TY - JOUR A1 - Schwedler, Michael A1 - Dörfeldt, Stefan A1 - Lüddecke, Falk A1 - Seidel, Marc A1 - Thiele, Marc ED - Kurrer, Karl-Eugen T1 - Einflussfaktoren auf die Vorspannkraft von Schrauben mit Durchmessern bis M72 in Ringflanschverbindungen T1 - Factors influencing the pretension force in bolts with diameter up to M72 in ring flange connections JF - Stahlbau N2 - Bei Monopfahlgründungen von Offshore-Windenergieanlagen wird die Verbindung zwischen Monopfahl und Übergangsstück als geschraubter Ringflansch ausgeführt. Die zunehmende Leistungsfähigkeit der Windenergieanlagen führt zu immer größeren Schnittgrößen in diesem Anschluss. In der Folge erhöhen sich nicht nur die Querschnittsabmessungen, sondern es kommen auch zunehmend größere Schrauben zum Einsatz. Da die einschlägigen Regelwerke zur Bemessung dieser Verbindungen nicht für Schrauben der Größen M64 oder M72 konzipiert wurden, stellt sich die Frage der Übertragbarkeit auf solche Anwendungsfälle. Im Rahmen des Aufsatzes werden Einflüsse diskutiert, die eine Herabsetzung der Schraubentragfähigkeit verursachen könnten. Diese Einflüsse, vornehmlich geometrische Imperfektionen, werden systematisch untersucht und ergänzend in praxisrelevanten Beispielen bewertet. Die somit gewonnenen Erkenntnisse werden für die abschließende Beurteilung der großen Schrauben in Ringflanschverbindungen herangezogen. KW - Ermüdung KW - Vorspannung KW - Imperfektion KW - Offshore KW - Windenergieanlage KW - Schrauben PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/stab.201810571 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 VL - 87 IS - 2 SP - 149 EP - 161 PB - Wilhelm Ernst und Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-44285 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rücker, Werner A1 - Lüddecke, Falk A1 - Thöns, Sebastian T1 - Tragverhalten von Offshore Gründungskonstruktionen - Rechnerische und messtechnische Untersuchungen JF - Bautechnik N2 - Dieser Artikel enthält eine Zusammenfassung von Ergebnissen des Forschungsverbundvorhabens 'OGOWIN: Optimierung aufgelöster Gründungsstrukturen für Offshore-Windenergieanlagen hinsichtlich Materialeinsatz, Montageablauf und neuer Fertigungsverfahren'. Die Ergebnisse umfassen (1) eine Untersuchung des dynamischen Verhaltens der verschiedenen Gründungsvarianten Monopile, Tripod und Jacket, (2) die Ermittlung einer Wöhlerlinie für den Grundwerkstoff eines Stahlgussknotens, (3) die Ermittlung der Traglast eines Stahlgussknotens in einem 1:1-Versuch sowie (4) Berechnungen zur Form- und Materialoptimierung. Zur Überwachung der Gebrauchstauglichkeit während des Betriebes wurden relevante Parameter hinsichtlich ihres Einflusses auf die ersten Eigenfrequenzen der o. g. Gründungskonstruktionen rechnerisch untersucht. Untersuchungen der Ermüdungsfestigkeit und die erstmalige experimentelle Ermittlung der Traglast eines Gussknotens tragen zu einem optimierten Entwurf durch genaue Kenntnis des Materialverhaltens und der höchstbeanspruchten Bereiche bei. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine geometrische Optimierung des Stahlgussknotens unter konstruktiven Randbedingungen zu einer Verringerung des Materialaufwandes bzw. zu einer Erhöhung der Traglast führen kann. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- This paper contains a summary of the joint research project 'OGOWIN: Optimisation of support structures for offshore wind turbines regarding the material consumption, the construction and production sequence as well as new production methodologies'. The results comprise (1) a modal analyses of various types of offshore wind turbine support structures, (2) the fatigue strength testing of the cast steel material, (3) a large scale ultimate capacity test of a cast steel tube connection and (4) an optimisation of the tube connection aiming at material and stress reduction. The sensitivity of the relevant parameters on the first natural frequencies was quantified and the most influencing parameters