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Ermüdung von Gurtdickensprüngen geschweißter Träger mit Stegausschnitt (FATTGirder)

Zusammenfassung

Gurtdickensprünge sind ein wesentliches und häufiges Konstruktionsdetail bei weitgespannten Trägern, um deren Querschnitte effektiv an veränderliche Biegemomentverläufe anzupassen. Bei Brückenträgern werden Gurtdickensprünge häufig auch in Verbindung mit einem Montagestoß mit zusätzlichem Stegausschnitt im Bereich der Gurtstumpfnähte ausgeführt.

Im Bereich von Gurtdickensprüngen und Stegausschnitten ergeben sich durch die Änderung der Steifigkeitsverhältnisse innerhalb des Trägerquerschnitts im Bereich des Konstruktionsdetails zusätzliche lokale Spannungs- und Dehnungszustände, die von der klassischen Stabtheorie nicht korrekt erfasst werden. Darüber hinaus beeinflussen die lokalen Spannungs- und Dehnungszustände die Leistungsfähigkeit des Kerbdetails unter Ermüdungslasten und können die Lebensdauer eines Bauwerks erheblich beeinflussen.

Obwohl der Gurtdickensprung in Kombination mit einem Montagestoß mit Stegausschnitt ein effizientes sowie beliebtes und häufig ausgeführtes Konstruktionsdetail in der Ingenieurpraxis darstellt, wird die Ermüdungsfestigkeit weder im Eurocode 3 erfasst, noch liegen Erkenntnisse zum Ermüdungsverhalten in der Literatur vor.

Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Problematik der im Stahl- und Verbundbrückenbau vorhandenen Blech- und Gurtdickensprünge unter besonderer Berücksichtigung dicker Bleche. Auf der Grundlage von versuchsbasierten Studien werden anwenderorientierte Modelle für den Betriebsfestigkeitsnachweis entwickelt. Zur Erfassung des gesamten Trag- und Ermüdungsverhaltens sind neben Kerbdetailversuchen auch großmaßstäbliche Betriebsfestigkeitsversuche sowie kombinierte analytisch-numerische Simulationen nach dem Kerbdehnungs- und Rissfortschrittskonzept (Zweiphasenmodell) geplant. Damit soll die zukünftige effiziente Ausführung des in der Ingenieurpraxis beliebten und häufig ausgeführten Konstruktionsdetails bei Montagestößen sichergestellt und Verbesserungen beim Blechdickenstoß mit dicken Blechen erzielt werden.


Ansprechpartner

Stefanie Röscher

Projektpartner

Industriepartner
  • Aktien-Gesellschaft der Dillinger Hüttenwerke
  • Donges SteelTec GmbH
  • HRA Ingenieurgesellschaft mbH
  • Meyer+Schubart - Partnerschaft Beratender Ingenieure VBI mbB
  • SCHACHTBAU NORDHAUSEN Stahlbau GmbH
  • SEH Engineering GmbH
  • voestalpine Grobblech GmbH, Linz, Austria
Förderung

AiF / BMWi

Projektlaufzeit

01.07.2021 bis 31.12.2023