Beschreibung
P 895 – Versuchsbastierte Ermüdungsfestigkeiten der Radlasteinleitung
Im Hochbau, im Kranbau und in der Fördertechnik treten durch die Bewegung von Gütern und Maschinen wandernde Einzellasten auf, die in der Regel als Radlasten auf die meist aus Stahl hergestellten Tragkonstruktionen einwirken. Die Anschlüsse und Verbindungen dieser Konstruktionen erfahren im Bereich der Radlasteinleitung einen Spannungszustand aus lokalen Druckund Schubspannungen, die sich mit globalen Spannungen aus Trägerbiegung und Querkraftschub überlagern. Da sich dieser mehrachsige Spannungszustand bei jeder Überrollung einstellt, können Ermüdungsschäden an den Anschlüssen und Verbindungen hervorgerufen werden.
Im Gegensatz zu den alten nationalen Bemessungsregeln für Krane und Kranbahnen, die vergleichbare Berechnungs- und Festigkeitsansätze für den Ermüdungsnachweis enthielten, unterscheiden sich die neuen europäischen Bemessungsregeln für Krane und Kranbahnen. In der Folge werden eine Reihe von Konstruktionsdetails mit Radlasteinleitung bei Kranen, zu denen die geschweißte Flansch-Steg-Verbindung zählt, im Vergleich zu Kranbahnen bei baugleicher Ausführung günstiger hinsichtlich ihrer Ermüdungsfestigkeit eingestuft. Die Kerbfalleinstufung dieser Konstruktionsdetails wird dabei in allen Bemessungsnormen bislang theoretisch hergeleitet, da entsprechende Ermüdungsversuche fehlen.
Der Stand der Wissenschaft und Technik mit Blick auf die bekannten Ermüdungsversuche an Konstruktionsdetails mit Radlasteinleitung wird dargestellt. Ein Überblick über die bekannten Bewertungskonzepte für Schweißverbindungen bei mehrachsiger Ermüdungsbeanspruchung wird gegeben. Aufgrund dieses Wissenstands wurde ein Versuchsprogramm aus Ermüdungsversuchen an Kranbahnträgern mit geschweißter Flansch-Steg-Verbindung unter ortsfest schwellender und überrollender Radlast konzipiert. Die Untersuchung beider Arten von Radlasten berücksichtigt, dass überrollende Radlasten zu einer nichtproportional und ortfest schwellende Radlasten zu einer proportional mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung führen.
Die Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit der getesteten Flansch-Steg-Verbindungen erfolgte auf Basis von Nenn- und Kerbspannungen. Bei der Bewertung der mehrachsigen Ermüdungsbeanspruchung wurden sowohl die empirischen Schwingfestigkeitshypothesen als auch neuere Bewertungsansätze wie ausgewählte Hypothesen der kritischen Schnittebene und Hypothesen der integralen Anstrengung angewendet.
Veröffentlichung:
2014
Autoren:
Prof. Kuhlmann, Prof. Roos
