Verstärkung von Stahlkonstruktionen mit Memory‐Stahl

Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über jüngste Arbeiten zur Entwicklung und Anwendung von Formgedächtnislegierungen auf Eisenbasis (Fe‐SMA), den sog. Memory‐Stählen, für Verstärkungs‐ und Instandsetzungsmaßnahmen an Stahlkonstruktionen. Zunächst werden Studien zu den Materialeigenschaften von Fe‐SMA bezüglich Formgedächtniseffekt und Pseudoelastizität erörtert. Anschließend wird der Einsatz von Fe‐SMA als vorgespannte Verstärkungsmaßnahme bei Stahlkonstruktionen erläutert. Hierbei wird auf Verstärkungen von Stahlträgern, Verbindungen und die Reparatur von Ermüdungsrissen eingegangen. Es werden verschiedene Verstärkungslösungen wie mechanisch verankerte oder geklebte Fe‐SMA sowie Studien über das Verhalten von Fe‐SMA‐Stahlverbindungen diskutiert. Ein Anwendungsfall wird anhand einer 113 Jahre alten Stahlbrücke vorgestellt. Zusätzlich wird die Anwendung von Fe‐SMA für Rohrkupplungen gezeigt. Abschließend werden innovative Untersuchungen aus der laufenden Forschung zum Thema additive Fertigung von Fe‐SMA (4D‐Druck) erörtert.

This study comprehensively examines recent advancements in the development and utilization of iron‐based shape memory alloy (Fe‐SMA), commonly known as memory‐steel, within the retrofitting of steel structures. The discussion is structured into several key areas. Initially, a thorough analysis of the material properties of Fe‐SMA is presented, focusing on aspects such as shape memory effect and super‐elasticity. Subsequently, the application of Fe‐SMA in prestressed strengthening of steel structures is elucidated, encompassing its role in reinforcing steel girders, connections, and addressing fatigue crack repairs. Various strengthening methodologies are explored, including the utilization of mechanically anchored or adhesively‐bonded Fe‐SMA. The study delves into an in‐depth examination of the behavior exhibited by Fe‐SMA‐to‐steel bonded joints. Notably, the research highlights the practical application of Fe‐SMA in strengthening a 113‐year‐old steel bridge. Furthermore, innovative applications of Fe‐SMA as pipe couplers are introduced, showcasing its versatility in diverse structural contexts.