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FE-Modell einer zweischnittigen Nietverbindung
Rissentstehung und -wachstum in Nietverbindungen unter Berücksichtigung stochastischer Größen (MatEnUm-2)
Drittmittelprojekt mit Industriebeteiligung

Prof. Dr.-Ing. Holger Flederer

Prof. Dr. Anja Voß-Böhme
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Riedel
Dr.-Ing. Lars Sieber

Das Projekt geht davon aus, dass im Zuge der Verknappung von Ressourcen die grundsätzliche Forderung nach wirtschaftlichem und nachhaltigem Umgang mit bestehender Bausubstanz zunehmend an Bedeutung gewinnt. Eine Vielzahl an bestehenden stählernen Tragwerken (z. B. Brückentragwerke) erfüllen generell ihre Aufgaben, müssen jedoch unter Berücksichtigung von Abnutzungserscheinungen sowie von deutlich erhöhten Einwirkun-gen den heutigen Anforderungen der Stand- und Ermüdungssicherheit gerecht werden. Grundlegende Bedeutung kommt dabei der realitätsnahen Beurteilung des Ermüdungszustandes der stählernen Tragkonstruktionen zu.
Bauwerke aus dem Entstehungszeitraum 1880 bis 1940 bestehen meist aus genietetem Flussstahl. So sind nahezu 30% des Bestandes der Deutsche Bahn AG an Stahlbrücken zwischen 70 und 100 Jahren alt sowie ca. 50% der stählernen Schleusen- und Wehrkonstruktionen auf den Wasserstraßen Deutsch-lands mehr als 80 Jahre alt und demzufolge in Nietbauweise ausgeführt.
Die rechnerischen Nachweise der Ermüdungssicherheit dieser Konstruktionen werden z. Zt. auf der Basis von normativen Kerbdetails, Wöhlerlinien und einer linearen Schadensakkumulationshypothese geführt. Ist mit dieser Methode keine ausreichende Restnutzungsdauer nachweisbar (was häufig der Fall ist), wird für Eisenbahnbrücken ein Betriebszeitintervallnachweis auf Basis bruchmechanischer Betrachtungen durchgeführt. Für die eingangs genannten Nietkonstruktionen unterstellt man dabei einen Anfangsriss am Nietlochrand, der bis über den Nietkopfrand hinausreicht. Das Potential der Rissentste-hung und des Risswachstums bis zum Nietkopfrand (Kurzrisswachstum) ist bisher nicht systematisch erforscht und kann deshalb nicht für den Nachweis herangezogen werden.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden die Rissentstehung und das Risswachstum in Nietverbindungen infolge von Ermüdungsbeanspruchenden untersucht. Ziel der Untersuchungen ist es, wissenschaftlich abgesicherte Nachweisverfahren zur Verfügung zu stellen, die bisher ungenutzte Potentiale der Betriebsfestigkeit erschließen. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zum nachhaltigen ressourcenschonenden Umgang mit bestehenden Infrastrukturbauwerken geleistet.


SMWK

HS Mittweida Bundesanstalt für Wasserbau DB Netz AG

16.01.2018 bis 31.12.2020