Fakultätsschwerpunkt - Tailored Materials

Stahlbau

Membranbau

Das Institut für Metall- und Leichtbau (IML) beteiligt sich an dem Fakultätsschwerpunkt "Tailored Materials" der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Duisburg-Essen.

1. Relevante Forschungsaktivität

Am IML werden die Forschungsgebiete Stahl- und Membranbau behandelt. Im Stahlbau liegen die Forschungsschwerpunkte auf numerischen und experimentellen Untersuchungen zum Anziehverhalten von vorspannbaren Schraubengarnituren und zum Tragverhalten vorgespannter Schraubverbindungen (Gleitwiderstand, Vorspannkraftverluste, Sprödbruchsicherheit) unter statischer und dynamischer Beanspruchung sowie unter Berücksichtigung unterschiedlicher Werkstoffe, z.B. Baustähle, nichtrostende Stähle. Weitere Schwerpunkte betreffen das Ermüdungsverhalten von Stahlbauteilen unter Berücksichtigung von Markiermethoden und Schweißnahtnachbehandlungsmethoden sowie die Beulstabilität von Kreiszylinderschalen. Die zentralen Forschungsthemen im Membranbau sind die Entwicklung neuer messtechnischer Verfahren zur Bestimmung von biaxialen Steifigkeitskennwerten für technische Textilien sowie die Entwicklung von Bemessungsregeln für die statische Auslegung von Tragwerken der textilen Architektur.

2. Projekte und Kooperationen

Das IML koordiniert das europäische RFCS-Forschungsvorhaben SIROCO (gleitfeste Verbindungen, nichtrostender Stahl, Anziehverhalten Schrauben), an dem 10 europäische Forschungspartner beteiligt sind. In weiteren RFCS-Projekten „BiogaSS“ (Beulstabilität) und „PUREST“ (Stahltragwerke aus nichtrostendem Stahl) kooperiert das IML mit 16 und im Rahmen der COST-Action TU1303 mit 12 europäischen Forschungspartnern (u.a. Leitung der Arbeitsgruppe „Materials and Analysis“). Nationale AiF-Forschungsvorhaben beschäftigen sich mit Vorspannkraftverlusten ermüdungsbeanspruchter vorgespannter Schraubverbindungen (in Kooperation mit FhAGP, Rostock) und Sprödbruch von hochfesten Schrauben großer Abmessungen bei tiefen Temperaturen (in Kooperation mit dem Institut für Stahlbau und Institut für Eisenhüttenkunde, beide RWTH Aachen). Ferner wird ein DFG-Forschungsvorhaben (in Kooperation mit dem Institut für Mechanik und Flächentragwerke, TU Dresden) zur Charakterisierung des orthotrop und viskoelastischen Materialverhaltens von technischen Textilien durchgeführt.

3. Ausstattung

  • Deutschlandweit größter Anziehprüfstand an einer Forschungseinrichtung für Schrauben bis M64 (bis 15 000 Nm Anziehdrehmoment), instrumentiertes Pendelschlagwerk 450 J, diverse servohydraulische Prüfmaschinen 6 MN, Spannfeld 4 MN, Langzeitprüfstände etc.
  • Das zum Institut gehörende Essener Labor für Leichte Flächentragwerke verfügt u.a. über zwei biaxiale Zugprüfmaschinen, eine monoaxiale Zugprüfmaschine und Langzeitbelastungsstände.

4. Ausgewählte Tätigkeiten von Frau Prof. Dr.-Ing. habil. Natalie Stranghöner in Fachgesellschaften und Journalen

Normenausschüsse          

Nationale Ebene – Mitglied/Obfrau

1.1     DIN - NA 005-08-16 AA Tragwerksbemessung (Stahlbauten) - Mitglied
          Spiegelausschuss zu CEN/TC 250/SC 3 (Eurocode 3) und ISO/TC1 167/SC 1
1.2     DIN - NA 005-08-23 AA Stahlbrücken - Mitglied
          Spiegelausschuss zu CEN/TC 250/SC 3/WG 13 seit 06-2013
1.3     DIN - NA 005-08-14 AA Stahlbau, Herstellung (Herstellung und Ausführung von Stahlbauten) –
          Mitglied,   Spiegelausschuss zu CEN/TC 135 und ISO/TC 167
1.4     DIN – NA 005-11-95 AA Gärfuttersilos und Güllebehälter - Mitglied
1.5     DIN - NA 005-51-08 AA Eurocode für Membrantragwerke, DIN 18204-1 sowie DIN 4134 - Obfrau
          Spiegelausschuss zu CEN/TC 250/WG5
1.6     DIN - NA 005-51 FBR Fachbereichsbeirat KOA01 – Mechanische Festigkeit und Standsicherheit
           – Mitglied als Repräsentantin des Fachbereichs Membranbau, Spiegelausschuss zu CEN/TC 250
1.7     DIN - NA 067-00-07 AA Verbindungselemente für den Metallbau – Mitglied
          Spiegelausschuss zu CEN/TC 185

Europäische Ebene (Mitglied und nominiert als deutsche Expertin)

1.8     CEN/TC 250/SC 03/WG 04 (EN 1993-1-4, Stahlbauten aus nichtrostendem Stahl)
1.9     CEN/TC 250/SC 03/WG 06 (EN 1993-1-6, Schalentragwerke)
1.10   CEN/TC 250/SC 03/WG 07 (EN 1993-1-7, Plattenförmige Bauteile mit Querbelastung)
1.11   CEN/TC 250/SC 03/WG 10 (EN 1993-1-10, Stahlsortenauswahl)
1.12   CEN/TC 250/SC 03/WG 15 (EN 1993-4-1, Silos)
1.13   CEN/TC 250/SC 03/WG 17 (EN 1993-4-3, Pipelines)
1.14   CEN/TC 250/WG 5 (Membrantragwerke)
1.15   CEN/TC 135/WG 2 (EN 1090-2, Herstellung und Ausführung von Stahlbauten)

Regelwerke - Vorsitzende            

1.16   Deutscher Ausschuß für Stahlbau, DASt, Ad-hoc Gruppe „Vorspannkräfte“
          zur Erstellung der DASt-Richtlinie „Anziehen von geschraubten Verbindungen der
          Abmessungen M12 bis M36“

Technische Komitees/Arbeitsgruppen - Mitglied

Nationale Ebene

2.1     Deutscher Stahlbau Verband DSTV – bauforumstahl e.V.
          Fachgemeinschaft Brückenbau
2.2     Deutscher Stahlbau Verband DSTV – bauforumstahl e.V.
          Arbeitsausschuss Fertigung
2.3     Deutscher Stahlbau Verband DSTV – bauforumstahl e.V.
          Arbeitsausschuss Informationstechnologie
2.4     Deutscher Schraubenverband DSV
          Arbeitskreis Gemeinschaftsforschung
2.5     Deutscher Schraubenverband DSV
          Unterausschuss Werkstoff- und Qualitätsanforderungen

Europäische Ebene

2.6     European Convention for Constructional Steelwork – ECCS
          Technical Committee TC6 (EN 1993-1-9, EN 1993-1-10)
2.7     European Convention for Constructional Steelwork – ECCS
          Technical Working Group TWG 8.4 (EN 1993-1-6, EN 1993-1-7, EN 1993-4-1, EN
          1993-4-2, EN 1993-4-3)
2.8     TensiNet Association
          Working Group WG 5, Analysis and Materials

5. Elf ausgewählte Publikationen

  • Stranghöner, N., Uhlemann, J., Mollaert, M.
    Background to the Science and Policy Report for Tensile Membrane Structures, Procedia Engineering 155 (2016), S. 256-264
    Full Paper
     
  • Uhlemann, J., Stranghöner, N.
    Refined Biaxial Test Procedures for the Determination of Design Elastic Constants of Architectural Fabrics, Procedia Engineering 155 (2016), S. 211-219
    Full Paper
  • Lorenz, C., Stranghöner, N.
    Numerische Simulation des Anziehverhaltens von Schraubverbindungen unter Berücksichtigung des plastischen Materialverhaltens, Stahlbau 85 (2016), Heft 7, S. 451-458
    Abstract
     
  • Berg, J., Stranghöner, N., Kern, A., Hövel, M.,
    Variable amplitude fatigue tests at high frequency hammer peened welded ultra high strength steel S1100, 21st European Conference on Fracture (ECF 21), Catania, Italy, 20-24 June 2016, in Procedia Structural Integrity 2 (2016), p. 3554–3561
    doi: 10.1016/j.prostr.2016.06.443
     
  • Stranghöner, N., Jungbluth, D.
    Verschraubung von aufgeschweißten Gewindebolzen nach Merkblatt DVS 0904, Stahlbau 85 (2016), Heft 6, S. 418-428
    Abstract
     
  • Stranghöner, N., Jungbluth, D., Hüller, V., Machura, G.,
    Anziehen von geschraubten Verbindungen nach Eurocode 3 und DIN EN 1090-2, Stahlbau 85 (2016), Heft 5, S. 327-335
    Abstract
  • Stranghöner, N., Uhlemann, J., Bilginoglu, F., Bletzinger, K.-U., Bögner-Balz, H., Corne, E., Gibson, N., Gosling, P., Houtman, R., Llorens, J., Malinowsky, M., Marion, J.-M., Mollaert, M., Nieger, M., Novati, G., Sahnoune, F., Siemens, P., Stimpfle, B., Tanev, V., Thomas, J.-Ch
    Prospect for European Guidance for the Structural Design of Tensile Membrane Structures, Support to the implementation, harmonization and further development of the Eurocodes, JRC Science and Policy Report, European Commission, Joint Research Centre, Editors: M. Mollaert, S. Dimova, A. Pinto, St. Denton, EUR 25400 EN, European Union, 2016
    SaP-Report
     
  • Stranghöner, N., Ulbrich, D., Baddoo, N.,
    Neue Regeln nach Eurocode für nichtrostende Stähle, in: Stahlbau Kalender 2016, S. 359-409, Hrsg.: Kuhlmann, U., Verlag: Ernst & Sohn GmbH & Co. KG, Berlin, 2016
     
  • Berg, J., Stranghöner, N.,
    Fatigue behaviour of high frequency hammer peened ultra high strength steels, International Journal of Fatigue 82 (2016), S. 35-48
     
  • Stranghöner, N., Afzali, N., Berg, J.,
    Gleitfeste Verbindungen im Turm- und Mastbau - Prüfung und Beschichtung, Stahlbau 84 (2015), Heft 12, S. 966-979
    doi: 10.1002/stab.201510337
     
  • Uhlemann, J., Stranghöner, N., Saxe, K.
    Comparison of stiffness properties of common coated fabrics, Steel Construction 8 (2015), Heft 4, S. 222-229