A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen
Hochfeste Baustähle mit 960 bzw. 1100 MPa Mindeststreckgrenze ermöglichen durch Leichtbauweise eine Verringerung der Investitions- und Betriebskosten von Mobilkranen. Bei der Bemessung von Kranen mit diesen Stählen besteht für die zyklische Belastung jedoch eine große Unsicherheit hinsichtlich ertragbarer Spannungen und der Lebensdauer. Im Beitrag werden hierzu erstmalig über experimentelle und theoretische Untersuchungen das Betriebsfestigkeitsverhalten von Kranbauteilen unter realistischen Belastungs-Zeit-Zyklen untersucht. Bei den verwendeten Werkstoffen für die Test-Schiebeholme handelt es sich um hochfeste wasservergütete Baustähle S 960 Q und S 1100 Q mit einem C-Gehalt unter 0,2 % und niedrigem Kohlenstoffäquivalent CET. Im Gefüge weisen diese Stähle eine feine martensitische Struktur mit eingelagerten Carbiden auf, die eine gute Kombination aus Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften unabhängig von der Blechdicke ergibt. Unterschiedliche Belastungshorizonte wurden durch Faktorisierung des Basiskollektivs in den Stufen 0,7, 1, 1,14 und 1,25 realisiert. Die Dauerschwingversuche wurden mit schwellender Belastung (R = 0) auf einer servohydraulischen 2250-kN-Prüfmaschine durchgeführt. Zur theoretischen Erfassung des Ermüdungs- und Betriebsfestigkeitsverhaltens wurde ein kombiniertes Verfahren aus Kerbgrundkonzept und Bruchmechanikkonzept verwendet sowie ein Berechnungsmodell entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lebensdauer auch bei hohen Belastungen mindestens 20 Jahre für beide Stähle beträgt. Weiterhin kann die Betriebsfestigkeit um bis zu 50 % durch Nachbehandlung der Schweißnähte, Zähigkeitsverbesserung des Grundwerkstoffes und konstruktive Umgestaltung der Bauteile erhöht werden. Vorausberechnungen zur Verbesserung der Betriebsfestigkeit zeigen weiterhin ein Steigerungspotential für die Lebensdauer von 10 - 20 %, wenn die Übergangstemperatur T 27 der Stähle um rd. 10 - 15 K zu tieferen Temperaturen verschoben wird.
Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen
Hochfeste Baustähle mit 960 bzw. 1100 MPa Mindeststreckgrenze ermöglichen durch Leichtbauweise eine Verringerung der Investitions- und Betriebskosten von Mobilkranen. Bei der Bemessung von Kranen mit diesen Stählen besteht für die zyklische Belastung jedoch eine große Unsicherheit hinsichtlich ertragbarer Spannungen und der Lebensdauer. Im Beitrag werden hierzu erstmalig über experimentelle und theoretische Untersuchungen das Betriebsfestigkeitsverhalten von Kranbauteilen unter realistischen Belastungs-Zeit-Zyklen untersucht. Bei den verwendeten Werkstoffen für die Test-Schiebeholme handelt es sich um hochfeste wasservergütete Baustähle S 960 Q und S 1100 Q mit einem C-Gehalt unter 0,2 % und niedrigem Kohlenstoffäquivalent CET. Im Gefüge weisen diese Stähle eine feine martensitische Struktur mit eingelagerten Carbiden auf, die eine gute Kombination aus Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften unabhängig von der Blechdicke ergibt. Unterschiedliche Belastungshorizonte wurden durch Faktorisierung des Basiskollektivs in den Stufen 0,7, 1, 1,14 und 1,25 realisiert. Die Dauerschwingversuche wurden mit schwellender Belastung (R = 0) auf einer servohydraulischen 2250-kN-Prüfmaschine durchgeführt. Zur theoretischen Erfassung des Ermüdungs- und Betriebsfestigkeitsverhaltens wurde ein kombiniertes Verfahren aus Kerbgrundkonzept und Bruchmechanikkonzept verwendet sowie ein Berechnungsmodell entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lebensdauer auch bei hohen Belastungen mindestens 20 Jahre für beide Stähle beträgt. Weiterhin kann die Betriebsfestigkeit um bis zu 50 % durch Nachbehandlung der Schweißnähte, Zähigkeitsverbesserung des Grundwerkstoffes und konstruktive Umgestaltung der Bauteile erhöht werden. Vorausberechnungen zur Verbesserung der Betriebsfestigkeit zeigen weiterhin ein Steigerungspotential für die Lebensdauer von 10 - 20 %, wenn die Übergangstemperatur T 27 der Stähle um rd. 10 - 15 K zu tieferen Temperaturen verschoben wird.
Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen
Fatigue behaviour of component sections of mobile cranes out of high strength steel plates
Bleck, Wolfgang (author) / Hummel, Hubert (author) / Kern, Andreas (author) / Schriever, Udo (author)
Stahlbau ; 73 ; 901-907
2004
7 Seiten, 10 Bilder, 10 Quellen
Article (Journal)
German
Ermüdungsfestigkeit , Dauerhaftigkeit , Bauteil , Leichtbauweise , Kran , Mobilkran , hochfester Stahl , Baustahl , Belastbarkeit , mechanische Beanspruchung , experimentelle Untersuchung , experimentelle Spannungsuntersuchung , theoretische Untersuchung , Tragfähigkeit , dynamische Belastung , Belastungsabhängigkeit , Dauerschwingversuch , Wöhler-Versuch , Werkstoffeigenschaft , chemische Zusammensetzung , mechanische Eigenschaft , Belastungskollektiv , Versuchsbeschreibung , Berechnungsverfahren , Bruchmechanik , bruchmechanische Prüfung , mechanisches Modell , Rechenmodell , Lebensdauer , Betriebssicherheit , Ermüdungsverhalten , Vorausberechnung
Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen
| Online Contents | 2004
Einfluss dauerhafter Kennzeichnungsmethoden auf das Ermüdungsverhalten von Baustählen
| UB Braunschweig | 2017
Zeit- und Dauerfestigkeitsversuche an Voll- und Lochstäben aus hochfesten Baustählen
| UB Braunschweig | 1969