{"id":14160,"date":"2020-03-16T14:21:23","date_gmt":"2020-03-16T14:21:23","guid":{"rendered":"https:\/\/matplus.shop\/?post_type=product&p=14160"},"modified":"2020-06-25T09:25:15","modified_gmt":"2020-06-25T09:25:15","slug":"p-1132-erweiterung-der-ermuedungsbemessung-von-k-knoten-mit-spalt-aus-rhp-und-khp-auf-hochfeste-staehle-und-dickwandige-profile","status":"publish","type":"product","link":"https:\/\/matplus.shop\/produkt\/p-1132-erweiterung-der-ermuedungsbemessung-von-k-knoten-mit-spalt-aus-rhp-und-khp-auf-hochfeste-staehle-und-dickwandige-profile","title":{"rendered":"P 1132 – Erweiterung der Erm\u00fcdungsbemessung von K-Knoten mit Spalt aus RHP und KHP auf hochfeste St\u00e4hle und dickwandige Profile"},"content":{"rendered":"

P 1132 – Erweiterung der Erm\u00fcdungsbemessung von K-Knoten mit Spalt aus RHP und KHP auf hochfeste St\u00e4hle und dickwandige Profile<\/span><\/strong><\/h2>\n

Zur Umsetzung des Leichtbaus werden zunehmend auch erm\u00fcdungsbeanspruchte Konstruktionen aus hochfesten St\u00e4hlen hergestellt. Im Fachwerkbau ist dabei der K-Knoten mit Spalt die bevorzugte Knotenkonfiguration. Zur leichteren Anwendung und Bemessung solcher Knoten aus hochfesten Stahlg\u00fcten und mit gr\u00f6\u00dferen Wanddicken m\u00fcssen die bestehenden Bemessungsregeln angepasst und erweitert werden.
\n<\/span>Das zu diesem Zweck durchgef\u00fchrte Versuchsprogramm umfasst insgesamt 55 Erm\u00fcdungsversuche an K-Knoten aus Rechteckhohlprofilen (RHP) und Kreishohlprofilen (KHP) unterschiedlicher Abmessungen aus S355, S500 und S700. K-Knoten kleinerer Abmessungen werden bei TNO in Delft, Niederlande auf einem Versuchsstand mit Einzelzylindern gepr\u00fcft. K-Knoten mit gro\u00dfen Abmessungen werden am KIT in Karlsruhe auf einem eigens angefertigten Pr\u00fcfrahmen gepr\u00fcft. Die Auswertung der experimentellen Untersuchungen erfolgt nach dem Nennspannungskonzept der EN 1993-1-9 (2010) durch die Erstellung von W\u00f6hlerkurven.
\n<\/span>Insbesondere die Versuche an kleinen KHP K-Knoten mit \u00fcberschwei\u00dftem Spalt zeigen, dass die Erm\u00fcdungsfestigkeit neben den Knotenabmessungen und den geometrischen Parametern auch von der Schwei\u00dfnahtausf\u00fchrung und -geometrie abh\u00e4ngt. Dies wird in den Bemessungsregeln nicht ber\u00fccksichtigt, kann jedoch f\u00fcr die Konstruktion von erm\u00fcdungsgerechten Strukturen genutzt werden. So kann bei den KHP K-Knoten mit \u00fcberschwei\u00dftem Spalt die Erm\u00fcdungsfestigkeit um zwei Kerbklassen von 71 auf 90 erh\u00f6ht werden.
\n<\/span>Im Gegensatz dazu werden die untersuchten kleinen RHP K-Knoten mit Schwei\u00dfanfangs- und Schwei\u00dfendpunkten in den Ecken der Strebenprofile hergestellt, wodurch die Schwachstelle der Schwei\u00dfnaht mit dem Hot-Spot der Geometrie zusammenf\u00e4llt. Die Versuchsergebnisse dieser Probek\u00f6rper stellen damit eine Untergrenze f\u00fcr die Erm\u00fcdungsfestigkeit dar. Die Erm\u00fcdungsfestigkeit von K-Knoten h\u00e4ngt stark von der Wanddicke der Bauteile und deren Verh\u00e4ltniswert <\/span>t <\/span>ab. Die Klassifizierung f\u00fcr den Nennspannungsansatz erfolgt daher zu Recht anhand des inversen Wanddickenverh\u00e4ltnis 1\/<\/span>\u03a4 <\/span>= t<\/span>0 <\/span>\/ \u03a4<\/span>i<\/span>.
