Ermüdung geschweißter K-Knoten aus Rundhohlprofilen - normengerechte Nachweise und Schweißnahtqualität

Im Stahl- und Verbundbrückenbau, aber auch in der Anlagentechnik, bei Kranen oder im Offshore-Bereich unterliegen Fachwerke aus Rundhohlprofilen mit geschweißten K-Knoten und dickwandigen Gurten hoher Ermüdungsbeanspruchung. Für die Ermüdungsnachweise dieser Knoten fehlen bisher jedoch normative Regelungen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Ergebnisse des FOSTA-Forschungsvorhabens P1163, das sich deshalb mit diesem Thema beschäftigt hat. Zwei wichtige Aspekte der jüngst abgeschlossenen Untersuchungen waren die Aufbereitung und Erweiterung normengerechter Nachweise auch für einen größeren Anwendungsbereich von Hohlprofilen mit d > 500 mm und die Entwicklung von praxisnahen Empfehlungen zur Ausführung und Qualitätssicherung der Schweißnahtgeometrie. Hierzu wurden Ermüdungsversuche an großformatigen Hohlprofilknoten ( 660 mm × 60 mm Gurte) und an K-Knoten mit planmäßig eingebrachten Schweißnahtunregelmäßigkeiten sowie unterschiedlichen Nahtformen durchgeführt. Begleitet wurden diese Untersuchungen durch gezielte Ultraschallprüfungen mit Phased-Array, die auch zur Entwicklung einer Prüfmethodik für die komplexe Schweißnahtgeometrie herangezogen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde schließlich ein Vorschlag für eine DASt-Richtlinie erarbeitet, um die Ausführung von Fachwerken aus Rundhohlprofilen mit dickwandigen Gurten in der Praxis zu fördern und einen Beitrag für die bauaufsichtliche Akzeptanz dieser Bauweise zu leisten.

Fatigue of welded tubular K-joints made of circular hollow sections - standard-compliant design and weld quality
In steel and composite bridges, in industry structures, cranes or in the offshore industry trusses of circular hollow sections (CHS) with welded tubular K-joints and thick-walled chords are subject to high fatigue loading. However, normative regulations have been lacking so far for a fatigue verification of these joints. This paper summarises the results of the FOSTA research project P1163 dealing with this topic. Two important aspects of the investigations were the extension of the application range to large-sized CHS (d > 500 mm) and the development of practice-oriented recommendations for fabrication and quality assurance of weld geometries. For this purpose, fatigue tests were conducted on large-sized CHS-joints (chord dimensions 660 mm × 60 mm) and on K-joints with specified weld root opening size and weld shape. These studies were accompanied by systematic ultrasonic tests with phased-array which also were used for the development of an inspection method for these complex weld geometries. Based on the results, a proposal for a DASt-Guideline was finally elaborated to promote the acceptance of trusses made of CHS with thick-walled chords in practice and also to take a first step towards standardization.