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Problemstellung
Das bei Stahlkonstruktionen heutzutage am häufigsten angewendete Fügeverfahren ist das Schweißen. Es bietet sehr viele Vorteile, die Ausbildung von Schweißnähten reduziert jedoch die Ermüdungsfestigkeit der gefügten Bauteile stark.
Eine Möglichkeit diesen nachteiligen Effekt, der eine deutliche Reduktion der Lebensdauer wechselnd beanspruchter Konstruktionen und damit eine beträchtliche Belastung der Volkswirtschaft darstellt, zu reduzieren, bieten Verfahren zur Schweißnahtnachbehandlung.
Deren Anwendung erfolgt bereits vereinzelt im Maschinenbau mit guten Ergebnissen. Voraussetzung für eine breite Einführung von Lebensdauer verlängernden Maßnahmen, insbesondere im Bauwesen ist, dass diese Bestandteil eines ganzheitlichen Konzepts werden. Dies bedeutet, dass neben der reinen Anwendung der Verfahren zur Lebensdauerverlängerung bestehender und neuer Stahlkonstruktionen, Verfahren zur Berechnung und Quantifizierung der erzielbaren Effekte sowie entsprechende Qualitätssicherungssysteme bereitgestellt werden müssen. Ein solches ganzheitliches Konzept muss den Lebenszyklus von der Fertigung über die Nutzung und die Instandsetzung abbilden können. Einsatzmöglichkeiten, Auswirkungen sowie Grenzen der Verfahren müssen auf der Basis umfassender statistisch abgesicherter Untersuchungen als Stand der Technik anerkannt sein und Bestandteil entsprechender Richtlinien werden.

Projektziele
Ziel des EUREKA-Forschungsvorhabens war es, die Einsatzmöglichkeiten von Nachbehandlungsverfahren zur Lebensdauer- und Restlebensdauererhöhung stahlbautypischer geschweißter Verbindungen unter Berücksichtigung höher- und höchstfester Stähle systematisch zu untersuchen. Als Nachbehandlungsverfahren wurden das im Maschinenbau eingeführte Kugelstrahlen (Verfestigungsstrahlen) sowie noch weniger untersuchte hochfrequente Hämmerverfahren ("High Frequency Treatment (HiFIT)" und "Ultrasonic Impact Treatment (UIT)") eingesetzt. Das auf Baustellen deutlich umständlicher handhabbare Kugelstrahlen wurde dabei nur in geringerem Umfang als Referenzverfahren untersucht, um die Effizienz der neuen hochfrequenten Hämmerverfahren bewerten zu können.

Vorgehensweise und Ergebnisse
Folgende Teilziele wurden verfolgt:
1. Untersuchung der Wirksamkeit ausgewählter Nachbehandlungsverfahren hinsichtlich einer Lebensdauererhöhung neu hergestellter Kerbdetails im Vergleich zu unbehandelten im Versuch mit kleinen Bauteilen. Anwendung ausgewählter Nachbehandlungsverfahren auf Kleinbauteile, die bereits bis nahe an ihre erwartete Versagenslastspielzahl (Anriss) beansprucht wurden. Untersuchung der erreichbaren Restlebensdauererhöhung infolge der Nachbehandlung.
2. Weiterentwicklung und Optimierung des HiFIT- Verfahrens in Hinblick auf die Lebensdauerverlängerung bestehender und neuer Konstruktionen und der Einbindung des Verfahrens in die Produktions- und Reparaturzyklen
3. Systematische Untersuchung der Randschichtveränderungen infolge der Nachbehandlung. Entwicklung eines Qualitätssicherungssystems zur einfachen und schnellen Überwachung der Nachbehandlungsgüte.
4. Entwicklung eines erweiterten Bemessungskonzepts auf der Basis bestehender Berechnungskonzepte zur Lebensdauerberechnung nachbehandelter Schweißverbindungen in ermüdungsbeanspruchten Stahlbauteilen unter Berücksichtigung der Effekte der unter 3. entwickelten Behandlungsverfahren.
5. Erarbeitung einer Verfahrensanweisung für die Anwendung der Nachbehandlungs- und Qualitätssicherungsverfahren sowie deren notwendige
n Merkmale als Grundlage für die Aufnahme in die derzeitigen Regelwerke (Eurocode, FKM-Richtlinie, IIW- Empfehlungen, Richtlinien des Germanischen Lloyds, des DIBT und der Det Norske Veritas))
6. Verifikation der erarbeiteten Überwachungs- und Berechnungsmethodik sowie des Erfolgs der Nachbehandlung zur Restlebensdauerverlängerung durch Anwendung und versuchstechnischen Überprüfung am Großbauteil.

Anwendungspotenzial
Durch die versuchstechnische Verifikation der Wirksamkeit von Nachbehandlungsmethoden zur Verlängerung der Lebensdauer bestehender und neuer Stahlkonstruktionen wird eine Akzeptanz der Verfahren in den Normungs- und Zertifizierungsgremien im Rahmen dieses Projektes erzielt. Somit wird der Einsatz der Verfahren in der Praxis möglich und Hemmnisse, die einen Einsatz der Verfahren bislang verhinderten, überwunden.
Durch die Anwendung der Methoden an bestehenden Konstruktionen kann eine Verlängerung der Baugenehmigungen bestehender Bauten bzw. eine deutliche Verlängerung der Nutzungsdauern erwirkt werden. Darüber hinaus können durch die Anwendung der entwickelten Bemessungsmethoden optimierte Konstruktionen durch die Anwender konstruiert werden.