FG Stahl- und Holzbau
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Wenn an Stahlbrückenkonstruktionen Ermüdungsrisse festgestellt werden, treten
diese in der Regel an kerbscharfen Konstruktionsdetails auf. Die Instandsetzung der
betroffenen Brückenkonstruktion erfordert in den meisten Fällen umfangreiche Sa
nierungsmaßnahmen, die oft mit einer Brückensperrung und erheblichen Beein
trächtigungen der Verkehrsinfrastruktur einhergehen. Im Rahmen eines ZIM
Forschungsvorhabens [3] wird derzeit ein innovatives Reparaturverbundsystem aus
kohlenfaserverstärktem Kunststoff (CFK) entwickelt, das mithilfe von Klebetechnik
appliziert wird und das angerissene Bauteil lokal verstärkt. Das primäre Ziel dieser
verstärkenden Maßnahme besteht darin, mittels individuell gefertigter CFK-Schalen,
welche durch die Verwendung eines zweikomponentigen Klebstoffs am Hänger be
festigt werden, den Riss zu überbrücken. Auf diese Weise soll der Rissfortschritt
signifikant reduziert oder gestoppt werden. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über
die ersten Ergebnisse aus diesem Forschungsvorhaben.
Im Rahmen des Beitrags wird das Tragverhalten von Trapezstegträgern mit quadra
tischen Öffnungen und Öffnungskränzen (umlaufende Versteifung) als Verstär
kungsmaßnahme untersucht. Die Ergebnisse aus zwei Traglastversuchen und einer
umfangreichen numerischen Parameterstudie (FE-Berechnungen) zum Tragverhal
ten von Trapezstegträgern mit versteiften quadratischen Stegöffnungen werden vor
gestellt. In der Parameterstudie werden die Einflüsse der Kranzdicke und der geo
metrischen Imperfektionen auf die Querkrafttragfähigkeit der Trapezstegträger un
tersucht. Schlussendlich wird ein praxisnaher Bemessungsvorschlag zur Ermittlung
der Querkrafttragfähigkeit von Trapezstegträgern mit versteiften Stegöffnungen vor
gestellt.
Geometric Properties of Steel Components with Stability and Fatigue Risks Using 3D-Laser-Scanning
(2024)
Nowadays, 3D laser scanning technology is extensively employed in laboratory investigations of steel structural components, providing accurate geometric dimensions to reduce uncertainties caused by indeterminate geometry in experimental results. It is often used in conjunction with the Finite Element (FE) Method and analytical solutions, which are more accurate deterministic operators in the research on steel structures. However, establishing a common methodological framework for transferring or mapping 3D-scanned information into finite element models for complex steel structures with stability and fatigue risks remains an ongoing task. In light of this, this study has developed a 3D scanning platform capable of obtaining accurate geometric dimensions for various types of steel components. Different coordinate systems and point cloud mapping algorithms have been established for different types of components to construct actual finite element models with initial imperfections. The feasibility of the self-developed 3D scanning platform and finite element modelling has been validated through three experimental cases: weld details, steel girders, and cylindrical shells. The research findings demonstrate that the captured point cloud can be automatically processed and corrected using the developed algorithm. The scanned data can then be input into the numerical model using various mapping algorithms tailored to the specific geometric properties of the specimens. The differences between the experimental test results and the simulated results obtained from the 3D-scanned finite element models remain within a small range. The self-developed 3D scanning platform and finite element modelling technique effectively capture the actual dimensions of different steel components, enabling the prediction of their stability and fatigue risks through numerical simulations.
Die nicht ausdrücklich definierte Schnittstelle zwischen Kran (Maschinenbau) und Kranbahnträger (Bauwesen) führte in der Vergangenheit immer wieder zu Missverständnissen in der Praxis in Hinblick auf die Bemessung geklemmter Kranschienen mit Fußflansch (Form A). Von den Kranherstellern wird lediglich die Kontaktpressung zwischen dem Laufrad des Krans und der Schienenoberfläche nach EN 13001-3-3 nachgewiesen. Die Bemessung der Kranschiene selbst wird nicht durch die Vorschriften des Kranbaus geregelt. Auf der anderen Seite ist eine Bemessung geklemmter Kranschienen, die neben zweiachsiger Biegung auch Torsion infolge exzentrischer Lasteinleitung erfahren, bislang aufgrund fehlender Bemessungsregeln nicht ohne Weiteres nach EN 1993-6 möglich. Dieser Beitrag stellt den derzeitigen Stand der für den Normentwurf prEN 1993-6 entwickelten Bemessungsregeln vor und präsentiert Vergleiche mit realitätsnahen numerischen Untersuchungen. Darüber hinaus wird ein verbessertes Berechnungsmodell für die Längsspannungen aus zentrischer Radlast vorgestellt, das im Vergleich zum Normentwurf das tatsächliche Tragverhalten deutlich besser abbildet. Außerdem wird ein Bemessungsvorschlag für einen Ermüdungsnachweis formuliert.
Anwenderfreundlichere Regelungen zu den Einwirkungen aus Kranbetrieb im Norm-Entwurf prEN 1991-3
(2023)
Die Ergebnisse aus drei Traglastversuchen und einer umfangreichen numerischen Parameterstudie (FE-Berechnungen) zum Tragverhalten von Wellstegträgern mit quadratischen Stegöffnungen werden vorgestellt. Es werden versteifte Stegöffnungen mit einem umlaufenden Versteifungskranz betrachtet. In der Parameterstudie werden die Einflüsse der Stegöffnungsgeometrie, der Trägergeometrie und der Position der Stegöffnung auf die Querkrafttragfähigkeit der Wellstegträger untersucht.