Mechanische Hochtemperatureigenschaften von Stahlzuggliedern aus kaltverformtem Blankstahl der Festigkeitsklasse S355

Im Bauwesen werden für Zugglieder häufig Kreisvollprofile mit relativ kleinen Durchmessern eingesetzt. Diese Bauteile bestehen in der Regel aus gezogenem, kaltverformtem Blankstahl. Aufgrund des Herstellungsverfahrens kommt es zu einer Veränderung der Materialeigenschaften des Stahls. Für Blankstahl sind in der Norm [1] keine temperaturabhängigen Materialkennwerte angegeben. An der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens [2] die mechanischen Hochtemperatureigenschaften von Stahlzuggliedern aus kaltverformtem Blankstahl der Festigkeitsklasse S355 untersucht. Als Ausgangsmaterial wurde ein Kreisvollprofil mit einem Durchmesser von 20 mm verwendet. Für den Blankstahl wurden die chemische Zusammensetzung, der Elastizitätsmodul, die Spannungs-Dehnungs-Kennlinien sowie der Wärmeausdehnungskoeffizient bestimmt. Ziel der Untersuchungen war es herauszufinden, welche materialspezifischen Besonderheiten kaltverformter Blankstahl unter Brandeinwirkung gegenüber anderen Stählen besitzt und inwieweit sich die in der Norm [1] für warmgewalzten Baustahl angegebenen Werte auf Blankstahl übertragen lassen. Die Ergebnisse der Materialuntersuchungen werden zudem für die numerische Nachrechnung von Brandversuchen an Stahlzuggliedern mit reaktiver Brandschutzbeschichtung verwendet.

Mechanical properties of cold drawn steel S355 at elevated temperatures used for tension rods.
In construction, circular solid steel rods with relatively small diameter are often used for tensile elements. These elements are usually made of cold drawn steel. As a result of the manufacturing process, the material properties of the steel are changed. In the standard [1], no information regarding the temperature-dependant material properties of cold drawn steel are given. At BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, a research project [2] was conducted to investigate the mechanical properties at elevated temperatures of tension elements made of cold drawn steel type S355. In the experiments, the tensile specimens were produced from a circular solid profile with a diameter of 20 mm. Within the research project, the chemical composition, the modulus of elasticity, the stress-strain-relationships and the thermal expansion coefficient were determined. The aim of this investigation was to identify the specific material characteristics of cold drawn steel under fire exposure. Furthermore, a comparison between cold drawn steel and the commonly used in construction hot-rolled steel was done, in order to clarify whether the material properties of hot rolled steel that are given in the standard [1] can be also used for cold drawn steel. The results of the material tests are used as input values for a numerical simulation of fire tests on tension elements with reactive fire protection systems.