Bruchmechanik und Betriebsfestigkeit im Stahlbau / Fracture mechanics and fatigue in steel structures

 

Termine, Zeiten und Raum für die Blockveranstaltung im Sommer Semester

 

1. Treffen zur Absprache der Blocktermine:

 

Bei der Konstruktion und Berechnung von Stahlbauwerken wie Brücken, Kranbahnen oder Windkraftanlagen spielt das Thema Materialermüdung und der hiermit verbundene Nachweis einer ausreichenden Betriebsfestigkeit eine entscheidende Rolle.

Die Lehrveranstaltung Bruchmechanik und Betriebsfestigkeit im Stahlbau vermittelt die Grundlagen solcher Nachweise auf Basis des im Bauwesen am weitesten verbreiteten Wöhlerkonzepts sowie der Schadensakkumulation nach Palmgren und Miner. Neben den theoretischen Grundlagen dieser Ansätze werden praktische Beispiele zu Betriebsfestigkeitsnachweisen für Bahnbrücken und Kranbahnträger betrachtet. Dies erfolgt auf Basis der aktuellen Normung in Form von DIN EN 1993-1-9, DIN EN 1993-6 und DIN EN 1991-3.

Da sich neben dem Wöhlerkonzept gerade für Restlebensdauerberechnungen auch im Bauwesen zunehmend Verfahren der Bruchmechanik durchsetzen, werden im zweiten Teil der Vorlesung die Grundlagen der linear-elastischen Bruchmechanik vermittelt. Hierzu werden ebenfalls Berechnungen an einem Beispiel durchgeführt.

Die Lehrveranstaltung schließt mit einer schriftlichen Prüfung ab.

Detaillierte Gliederung:

• Einführung, Literaturhinweise, Normen

• Schwingende Beanspruchungen, Definitionen

• Phänomen der Materialermüdung, Historische Entwicklung, Ermüdungsschäden (Beispiele)

• Wöhlerlinien, S-N-Kurven, Bestimmung von Wöhler- und S-N-Kurven, Einflussfaktoren

• Zeitfestigkeit, Dauerfestigkeit

• Klassifikation von Kerbfällen

• Betriebsfestigkeitsnachweise bei einstufigen Belastungen, Beispielrechnung

• Mehrstufige Belastungen, Schadensakkumulation, Palmgren-Miner-Regel, Berechnungsbeispiel

• Behandlung realer Belastungen, Zählverfahren, Bildung von Lastkollektiven

• Ermüdungsarmes Konstruieren, vorgespannte Schrauben als ermüdungsgerechtes Verbindungsmittel

• Betriebsfestigkeitsnachweis für einen Kranbahnträger, Berechnungsbeispiel

• Weitere Rechenverfahren zur Betriebsfestigkeit und Materialermüdung, Kerbgrundkonzept, Bruchmechanik

• Einführung in die Bruchmechanik, K-Konzept

• Linear-elastische Bruchmechanik bei schwingender Beanspruchung

• Rissfortschrittsgesetze, Experimentelle Untersuchungen, Paris-Gleichung

• Anwendung der linear-elastischen Bruchmechanik zur Restlebensdauerberechnung, Berechnungsbeispiel

• Durchführung bruchmechanischer Sicherheitsanalysen für bestehende Bauwerke

• Ertüchtigungsmaßnahmen für ermüdungsbeanspruchte Bauwerke

• Methoden zur Risserkennung

 

Rückfragen oder weitere Informationen:

Dr.-Ing. Ingo Hadrych, Tel. 04161 648-207, E-Mail:

 

 

 

 

 

 

 

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