\n<\/span>Die Ergebnisse der Erm\u00fcdungsversuche an gro\u00dfen RHP und KHP K-Knoten aus S355 und S700 mit 20 mm Wandst\u00e4rke passen gut in die vorhandenen Kerbklassen und k\u00f6nnen ohne Wandst\u00e4rkenreduzierung nach CIDECT Design Guide 8 oder EN 1993-1-9 (2010) eingestuft werden. Parallel dazu werden numerische Berechnungen angestellt, die zur Ausweitung des G\u00fcltigkeitsbereichs dienen. Die FiniteElemente-Modelle werden anhand von Dehnungsmessungen in Verifikationsversuchen<\/span> kalibriert. <\/span>Daf\u00fcr werden Volumenelemente verwendet und die Schwei\u00dfn\u00e4hte mit abgebildet, um eine exakte Abbildung der lokalen Spannungen in der Schwei\u00dfnaht zu erm\u00f6glichen.
\n<\/span>Eine Parameterstudie wird durchgef\u00fchrt, um den betrachteten Parameterbereich zu erweitern und den Einfluss einzelner geometrischer Parameter, wie Gurtschlankheit 2<\/span>y<\/span>, Wanddickenverh\u00e4ltnis <\/span>t<\/span>, Breiten- bzw. Durchmesserverh\u00e4ltnis \u00df<\/span> oder Strebenneigungswinkel O<\/span> zu identifizieren. F\u00fcr RHP K-Knoten werden 72 verschiedene Knotenkonfigurationen mit jeweils 4 getrennten Lastf\u00e4llen berechnet. KHP K-Knoten werden in 16 unterschiedlichen Abmessungen mit jeweils 3 Lastf\u00e4llen berechnet, so dass insgesamt 336 FE-Modelle innerhalb der Parameterstudie erstellt, berechnet und ausgewertet werden. Zudem werden anhand der Dehnungsmessungen im Versuch Spannungskonzentrationsfaktoren ermittelt. Diese dienen dann zusammen mit den Ergebnissen numerischer Parameterstudien zur Validierung bzw. Anpassung vorhandener SCF-Formeln.
\n<\/span>F\u00fcr RHP K-Knoten wird eine Neubewertung fr\u00fcherer und neuer Daten f\u00fcr den Lastfall \u201eAxiale Belastung der Strebe (AX)\u201c durchgef\u00fchrt und geeignete Formeln mit einer geringf\u00fcgigen Modifikation vorhandener CIDECT-Formeln bereitgestellt. F\u00fcr RHP K-Knoten mit Spalt unter Strebenbiegung in der Ebene (IPB) sind in CIDECT keine Formeln angegeben. Hierf\u00fcr ist ein neuer Satz von Gleichungen entwickelt worden.
\n<\/span>Die Auswertung der Strukturspannungen von KHP K-Knoten unter axialer Belastung der Streben zeigt, dass die SCFs nach CIDECT-Formeln im Vergleich zu den SCFs nach DNV GL-PR-C203 (2016) und aus FEA h\u00e4ufig sehr konservative Werte liefern. Da DNV GL-PR-C203 (2016) einen gr\u00f6\u00dferen Anwendungsbereich hat und SCF-Formeln f\u00fcr die Lastf\u00e4lle IPB und Out-of-Plane-Bending (OPB) bereitstellt, ist es sinnvoll, diese Formeln zu verwenden. Lediglich die Formel f\u00fcr SCFs f\u00fcr den Gurt unter IPB wird derart modifiziert, so dass die SCFs auf der sicheren Seite liegen. Da die Erm\u00fcdungsfestigkeit von Hohlprofilverbindungen stark von den dimensionslosen Parametern abh\u00e4ngt, sollte dies bereits bei der Planung durch Auswahl geeigneter Parameter ber\u00fccksichtigt werden. Durch sorgf\u00e4ltige Planung und Ausf\u00fchrung k\u00f6nnen erm\u00fcdungsgerechte Hohlprofilkonstruktionen realisiert werden, auch bei Verwendung hochfester St\u00e4hle.<\/span><\/p>\n

Ver\u00f6ffentlichung:<\/strong>
\nM\u00e4rz 2020<\/span><\/p>\n

Autoren:<\/strong>
\nDr.-Ing. S. Herion, Dr.-Ing. J. Hrabowski, Prof. Dr.-Ing. T. Ummenhofer, Dipl.-Ing. P. Ladendorf, Dr. ir. R. Pijpers<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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