THEMA:

Sehr geehrte Statiker,

Ich selbst bin Schweißfachingenieur und werde daher nicht besonders häufig mit Fragen zur Statik konfrontiert. Ich bitte darum mir mein mangelndes Fachwissen nachzusehen. Nun zum Problem:

Ein Kunde von uns hat vor einem halben Jahr Stahlgeländer, die auf einer Maschine montiert waren durch Aluminiumgeländer ersetzt. Mittlerweile sind im Bereich der Wärmeeinflusszone der Schweißnähte an fast allen Geländern risse zu beobachten. Die Geländer sind starken Vibrationen ausgesetzt und in einer stark korrosiven Umgebung verbaut worden.

Ich persönlich bin der Meinung, dass aufgrund der Vibrationen und der Entfestigung des Aluminiums in der WEZ diese Risse entstehen. Aluminium hier als Werkstoff also nur bedingt geeignet ist, zumindest wenn es verschweißt wird. Bei den zuvor verbauten Stahlgeländern sind entsprechende Risse nie zu beobachten gewesen.

Der Kunde ist der Meinung, dass die statische Bemessung nicht ausreichen sei. Man muss dazu sagen, dass eine Belastung durch die vorhandenen Vibrationen NICHT ausgeschrieben war und diese äußeren Bedingungen dem Lieferanten nicht klar waren. Es wurde ein Standardgeländer aus Aluminium mit einer Horizontalbelastung von 1,0 kN/m gefordert.

Über Anregungen und Gedanken zu dem Ganzen wurde ich mich sehr freuen.

Viele Grüße Lars

Abhängig vom Legierungstyp und "Detailkategorie" hat Aluminiun unterschiedlich niedrige Dauerfestigkeiten. 
Für Kombinationen aus bestimmten Legierungen und Umweltbedingunen (Korrosive Umgebung) kann die Ermüdungsfestigketi auch weiter herabsetzten. 

Kommt halt darauf an was beauftragt und kommuniziert wurde. 
Scheinbar sind die Ermüdungslasten höher als die Dauerfestigkeit. 

 

Hallo,
mal ganz davon abgesehen, dass Alu eine niedrigere Dauerfestigkeitsschwelle - und ob überhaupt- als Stahl hat, ist es ohnehin als Material / Welche Aluminiumgruppe hat man denn gewählt?/ für Ermüdungsbeanspruchung nicht geeignet. Das Problem, was Sie hier haben, ist eigentlich durch Normen nicht abgedeckt, da der Verursacher der Höherer Frequenzbereich ist. In diesem "hohen Frequenzbereich" hat man kaum Massenkräfte die rechnerisch zu Ermüdungsspannung etwas beitragen; diese Problem haben Sie auch dann, wenn Stahl verbaut wird. Höherer Frequenzbereich, soll heißen, die Schwingungen des Geländers werden Sie kaum mit bloßem Auge wahr nehmen können. Und, dass ein Geländer auf Vibrationen nicht überprüft werden soll, ist eigentlich klar, sonst wäre es der EXC 3 zugeorndet und die ganze Sch...ße mit Ausführung der Schweißnähte wäre ja ein wenig übertrieben; natürlich abhängig davon, was für eine Form /Profile/ das Geländer hat.

Hallo und danke für die Antworten.
Die erwartbaren Schwingungen wurden nicht kommuniziert.
Hier wurde ENAW-6082 verwendet.
Bei dem Geländer handelt es sich um ein Rohgeländer mit einer Höhe von 1200mm, einem Pfostenabstand von 1450 mm und Knieleisten. Es wurden 40*3,5 Aluminiumrohre verwendet.
Die Schwingungen sind nicht mit bloßem Auge sichtbar, allerdings kann man Sie fühlen, wenn man die Hand an diese Geländer legt.
Wie gesagt: Ich bin der Meinung, dass die Schwingungen das Problem sind und die Dauerfestigkeit des Aluminiums dieser Belastung einfach nicht gewachsen ist. Die Lösung wäre also wieder auf die bewehrten Geländer aus Stahl zurückzugreifen. Der Kunde will aber das Problem an den Lieferanten weitergeben und sagt, es sei ein Problem der Statik, dass ich hier eher nicht sehe. Auch mit 50*5mm Aluminiumrohren hätten wir auf Dauer wohl ein ähnliches Problem in der WEZ.
 

Na ja, so aus der Ferne ist nicht leicht ein Urteil abzugeben. Der Kunde könnte auf was anderes abzielen. Wenn ich mir deine Angaben so anschaue H=1,20 und Pfostenabstand 1,50m die Holmlast muss noch mit 1,50 behaftet werden, könnten sich unter Umständen Abgründe auftun. In der WEZ sind nur 12,5kN/cm² zulässig. Außerdem, die Gebrauchstauglichkeit (Holmauslenkung darf nicht 3,0cm aus der Holmachse überschreiten), nochmal in die Statik reinschauen wäre nicht abwegig.
Vibrationen und die ausgeführten Schweißnähte (wahrscheinlich Bewertungsgruppe D) passen einfach nicht zusammen.

Servus,
Hast Du schon einen Farbeindringtest gemacht? Gibt es eine (zumindest) Abschätzung der bisherigen Schwingzahl?
Die fachlichen Themen -korro. Umgebung, WEZ, dyn./stat. Bemessung, Werkstoffeignung- sind bereits angesprochen, für mich sind immer noch Fragen aus ganz versch. Bereichen offen:

1. ich hatte in meiner SFI-Zeit keine Berührung mit Alu, sondern mit Kranbahnträgern, Katzen und anderen komischen Bauteilen aus Stahl Für Schweißnähte an Stahl gibt´s versch. Kategorien - wie ist das bei Alu? Ist das richtig eingestuft?
2. wie hoch ist die Auslastung lt. stat. Berechnung?
3. gibt es eine dyn. Berechnung?
4. welchen Einfluß hat die korrosive Beanspruchung auf die Bemessung?
5. wie ist das im B2B-Bereich: muß nicht auch da der AN dem AG Löcher in den Bauch fragen (und im Angebot schliessen), um sich möglichst zu enthaften?
6. Du schreibst "ein Kunde von uns" - bist du auf der Seite des Aluminiumverbauers?