Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ermüdung von Gurtdickensprüngen geschweißter Träger mit Stegausschnitt (FATTGirder)

Gurtdickensprünge stellen ein wesentliches und häufiges Konstruktionsdetail für weitgespannte Träger dar, um deren Querschnitte effektiv an veränderliche Biegemomentenverläufe anzupassen. Bei Brückenträgern werden Gurtdickensprünge zudem oftmals in Verbindung mit einem Montagestoß mit zusätzlichem Stegausschnitt im Bereich der Gurtstumpfnähte ausgeführt.

Im Bereich von Gurtdickensprüngen resultieren aufgrund der Veränderung der Steifigkeitsverhältnisse innerhalb des Trägerquerschnitts im Bereich des Konstruktionsdetails zusätzlich komplexe lokale Spannungs- und Dehnungszustände, welche die Leistungsfähigkeit des Kerbdetails unter Ermüdungsbeanspruchungen und die Lebensdauer einer Konstruktion markant beeinflussen. Die zutreffende Momententragfähigkeit des Biegeträgers im Bereich des Gurtdickensprunges ist daher letztendlich unbekannt.

Das Forschungsvorhaben adressiert diese offene Problemstellung, da ohne Kenntnisse zur Ermüdungsfestigkeit von Gurtdickensprüngen in Verbindung mit einem Stegausschnitt die Realisierbarkeit dieses Details bei Montagestößen zukünftig nicht sichergestellt ist. Wesentliche Anwendungsbereiche mit Ermüdungsbeanspruchung drohen zu entfallen. Daher ist die Problematik von Blech- und Gurtdickensprüngen unter besonderer Berücksichtigung dicker Bleche kurzfristig systematisch aufzuarbeiten und anhand versuchsbasierter Studien sind entsprechende anwenderorientierte Modelle für den Betriebsfestigkeitsnachweis zu entwickeln. Hierfür sind neben Kerbdetail- insbesondere auch großmaßstäbliche Betriebsfestigkeitsversuche vorgesehen. Dadurch soll zukünftig die effiziente Ausführung des in der Ingenieurpraxis beliebten und häufig ausgeführten Konstruktionsdetails sichergestellt und Verbesserungen beim Blechdickenstoß mit dicken Blechen erzielt werden. Davon profitieren sowohl Ingenieurbüros – die überwiegend KMUs sind – wie auch Stahlbauunternehmen, die als mittelständige Unternehmen gerade im Brückenbau oftmals in Konkurrenz zu großen Baufirmen stehen.