DFG KU 1130 /15 - 1

Ermüdungsverhalten von Stahlkonstruktionen unter multiaxialer Beanspruchung durch Radlasten

DFG KU 1130 / 15 - 1, HE 6147 / 1-1, RO 651 / 15-1

          Bild 1: Versuchsstand mit stationärer Radlast            Bild 2: Schienenschweißnaht mit Radbelastung
             
Für das Konstruktionsdetail der aufgeschweißten Kranschiene mit Radbelastung gibt es bislang keine Kerbfallklassifizierung, Bild 2. Trotzdem gehört es seit Jahrzehnten bei Kranbahnen mit leichten und mittelschweren Kranbetrieb zu den Standardlösungen. Durch die Einführung der europäischen Bemessungsnormen wurde die Ermüdungsfestigkeit aller Konstruktionsdetails mit Radbelastung ohne experimentelle Untersuchungen gegenüber den ehemaligen nationalen Bemessungsnormen abgesenkt. Damit wird auch die Zulässigkeit der aufgeschweißten Kranschiene grundsätzlich in Frage gestellt. Die Schienenschweißnaht erfährt aufgrund der Radlast einen nichtproportionalen multiaxialen Spannungszustand, der aufgrund der wiederkehrenden Beanspruchung zu Ermüdung führen kann. In einem DFG-Forschungsvorhaben mit der MPA Stuttgart und dem KIT wurde erstmalig das Ermüdungsverhalten der aufgeschweißten Kranschiene über eine Kombination von großmaßstäblichen Bauteilversuchen mit überrollender und ortsfest schwellender Radlast (Bild 1) systematisch untersucht. Begleitende numerische Untersuchungen wurden auf Basis von Nenn- und Kerbspannungen unter Nutzung herkömmlicher und neuartiger Schwingfestigkeitshypothesen durchgeführt.

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

Projektbearbeiter: Dipl.-Ing. Mathias Euler

Materialprüfungsanstalt, Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. E. Roos

Versuchsanstalt Stahl, Holz und Steine, KIT Karlsruhe
Dr.-Ing. S. Herion

Wir danken der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) für die Förderung dieses Forschungsprojekts.

Für die Förderung des Foschungsvorhabens danken wir ebenfalls:

• GOLDBECK GmbH in Bielefeld und für die kostenlose Bereitstellung des Materials und die Fertigung aller Prüfträger,
• STAHL CraneSystems GmbH in Künzelsau für die kostenlose Bereitstellung der Radblöcke für die Überrollversuche,
• GÜMAK Gustav Günther GmbH in Kornwestheim für die Unterstützung bei der mechanischen Bearbeitung der Prüfträger,
• Praktikertreffen der Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) e. V. unter Betreuung von Herrn Dipl.-Ing. F.-J. Heise für die Diskussion der Forschungsergebnisse und Anregungen.

Von 2011 bis 2015