Festigkeitsbewertung für Strukturen mit Verzinkungsrissen: Herrn Prof. Joachim W. Bergmann anlässlich seines 65. Geburtstages gewidmet

Christian Versch; Michael Vormwald

doi:10.3139/120.110210

Artikel

Festigkeitsbewertung für Strukturen mit Verzinkungsrissen

Herrn Prof. Joachim W. Bergmann anlässlich seines 65. Geburtstages gewidmet

Christian Versch und Michael Vormwald

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 53 Heft 3

Kurzfassung

Im Zeitraum zwischen 2001 und 2005 wurden schwere Schäden an feuerverzinkten Stahlbauten festgestellt. Diese Schäden, Risse infolge flüssigmetallinduzierter Spannungsrisskorrosion (liquid metal embrittlement — LME), traten bei der Feuerverzinkung auf. Die Beurteilung der Standsicherheit dieser Konstruktionen ist aus mehreren Gründen nicht trivial. Der Einfluss des Erscheinungsbildes von LME-Rissen auf die Bruchzähigkeit und auf die rissvorantreibende Kraft, im Vergleich zu Ermüdungsrissen, ist ungewiss. Daher wurden Bruchmechanikversuche an C(T)-Proben mit LME-Rissen durchgeführt. Ein weiterer Punkt von besonderem Interesse ist der Plastizierungsgrad des Ligamentes L_r. Die LME-Risse treten häufig in den Stegen von Trägern, ausgehend von Teilkopfplatten oder Freischnitten, auf und an den Rissspitzen herrscht eine Mixed-Mode-Beanspruchung. Für diese Konstruktionsdetails existieren keine Näherungslösungen zur Bestimmung der lokalen Fließlast und auch die Identifizierung des Ligamentes ist nicht trivial. Der Ligament- Plastizierungsparameter L_r wird daher nach der Referenzspannungs- methode bestimmt, um künftig bruchmechanische Bewertungen auf der Basis linear-elastischer Berechnungen durchzuführen.

Abstract

In the period between 2001 and 2005 severe damages were found within components of hotdip galvanised steel structures. These damages — cracks due to liquid metal embrittlement (LME) — have been caused by the hot-dip galvanising. The assessment of structural integrity of those structures is not trivial for several reasons. The influence of the formation of LME-cracks on the fracture toughness and on the crack driving force, compared to fatigue cracks, is not well known. Hence, experimental investigations on C(T)-specimens with LME cracks have been carried out. Another point of special interest is the determination of the grade of plastification of the ligament L_r. The LME-cracks occur frequently in the web of girders, starting from half plates or from flame cut copes, and the crack tip is exposed to mixed mode loading conditions. For those details, limit load solutions do not exist and the determination of the ligament is nontrivial. The ligament yielding parameter L_r is verified with the reference stress method, to enable later on assessments with a linear-elastic calculation.

Dipl.-Ing. Christian Versch hat an der TU Darmstadt Bauingenieurwesen studiert. In den Jahren 2002 bis 2005 war er Tragwerksplaner im Ingenieurbüro Schmitt Stumpf Frühauf & Partner, München. Seither ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Werkstoffmechanik der TU Darmstadt mit den Forschungsschwerpunkten Bruchmechanik und Schweißverbindungen.

Prof. Dr.-Ing. Michael Vormwald, Jahrgang 1957, studierte Bauingenieurwesen an der TH Darmstadt und promovierte dort über ein Thema zur Anrisslebensdauerberechnung von Bauteilen mit kurzen Rissen. Nach Tätigkeiten bei der IABG Ottobrunn, der FH Jena und der Bauhaus-Universität Weimar leitet er seit 2003 das Fachgebiet Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2011-03-01

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https://doi.org/10.3139/120.110210