Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Betriebsfestigkeit bei mehraxialer Beanspruchung - Ermüdungsverhalten von Kerbdetails des Stahl- und Verbundbrückenbaus

Ermüdungsbeanspruchte Konstruktionsdetails von Brücken weisen aufgrund der Geometrie und Belastungssituation oftmals einen mehraxialen Spannungszustand unter nicht-proportionaler Betriebsbeanspruchung auf. Bemessungsmodelle (z.B. DIN EN 1993-1-9) spiegeln das Ermüdungsverhalten dieser Konstruktionsdetails und Beanspruchungssituationen unzureichend wider und führen bei der Anwendung auf die existierenden raren Versuchsdaten oftmals zu nicht-konservativen Lebensdauerprognosen. Die Versuchskörper spiegelten allerdings die spezifischen Konstruktionsdetails des Brückenbaus nur unzureichend wider.

Im Rahmen dieses Vorhabens werden daher mehraxiale Betriebsfestigkeitsversuche mit an den Brückenbau angepassten Querschnitten und Beanspruchungssituationen durchgeführt. Das an der RUB entwickelte Zwei-Phasen-Modell wird für die Betrachtung nicht-proportionaler Beanspruchungen erweitert und bildet die Basis für analytisch-numerische Simulationen unter Berücksichtigung zyklischer, elastisch-plastischer Werkstoffeigenschaften. Als Resultat werden die weiterentwickelten Konzepte validiert, der Einfluss streuender Eingangsgrößen unter Verwendung eines probabilistischen Modells bewertet und vereinfachte Berechnungsmethoden sowie Bemessungstools entwickelt. Außerdem werden gebräuchliche Konstruktionsdetails kritisch hinterfragt und ggf. optimierte Ausführungsvarianten entwickelt.

Planenden Ingenieur:innen ermöglichen die Übertragung in vereinfachte Berechnungsmethoden eine wirtschaftliche, nachhaltige Bemessung von Brückentragwerke einschließlich höherer Prognosesicherheit. Das Vorhaben adressiert somit eine offene Problemstellung der Praxis sowie einen Wirtschaftszweig, der von KMU dominiert wird und aufgrund aktueller und dringender Ingenieuraufgaben gleichzeitig ein hohes Marktpotential für KMU besitzt.