Ermüdungsverhalten von Stahlkonstruktionen unter multiaxialer Beanspruchung durch Radlasten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Stefan Herion; Professorin Dr.-Ing. Ulrike Kuhlmann; Professor Dr.-Ing. Eberhard Roos
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 181452068

Das Forschungsvorhaben verfolgt das Ziel, eine Festigkeitshypothese für die Bewertung der Materialermüdung unter Radlasten, wie sie im Kranbau, Hochbau, Brückenbau etc. auftreten, zu entwickeln. Der sich unter einer bewegten Radlast einstellende multiaxiale Spannungszustand aus Längs-, Quer- und Schubspannungen kann realitätsnah nur in Bauteilversuchen untersucht werden. Da bisher nur vereinzelte Versuche existieren, ist zur Klärung eine systematische Untersuchung an zwei verschiedenen Konstruktionsdetails mit folgendem Versuchsprogramm geplant: (1) Trägerversuche mit bewegter Einzellast (Überlagerung von Längs-, Quer- und Schubspannungen) und (2) Trägerversuche mit ortsfester Einzellast (Überlagerung von Längs- und Querspannungen). Da bei den Versuchen (2) die Überlagerung mit den Schubspannungen, die nur bei einer Überrollung auftritt, fehlt, kann aus dem Vergleich von (1) und (2) auf den Schädigungsbeitrag der Überrollung geschlossen werden. Die Größenordnung der für die Ermüdungsfestigkeit ungünstigen Zugeigenspannungen aus der Fertigung soll durch Messungen und numerische Simulation bestimmt werden. An den Versuchen kalibrierte FE-Modelle werden dazu genutzt, den mehraxialen Spannungszustand zu evaluieren, durch eine Parameterstudie zu charakterisieren und dafür verschiedene Hypothesen zu prüfen. Für das zu untersuchende Konstruktionsdetail aus Hohlprofilen ist geplant, die Strukturspannungsmethode für die Fragestellung der Radlasteinleitung zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen