Zur Dauerhaftigkeit laserstrahlgeschweißter Stahlhohlplatten im Brückenbau

Die statischen Vorteile von Stahlhohlplatten sind bereits seit über 40 Jahren bekannt und wurden in einer Vielzahl von Arbeiten beschrieben und analysiert. Die wirtschaftliche Herstellung der Platten wurde seit 1990 durch Fortschritte in der Laserschweißtechnik ermöglicht. Mittels Laserstichnaht können die außenliegenden Deckbleche durch diese hindurch mit den innenliegenden Stegen oder Profilen verschweißt werden. Lange beschränkte sich die Dicke der Deckbleche, die bei diesem Verfahren in ausreichender Qualität durchdrungen werden können, auf etwa 4 mm, so dass Hohlplatten nur in Sekundärtragwerken im Schiffbau oder ähnlichen ausschließlich gering belasteten Tragwerken eingesetzt wurden. Um einen Einsatz in stärker belasteten, ermüdungsgefährdeten Tragwerken möglich zu machen, wurden im Rahmen des Forschungsprojektes FOSTA P869 “Laserstrahlgeschweißte T-Stoßverbindungen” (IGF 16935 BG) [4] Schweißparameter erarbeitet, mit denen Deckbleche mit Dicken von bis zu 10 mm prozesssicher angeschlossen werden können. Über ein umfangreiches Versuchsprogramm wurden für diese Verbindungen Bemessungskonzepte für statische sowie dynamische Biege-, Schub- und Normalkraftbeanspruchungen entwickelt. Ein Auszug der Ergebnisse wurde bereits im vergangenen Jahr in [2] veröffentlicht. Im folgenden Artikel werden im Speziellen die Widerstände der Stichnaht gegenüber brückenbautypischen Beanspruchungen im Bereich der Lasteinleitung dargestellt und gezeigt, dass diese Nähte für einen Einsatz im Brückenbau geeignet erscheinen.

Durability of laser welded steel hollow plates in bridge constructions.
The advantages of steel hollow plates were described and analyzed in several research papers since the 1970s. Since the 1990s it is possible to produce these plates economically using laser welding technique. The laser stake weld connects the upper deck plate with the inlying web plates or profiles by welding through this upper deck plate. For long, the maximum thickness of deck plates that was penetrable was approximately 4 mm, so that the application of steel hollow plates was limited to secondary bearing structures in ships or other constructions with low loads. Within the research project “Laser welded T-joint connections” [4], welding parameters for laser stake welds were enhanced to produce deeper and thicker connections in order to connect plates with a thickness up to 10 mm to set up hollow plates for higher static and fatigue loads. The project provides experimentally validated design concepts based on an extensive testing scheme with static and fatigue bending, shear and normal stresses. The paper “Laser-stake welded T-joints of all-steel sandwich panels - Fatigue strength of laser-stake welded T-joints” [2] showed an excerpt of the results. The following article is especially about the investigations regarding the laser stake welds static and fatigue resistance against loads that typically occur in bridge buildings. The findings demonstrate that steel hollow plates using laser stake welds are suitable for an application in steel bridges.