Torsten Laufs, Christina Radlbeck
Aluminiumbau-Praxis nach Eurocode 9
Bauwerk
Berechnung und Konstruktion
2., Aufl.
2020, 247 S., 170 x 240 mm, Softcover
Beuth

 

 

Aluminium gehört zu den Metallen, die am variabelsten zu verarbeiten sind. Durch Techniken wie das Strangpressen sind praktisch alle denkbaren Formen möglich. Die Einsatzmöglichkeiten für Bauteile aus Aluminium sind entsprechend gigantisch. Doch nicht nur diese Vielfalt in der Anwendung, sondern auch der ökonomische Aspekt spricht für den Aluminiumbau. Um das Potenzial dieses Werkstoffs ganz auszuschöpfen, bedarf es des Wissens um seine Besonderheiten. Das vorliegende Buch will Grundlagen vermitteln, und Kenntnisse über den technologischen Rahmen des Aluminiumbaus. Es benennt die metallurgischen Eigenschaften von Aluminium und dessen Legierungen. Das Arbeiten mit Querschnittsformen ist ein weiteres Thema dieses Buches, ebenso die Bemessung von Tragwerksteilen und deren Anschlüssen: Mit diesem Praxisband aus der Edition Bauwerk erhält der Anwender einen Überblick über die relevanten Bemessungsgrundlagen für den Leichtmetallbau nach EC 9. Ausgerichtet auf die Bedürfnisse in der täglichen Praxis, wird die Bemessung und Berechnung von Aluminiumkonstruktionen und -Tragwerken kompakt und übersichtlich dargestellt.

Ramdane Boukellif
Identifizierung von Rissparametern in Scheiben durch inverse Lösung elastischer Randwertaufgaben
Berichte des Instituts für Mechanik, Band 1/2016
2016, XIV, 141 S., 21 cm, Softcover
kassel university press

 

 

Die Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Sensorkonzeptes zur in-situ Langzeitüberwachung von Ermüdungsrisswachstum in einer Struktur unter Einwirkung äußerer Lasten. Dieses ermöglicht sowohl die Identifizierung von Belastungs- und Rissparametern wie Länge, Lage und Winkel, als auch die Berechnung der Spannungsintensitätsfaktoren. Das Konzept basiert auf Messungen der Verzerrungen im Fernfeld mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen. Zur Bestimmung der unbekannten Parameter werden das direkte und das inverse Problem gelöst. Zur Lösung des direkten Problems werden die Volumenkraft- oder die Versetzungsmethode herangezogen. Beide Methoden basieren darauf, dass Rissfelder durch Superposition kontinuierlich verteilter Volumenkräfte (Methode der Volumenkräfte) oder Versetzungen (Versetzungsmethode) und der damit assoziierten Greenschen Funktionen bzw. Fundamentallösungen abgebildet werden können. Die Versetzungen sind kontinuumsmechanisch als unstetige Verschiebungen zu verstehen, die Rissöffnungen darstellen und nicht als jene, die Gitterfehler im Sinne der Werkstoffphysik beschreiben. Das inverse Problem wird durch den particle-swarm-optimization-(PSO)-Algorithmus gelöst, bei dem eine Fitnessfunktion minimiert wird, die durch die Quadratsumme der Residuen zwischen gemessenen und für einen angenommenen Riss berechneten Dehnungen an den Punkten Pm definiert ist. Der PSO-Algorithmus arbeitet auf Basis eines Schwarms von Lösungen. Sobald die äußeren Lasten und Rissparameter ermittelt sind, werden die Spannungsintensitätsfaktoren bestimmt. Das Sensorkonzept wurde erfolgreich numerisch und experimentell getestet. Experimente wurden an Scheiben aus einer Aluminiumlegierung bei zyklisch induziertem Ermüdungsrisswachstum durchgeführt.

Helmut Saal, Albrecht Gehring
Vergleich der an Längs- und Querzugproben ermittelten Werkstoffkennwerte von Aluminiumbändern
Bauforschung, Band T 3038
2004, 36 S., 16 Abb., 7 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Tragfähigkeit von Trapezprofilen wird maßgeblich von den Werkstoffeigenschaften bestimmt. DIN 18807-9 schreibt vor, dass die Werkstoffkennwerte an Querproben zu bestimmen sind. In der Fremdüberwachung ist dies aus geometrischen Gründen in den meisten Fällen nicht möglich. An Einzelproben wurde festgestellt, dass die längs zur Walzrichtung bestimmten Werkstoffeigenschaften geringer sind als die zugehörigen Querwerte. In der vorliegenden Arbeit wird dieser Sachverhalt systematisch untersucht. Die Untersuchung umfasst die zur Herstellung von Trapezprofilen eingesetzten Aluminiumlegierungen in Blechdicken von 0,50 mm bis 1,50 mm. Es wurde festgestellt, dass in Längsrichtung die 0,2 Proz.-Dehngrenze mit 81 Proz. Wahrscheinlichkeit und die Zugfestigkeit mit 87 Proz. Wahrscheinlichkeit geringer ist als in Querrichtung. Es wurde festgestellt, dass sowohl die Aluminiumlegierung als auch der Werkstoffzustand einen Einfluss auf die Verhältniswerte der Dehngrenzen und der Zugfestigkeiten haben. Ein Einfluss der Probenorientierung auf die Bruchdehnung konnte nicht festgestellt werden. Die hier festgestellte Anisotropie hat zur Folge, dass nach DIN 18807-9 Werkstoffe in der werkseigenen Produktionskontrolle den Anforderungen entsprechen, in der Fremdüberwachung jedoch nicht. Zudem wird bei der Bemessung von Trapezprofilen zwar die Streuung der Werkstoffeigenschaften durch einen Teilsicherheitsbeiwert erfasst und abgesichert, jedoch nicht die hier festgestellte planmäßige Differenz zwischen Längs- und Querwerten.

H. Krafka
Untersuchung der Schweißeignung von AlMgSi1-Blechen im Hinblick auf EUROCODE 9. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 2965
2001, 33 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Erteilung des Schweißeignungsnachweises für Betriebe zum "Schweißen von tragenden Al-Bauteilen" hat sich in einigen Fällen gezeigt, dass der Kreuzstoß aus AlMgSi1-Blechen aufgrund von Heißrissen, Poren und Entfestigung nicht die erwartete erforderliche Festigkeit aufwies. Dies wird als Sicherheitsrisiko angesehen, weil sich die geringere Festigkeit der Bauteile unter Betriebsbedingungen Lebensdauer vermindernd auswirken kann. Ziel der Untersuchung war es, zu klären, ob die Heißrisssicherheit von AlMgSi1-Schweißverbindungen von der Charge, und somit vom Hersteller abhängig und ob sie im Hinblick auf EUROCODE 9 gewährleistet ist. Des Weiteren sollte geklärt werden, ob es einen Zusammenhang zwischen den mechanisch-technologischen Werten, den chemischen Analysewerten und der Heißrissempfindlichkeit gibt. Die Ergebnisse der durchgeführten Schweißungen und die der Prüfung der Zug-, MVT-Kerbschlagbiege- und Kreuzzugproben sowie die chemischen und metallographischen Befunde weisen darauf hin, dass die untersuchte Al-Legierung AlMgSi1 heißrissempfindlich ist. Mit geeigneten Schweißzusatzstoffen lassen sich jedoch in Schweißnähten Heißrisse vermeiden. Als Ursache für die Heißrissempfindlichkeit des Grundwerkstoffes ist die chemische Zusammensetzung anzusehen, die sich in dem geringen Mg- und Si-Anteil manifestiert. Die um ca. 100 MPa geringere maximale Zugspannung der Kreuzzugproben ist überwiegend auf die Entfestigung des Werkstoffes im Bereich der WEZ infolge der Wärmeeinbringung und Rekristallisation beim Schweißen zurückzuführen. Da die Entfestigung bleibend ist, stellt dies ein Problem für die Sicherheit von geschweißten Bauteilen aus aushärtbaren Al-Legierungen dar.

R. Baehre, G. Huck, N. Schäufele
Erweiterung des IfBt-Forschungsvorhabens "Vergleich empirischer und berechneter Tragfähigkeiten von Aluminium-Trapezprofilen". Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 2552
1993, 80 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Gemäß einem Beschluß des SVA-Metallbau des IfBt werden neue Zulassungen nur noch auf der Basis des Partialsicherheitskonzeptes erteilt. Diese Umstellung wurde zum Anlaß genommen, das vorhandene Sicherheitsniveau im Rahmen des Forschungsvorhabens zu überprüfen. Eine diesbezügliche Auswertung des im Abschlußbericht zum IfBt-Forschungsvorhaben, Juli 1990, gesammelten Zahlenmaterials zeigt, daß für Aluminiumprofiltafeln das gleiche Sicherheitsniveau wie für Stahltrapezprofiltafeln ausreichend ist. Bei Anwendung der Sicherheitsbeiwerte Gamma-F entsprechend DIN 18800 Teil 1 ergibt sich für die Profiltafeln ein Sicherheitsbeiwert Gamma-M = 1,1 für Tragfähigkeitsnachweise und Gamma-M = 1,0 für den Gebrauchstauglichkeitsnachweis, sowohl bei experimentell als auch bei rechnerisch ermittelten Tragfähigkeitswerten. Es wird empfohlen, die Schnittgrößen nach der Elastizitätstheorie zu berechnen und auf eine Unterscheidung der Sicherheitsbeiwerte für den Feld- und Auflagerbereich zu verzichten. (-y-)

R. Baehre, R. Holz, G. Huck, T. Ladwein
Vergleich empirischer und berechneter Tragfähigkeiten von Aluminium-Trapezprofilen. Abschlußbericht
1990, 66 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Vergleich empirischer und berechneter Tragfähigkeiten von Aluminium-Trapezprofilen" wurden Versuchsberichte für insgesamt 18 Profile mit einem Gesamtumfang von ca. 1100 Versuchen ausgewertet und analysiert. Die Auswertung erfolgte hinsichtlich der Momentenkapazität, der Steifigkeit, der aufnehmbaren Endauflagerkraft und der kombinierten Beanspruchung aus Biegemoment und Auflagerkraft (so. M-R-Interaktion). Mit bereits vorhandenen Ansätzen wurden theoretische Tragfähigkeitswerte und Steifigkeiten ermittelt und mit experimentellen Werten verglichen. Eine Bewertung der Versuchsberichte hinsichtlich der Auswertungsbedingungen gemäß der DIN 18807 Teil 2 ergibt, daß Berichte neueren Datums unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Werkstoffes Aluminium in Anlehnung an die DIN verwertbar sind. Ältere Berichte entbehren teilweise der Ausführlichkeit und Eindeutigkeit der Versuchsbeschreibungen (z.B. Definition für die Profillage im Versuch). (-y-)