were identified. The analyses of the fatigue strength and of the ultimate capacity of the cast steel tube connection support an optimised design by precise knowledge of the failure mechanisms and material behaviour. Moreover, it is shown that optimising the cast steel node can reduce the material use and stress concentration. KW - Gussknoten KW - Ermüdung KW - Traglast KW - Optimierung KW - Cast steel tube connection KW - Fatigue KW - Ultimate capacity KW - Optimisation KW - Meerestechnik KW - Offshore engineering KW - Stahlbau KW - Steel construction KW - Neue Verfahren/Versuchstechnik KW - New Processes/Experimental Techniques PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/bate.201200022 SN - 0932-8351 SN - 1437-0999 SN - 0005-6820 SN - 0341-1052 SN - 0932-6359 SN - 0932-8351 VL - 89 IS - 12 SP - 821 EP - 830 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-27426 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Recknagel, Christoph A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Lüddecke, Falk ED - Imad L. Al-Qadi, ED - Tom Scarpas, ED - Loizos, Andreas T1 - Performance and service life prediction of crack preventative joint systems T2 - 6th RILEM International Conference on cracking in Pavements "Pavement Cracking - Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Histories", June 16-18, 2008, Chicago, USA (Proceedings) T2 - 6th RILEM International Conference on cracking in Pavements "Pavement Cracking - Mechanisms, Modeling, Detection, Testing and Case Histories" CY - Chicago, USA DA - 2008-06-16 KW - Joint sealing systems KW - Bituminous compounds KW - Climate KW - Service life KW - Concrete pavement PY - 2008 SN - 978-0-415-47575-4 SP - 779 EP - 790 PB - CRC Press AN - OPUS4-18281 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lüddecke, Falk A1 - Rücker, Werner A1 - Seidel, M. A1 - Assheuer, J. T1 - Tragverhalten von Stahlgussbauteilen in Offshore-Windenergie-Anlagen unter vorwiegend ruhender und nicht ruhender Beanspruchung JF - Stahlbau N2 - Für die Installation von Offshore-Windenergie-Anlagen der 5-Megawattklasse vor der Küste Deutschlands in der Nordsee ist es erforderlich, Gründungsstrukturen in hoher Stückzahl wirtschaftlich herstellen zu können. Für den Wassertiefenbereich der Nordsee wird im Rahmen dieses Aufsatzes der Konstruktions-typ Jacket hinsichtlich dynamischer Eigenschaften untersucht. Darüber hinaus wird über Stahlgussbauteile berichtet, die in den hochbelasteten Knotenpunkten des Jackets verbaut werden. Derzeit ist es üblich, Jackets aus handelsüblichen Stahlhohlprofilen zu fertigen, die an den Enden zu einer Knotenverbindung miteinander verschweißt werden. Diese Lösung besitzt jedoch eine Vielzahl von Nachteilen, über die nachfolgend berichtet wird. Bauteile aus Stahlguss hingegen weisen unter anderem die Vorteile auf, universell einsetzbar und in Form bzw. Gestaltung völlig frei wählbar zu sein. Um das komplexe Tragverhalten dieser Stahlgussbauteile bewerten zu können, wurden neben Simulationsrechnungen auch Laborversuche durchgeführt. Es wurde das Tragverhalten unter statischer Belastung am Stahlgussbauteil im 1:1-Modell und das Ermüdungsverhalten an Stahlgussproben getestet. Load bearing behaviour of cast steel components in offshore wind turbines under fatigue and static loads. The installation of offshore wind turbines of the 5-megawatt class in deep water of the North Sea makes it economically necessary to build foundations in high quantities. Constructions of this kind are a major technical challenge in terms of design, manufacturing and operation. In this paper the dynamic behaviour of jacket constructions in the North Sea are investigated. Currently jacket structures are constructed with steel pipes that are welded at the connecting nodes. This procedure implies several disadvantages. In contrast cast steel elements are universally applicable and designable. To verify the load bearing behaviour numerical simulations and laboratory tests are done. Laboratory