AiF / IGF 14173 N

Kranbahnträger – Wirtschaftliche Bemessung und Konstruktion robuster Radlasteinleitungen

AiF / IGF 14173 N

Der Nachweis der Ermüdungsfestigkeit für die Radlasteinleitung in Kranbahnen wird in der deutschen Kranbahnnorm DIN 4132 und auch in der künftigen europäischen Kranbahnnorm EN 1993-6 auf der Grundlage eines Kerbdetails nach dem Nennspannungskonzept geführt. Dieses Kerbdetail wurde in den 1970er Jahren aufgrund von theoretischen Überlegungen abgeleitet und wurde bislang nicht über Versuche verifiziert.

Es wurden im Rahmen des AiF-Forschungsvorhabens „Kranbahnträger – Wirtschaftliche Bemessung und Konstruktion robuster Radlasteinleitungen“ (AiF-Nr. 14173 N) sowohl die Einwirkungs- als auch die Widerstandsseite des Kerbdetails speziell für Kranbahnen aus Walzprofilen mit aufgeschweißter Blockschiene, die überwiegend bei leichtem bis mittel-schwerem Kranbetrieb ausgeführt werden, detailliert untersucht.

Zur Ermittlung der Ermüdungsfestigkeit wurden umfangreiche Trägerversuche an Kranbahnträgern unter Simulation einer zweiachsigen Beanspruchung durchgeführt. Erstmalig erfolgte hierbei die Untersuchung der Radlasteinleitung im Biegezugbereich. Für die untersuchten Träger wurden die Ermüdungsfestigkeiten für eine Kombination aus Längsspannungen infolge Biegung und lokalen Druckspannungen infolge Radlasteinleitung ermittelt. Die Schädigung der lokalen Druckspannungen wurde somit auf der Widerstandseite erfasst. Die bisherige Klassifizierung der Radlasteinleitung erscheint aufgrund dieser Versuche sowohl für durchgehende als auch für unterbrochene Schienenschweißnähte zu konservativ. Zusätzliche Tests an Kleinprüfkörpern weisen auf einen signifikanten Mittelspannungseinfluss des Kerbdetails hin.

Auf der Einwirkungsseite wurden die bestehenden Regeln auf ihre Gültigkeit für Walzprofile untersucht. Es wurde in diesem Zusammenhang ein verbesserter Überlagerungsvorschlag für die globalen Schubspannungen nach der technischen Mechanik und die lokalen Schubspannungen aus der Radlasteinleitung vorgestellt. Die bisherige Überlagerungsvorschrift überschätzt die Schubspannungen am Ausrundungsbeginn von Walzprofilen. Zusätzlich wurde ein grundsätzlicher Vorschlag für die Schadensakkumulation von Schubspannungen entwickelt.

Weitergehende Untersuchungen zeigten, dass eine einfache Übertragung der in den Normen verankerten Beziehungen zur Ermittlung der lokalen Druckspannungen, die ursprünglich nur für den Stegansatz hergeleitet wurden, auf die Schienenschweißnaht nicht konservativ ist.

Ergänzt wurden die Untersuchungen durch eine Serie von Stegbiegeversuchen, die die Ermüdungsfestigkeit des Stegansatzes bei geschweißten Kranbahnquerschnitten unter außermittiger Radlasteinleitung zum Gegenstand hatten.

Institut für Konstruktion und Entwurf, Universität Stuttgart
Leiterin der Forschungsstelle:
Prof. Dr.-Ing. U. Kuhlmann

Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Mathias Euler

Dieses IGF-Vorhaben des Deutschen Ausschusses für Stahlbau (DASt) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

• ABUS, Gummersbach
• Goldbeck, Bielefeld
• Haller Industriebau, Villingen-Schwennigen

Von Juli 2004 bis Juni 2006