erfolgt die Bemessung nach DIN EN 1993-1-4 auf Basis von Regelungen der DIN EN 1993-1-8, die für Schrauben aus Kohlenstoffstahl hergeleitet wurden. Auf nationaler Ebene wurden bereits die Abschertragfähigkeiten von nichtrostenden austenitischen Schrauben basierend auf wenigen Untersuchungen abweichend bemessen. Für nichtrostende Duplex-Schrauben gab es bisher gar keine spezifischen Regelungen. Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens Nr. 20651 N “Entwicklung normativer Grundlagen zum Tragverhalten von zugbeanspruchten Scher-/Lochleibungsverbindungen aus nichtrostendem austenitischen und austenitischen-ferritischen (Duplex-)Stahl M12 bis M36” wurden erstmalig systematisch experimentelle und numerische Untersuchungen sowie statistische Bewertungen nach DIN EN 1990 zur Zug-, Abscher- und kombinierten Zug-/Abschertragfähigkeit von Schrauben aus nichtrostendem Stahl durchgeführt. Die Ergebnisse sind aktuell in die Revision der EN 1993-1-4 eingeflossen. Zusätzlich wurde das Lochleibungstragverhalten von Blechen aus nichtrostendem Stahl untersucht. Letztendlich führen die neuen Regelungen zu einer wirtschaftlicheren Bemessung geschraubter Verbindungen aus nichtrostendem Stahl. x | |||||
Stranghöner, Natalie | Membranbau | Stahlbau | 8/2022 | 503 | Editorials |
Stranghöner, Natalie | Membrantragwerke | Stahlbau | 8/2020 | 659 | Editorials |