tests include the testing of the ultimate load bearing capacity. In a large scale setup and fatigue tests at small cast steel specimen. KW - Offshore KW - Stahlgussbauteile KW - Ermüdung KW - Traglasttests PY - 2008 DO - https://doi.org/10.1002/stab.200810077 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 77 IS - 9 SP - 639 EP - 646 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-18298 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lüddecke, Falk A1 - Mehdianpour, Milad A1 - Graße, W. T1 - Schweißen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen - Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten geschweißter Verbindungen aus Flussstahl JF - Stahlbau N2 - Beim Schweißen wird durch die induzierte Kerbschärfe und die Eigenspannungen die Gefahr eines Sprödbruchs erhöht. Aufgrund der verringerten Zähigkeitseigenschaften von alten Flussstählen im Vergleich zu heutigen Baustählen ist daher eine Bewertung der Sprödbruchgefahr von Flussstählen nach dem Schweißen erforderlich. Für eine Bewertung auf bruchmechanischem Niveau wird der Spannungsintensitätsfaktor auf der Beanspruchungsseite mit der Bruchzähigkeit auf der Widerstandsseite verglichen. Für einen Großteil der früher verbauten Bleche bis 11 mm Dicke kann gezeigt werden, dass kein Sprödbruch zu erwarten ist. Darüber hinaus werden für größere Blechdicken Daten aufbereitet, die auf Basis der tatsächlich vorliegenden Materialbeanspruchbarkeiten und rechnerisch ermittelten Beanspruchungen eine Bewertung ermöglichen. Welding of existing steel structures - brittle fracture behaviour of welded mild steel. Welding processes cause notch effects and residual stresses. Therefore the risk of brittle fracture grows. In comparison with modern steels, old mild steels have a lower ductility. So it is necessary to evaluate brittle fracture behaviour of mild steel after welding. This evaluation is done by means of fracture mechanics parameters. The results show that for plate thicknesses of mild steel up to 11 mm there is no risk of brittle fracture. For higher plate thicknesses a procedure to evaluate brittle fracture behaviour is described taking the actual state of stress and actual material properties into consideration. KW - Ertüchtigung KW - Baustahl KW - Schweißtechnik KW - Werkstoffermüdung KW - Betriebsfestigkeit KW - Metallurgie PY - 2008 DO - https://doi.org/10.1002/stab.200810071 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 77 IS - 8 SP - 588 EP - 594 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-18299 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lüddecke, Falk A1 - Mehdianpour, Milad A1 - Graße, W. T1 - Schweißen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen - Untersuchungen zum Einfluss der Vorbelastung auf die Lebensdauer der Schweißkerbdetails JF - Stahlbau N2 - Für die Sanierung und Ertüchtigung bestehender, vorwiegend nicht ruhend beanspruchter Stahltragwerke mittels Schweißen ist bei der ingenieurmäßigen Bemessung neu eingebrachter Schweißverbindungen der Nachweis der Betriebsfestigkeit zu führen. Um für die Restlebensdauerermittlung den Anteil der vergangenen ermüdungsrelevanten Belastung abschätzen zu können, wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Hierbei erfolgte u.a. die Einprägung einer definierten Vorbelastung in einen äußerlich ungekerbten Grundwerkstoff, anschließend die Kerbung und die Ermüdungsbeanspruchung der Probe bis zum Bruch. Dieses Vorgehen repräsentiert einen bereits vorbelasteten Altstahl, an dem nachträglich eine Reparatur durchgeführt wurde. