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Detektion von Rissen in genieteten Verbindungen unter zyklischer Beanspruchung mit Hilfe der Lock-In-Thermografie
Detektion von verdeckten Ermüdungsrissen in bestehenden Stahlbrückenbauwerken (EUProfil)
Drittmittelprojekt

Dr.-Ing. Lars Sieber

Die rechnerischen Nachweise der Ermüdungssicherheit genieteter Stahlbrückenkonstruktionen werden z. Zt. auf der Basis von normativen Kerb­details, Wöhlerlinien und einer linearen Schadens­akku­mulations­­hypothese geführt. Ist mit dieser Methode keine ausreichende Restnutzungsdauer nachweis­bar, wird für Eisenbahnbrücken ein Betriebs­zeit­inter­vallnachweis auf Basis bruchmechanischer Be­trach­tungen durchgeführt. Hierbei unterstellt man einen Anfangs­riss am Nietlochrand, der bis über den Nietkopfrand hinausreicht. Das Potential der Rissentstehung und des Risswachstums wird bisher im Nachweis nicht berücksichtigt.

In dieser frühen Phase des Risswachstums befindet sich ein Riss am Nietloch jedoch noch unterhalb des Nietkopfes und ist folglich bei einer visuellen Bauwerksprüfung nicht zu finden. Neben einer aufwendigen Durchstrahlungsprüfung gibt es gegenwärtig keine baupraktisch einsetzbaren Verfahren, mit denen solche kurzen Risse sicher detektiert bzw. ausgeschlossen werden können. Es gibt jedoch erste Untersuchungen in Japan, in denen Risse in geschweißten Stahlbrückentragwerken mit Hilfe von Thermografie überwacht werden. Die zyk­lische Verkehrsbelastung verursacht ein Risswachstum und damit verbunden eine Erwärmung an der Riss­spitze. Im Rahmen dieses Projekts wird das Potential der Lock-In-Thermografie für die Rissdetektion in genieteten Bauteilen geprüft.

Als weiteres mögliches Verfahren für die Detektion von inneren Werkstofffehlern wird die Prüfung mittels Ultraschall herangezogen. Im Bauwesen ist bis heute die Auswertung des A-Bildes üblich. Zunehmend werden aber auch bildgebende Verfahren, wie z. B. die Phased-Array-Technik eingesetzt. Diese erleichtern bei dem hier erforderlichen schrägen Einschallen unter den Nietkopf die Bestimmung von Lage und Ausdehnung des rissartigen Fehlers.


SMWK

DB Bahnbau Gruppe GmbH, Brückenwerkstatt Dresden Universität der Bundeswehr München, Institut für Werkstoffkunde Forschungszentrum Ultraschall gGmbH Halle

13.03.2019 bis 31.12.2019