Ermüdungsbewertung durchgeschweißter Obergurt- Stegblechanschlüsse von Kranbahnträgern unter konzentrierter Radlasteinleitung
Produktform: Buch
Beim Ermüdungsnachweis von Kranbahnträgern wird oft das Detail der Radlasteinleitung
vom Obergurt in das Stegblech maßgebend. Hierzu werden derzeit für den
bauaufsichtlichen Bereich in Tabelle 8.10 der DIN EN 1993-1-9 [1] Kerbfälle zur
Verfügung gestellt, die im Vergleich mit anderen internationalen Regelwerken wie
der IIW-Richtlinie [2], FKM-Richtlinie [3], FEM [4] sowie der europäisch harmonisierten
Krannorm DIN EN 13001-1 [5] wesentlich konservativer sind. Die größte Diskrepanz
existiert gegenüber der abgelösten deutschen Kranbahnnorm DIN 4132 [6].
Unter Berücksichtigung des Mittelspannungseinflusses führte diese Norm zu einer
extrem höheren Ermüdungsfestigkeit. Die Unterschiede haben insbesondere im Bereich
von hochbeanspruchten Kranbahnanlagen, bspw. der von Hüttenwerken,
starke Auswirkungen auf die Dimensionierung. Denn der überwiegende Teil der dort
eingesetzten Kranbahnträger stammt noch aus den 1960er und 1970er Jahren und
wurde gemäß den damals geltenden Regelungen aus DIN 4132 [6] bzw. der Vorgängernorm
DIN 120 [7] oder aus TGL 13471 [8] in der ehemaligen „DDR“ ausgelegt.
Die aus betrieblichen Gründen häufig erforderlich werdenden Nachrechnungen,
nunmehr nach DIN EN 1993-1-9, stellt die Anlagenbetreiber vor große Schwierigkeiten,
die nicht selten zu neuen Kranbahnträgerquerschnitten mit mehr als doppelt
so dicken Querschnittsteilen und teilweise bis zu 80 mm starken Stegblechen
führen. Dies hat neben der Wirtschaftlichkeit der Kranbahnanlagen selbst auch weitreichende
Auswirkungen auf die Unterkonstruktionen, die oft nur noch schwierig zu
realisieren wären.
Dies gab Grund für die vorliegende Dissertation, das Kerbdetail der Radlasteinleitung
in für schwere Beanspruchung üblicher durchgeschweißter DHV- bzw. K-Ausführung
näher zu untersuchen und Antworten auf die Frage der wirklichen Ermüdungsfestigkeit
zu finden.
Dabei werden zunächst die Hintergründe der aktuellen Kerbfalleinstufung erörtert.
Hierzu werden Hintergrunddokumente des Eurocode 3 (EC3) sowie experimentelle
Ergebnisse aus früheren Forschungsprojekten einbezogen, die u.a. mit den Anforderungen
aus anderen Regelwerken verglichen werden.
Der Ansatz der Arbeit ist neu. Denn er basiert nicht auf üblichen Laborversuchen,
die für die vorliegende Fragestellung kaum und insbesondere nicht in der erforderlichen
Anzahl durchführbar gewesen wären, sondern auf Ermüdungsuntersuchungen
an realen Kranbahnträgern aus Stahlwerken mit hinreichend genau bekannter
Lastgeschichte und erfasstem Schadenszustand. So umfasst die Arbeit die Auswertung
von realen Kranbahnträgern hinsichtlich ihrer maximal ertragenen Spannungsschwingbreiten
während ihrer Betriebsdauer. Charakteristisch für die untersuchte
Datenbasis ist dabei die dominierende Anzahl von Durchläufern, die mit einem Anteil
von über 95 % qualitativ bereits ein sehr gutmütiges Ermüdungsverhalten der
Kranbahnträger impliziert. Diese Information wird mit Hilfe eines alternativen statistischen
Auswerteverfahrens auf Grundlage der Maximum-Likelihood-Methode
quantifiziert.
Die Untersuchungen erfolgen sowohl unter Anwendung des herkömmlichen Nennspannungskonzepts
als auch unter Berücksichtigung numerisch gestützter örtlicher
Spannungskonzepte. Letztere wurden auch in weiterführenden FEM-Untersuchungen
angewendet, deren Ergebnisse eine hinsichtlich der genauen Geometrie differenziertere
Kerbfalleinstufung ermöglichte.
Die Ergebnisse der Arbeit münden schließlich in einen Normenvorschlag.weiterlesen