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die aufgebrachten Vorbelastungen in der Regel keinen signifikanten Einfluss auf die erreichbare Lebensdauer ausüben, wenn eine Oberflächenbearbeitung durchgeführt und ein ausreichender Einbrand gewährleistet wird. Dies bedeutet, dass die eingeprägte Vorgeschichte bestehender Konstruktionen beim Nachweis der Betriebsfestigkeit von neu eingebrachten Schweißkerbdetails vernachlässigt werden kann. Welding of existing steel structures - Effect of prior load cycles. When existing structures under fatigue load are to be strengthened or refurbished by welded joints fatigue assessment is required for new welds. For the analysis of existing structures or determining of their remaining fatigue life, experimental investigations were carried out in order to estimate the effect of prior load cycles on the material. Mild steel specimens were preloaded cyclically, then surface treatment was applied and a notch representative for a real weld of a structure was introduced. The results of fatigue tests were compared with fatigue tests on similar non-preloaded specimens. It has been found that there is no significant effect of prior load cycles if the surface is treated prior to welding and enough fusion penetration depth is given. Therefore, fatigue assessment of new welds on old materials does not need to take into account prior load cycles. KW - Ertüchtigung KW - Baustahl KW - Schweißtechnik KW - Werkstoffermüdung KW - Betriebsfestigkeit KW - Metallurgie PY - 2007 DO - https://doi.org/10.1002/stab.200710057 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 76 IS - 8 SP - 563 EP - 568 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-18344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lüddecke, Falk A1 - Mehdianpour, Milad A1 - Graße, W. T1 - Schweißen ermüdungsbeanspruchter Altstahlkonstruktionen - Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten geschweißter Verbindungen aus Flussstahl JF - Stahlbau N2 - Beim Schweißen wird durch die induzierte Kerbschärfe und die Eigenspannungen die Gefahr eines Sprödbruchs erhöht. Aufgrund der verringerten Zähigkeitseigenschaften von alten Flussstählen im Vergleich zu heutigen Baustählen ist daher eine Bewertung der Sprödbruchgefahr von Flussstählen nach dem Schweißen erforderlich. Für eine Bewertung auf bruchmechanischem Niveau wird der Spannungsintensitätsfaktor auf der Beanspruchungsseite mit der Bruchzähigkeit auf der Widerstandsseite verglichen. Für einen Großteil der früher verbauten Bleche bis 11 mm Dicke kann gezeigt werden, dass kein Sprödbruch zu erwarten ist. Darüber hinaus werden für größere Blechdicken Daten aufbereitet, die auf Basis der tatsächlich vorliegenden Materialbeanspruchbarkeiten und rechnerisch ermittelten Beanspruchungen eine Bewertung ermöglichen. Welding of existing steel structures - brittle fracture behaviour of welded mild steel. Welding processes cause notch effects and residual stresses. Therefore the risk of brittle fracture grows. In comparison with modern steels, old mild steels have a lower ductility. So it is necessary to evaluate brittle fracture behaviour of mild steel after welding. This evaluation is done by means of fracture mechanics parameters. The results show that for plate thicknesses of mild steel up to 11 mm there is no risk of brittle fracture. For higher plate thicknesses a procedure to evaluate brittle fracture behaviour is described taking the actual state of stress and actual material properties into consideration. KW - Ertüchtigung KW - Baustahl KW - Schweißtechnik KW - Werkstoffermüdung KW - Betriebsfestigkeit KW - Metallurgie PY - 2008 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 77 IS - 8 SP - 588 EP - 594 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-18342 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lüddecke, Falk A1 - Mehdianpour, Milad A1 - Graße, W. T1 - Ertüchtigung bestehender Stahltragewerke aus der Zeit von 1860 bis 1940 JF - Stahlbau N2 - In Vorbereitung auf das Schweißen alter Baustähle erfolgt eine differenzierte Betrachtung der in der Zeit von 1860 bis 1940 verbauten Stähle hinsichtlich prinzipieller Schweißeignung. Für den Puddelstahl konnte aufgrund der unregelmäßig verteilten lamellaren Schlackeneinschlüsse keine prinzipielle Schweißeignung festgestellt werden. Dagegen weist der Flußstahl in ausgewählten Bereichen des Profilquerschnitts, den Speckschichten, eine prinzipielle Schweißeignung auf. Die Speckschichtdicken sind Streuungen unterworfen. Um trotzdem Aussagen über deren geometrische Ausdehnung treffen zu können, wurden Streuung verursachende Einflußfaktoren - insbesondere die Stahl- und die Halbzeugherstellung - untersucht. Anhand von Messungen an Querschnitten wurden Speckschichtdicken und deren Streuungen ermittelt. Basierend auf den Speckschichtdicken ist eine Anpassung des gewählten Lichtbogenhandschweißverfahrens in Hinblick auf die Einbrandtiefe erforderlich. Hierfür wurden gesonderte Laborversuche durchgeführt, um praxisgerechte Schweißparameter zu entwickeln. Zur Untersuchung der Eignung einer solchen Schweißverbindung für nicht ruhende Beanspruchungen wurden Ermüdungsversuche an geschweißten Flußstahlproben durchgeführt. Die ermittelten Bruchlastwechselzahlen sind bei gleicher Kerbgrundbeanspruchung und Bauteilform denen heutiger Baustähle ähnlich. Damit wurde gezeigt, daß eine erfolgreiche Schweißung an Flußstählen prinzipiell möglich ist. Translated Abstract In a first step a classified consideration of steel from 1860 to 1940 is performed in order to check the weld ability in principle. It was not possible to make a general statement on weldability for wrought iron frequently due to irregularly distributed lamellar slag inclusions. Mild steel, however, has been found to be weldable in selected areas of the profile cross-section, i.e. in the rim outside the segregation zone. The rim outside the segregation zone to be subject to distribution. In order to evaluate the distribution of the rim outside the segregation zone those parameters were investigated, which affected the scattering of the distribution highly. By means of measurements on sections segregation zone and their scatter were determined. Due to the thickness of the rim outside the segregation zone, the selected manual arc welding method had to be adjusted in view of the depth of fusion penetration. Penetration values have been determined as a function of energy applied per unit length in laboratory tests. Based on a comparison between available thickness of the rim outside the segregation zone and the depth of fusion penetration values, the maximum energy input has been specified in view of a practical implementation. To analyse the feasibility of such a weld joint for cyclic loads, fatigue tests have been carried out on welded mild steel specimens. The results of number of cycles to failure are similar to those of current structural steel with the same notch base load and building component form. This has indicated that a successful welding of mild steel is possible. KW - Ertüchtigung KW - Baustahl KW - Schweißtechnik KW - Werkstoffermüdung KW - FE-Analyse KW - Metallurgie PY - 2006 DO - https://doi.org/10.1002/stab.200610030 SN - 0038-9145 SN - 1437-1049 SN - 0932-6375 VL - 75 IS - 4 SP - 298 EP - 302 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-12395 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lüddecke, Falk A1 - Mehdianpour, Milad T1 - Ertüchtigungsmaßnahmen an bestehenden Stahltragwerken unter Berücksichtigung der Schweißtechnik T2 - Große Schweißtechnische Tagung, 16.- 18.9.2007, Basel, Switzerland T2 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Basel, Switzerland DA - 2007-09-16 KW - Ertüchtigung KW - Baustahl KW - Schweißtechnik KW - Werkstoffermüdung KW - Betriebsfestigkeit KW - Metallurgie PY - 2007 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-18343 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Lüddecke, Falk A1 - Auersch, Lutz A1 - Baeßler, Matthias A1 - Rücker, Werner T1 - Dynamisches Verhalten von Gründungen von Offshore-Windkraftanalagen T2 - VDI-Berichte - Baudynamik T2 - 3. VDI-Fachtagung - Baudynamik CY - Kassel, Deutschland DA - 2009-05-14 PY - 2009 SN - 978-3-18-092063-4 SN - 0083-5560 VL - 2063 SP - 467 EP - 480 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-19862 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -