Beschreibung
P 512 – Beurteilung des Ermüdungsverhaltens von Krankonstruktionen bei Einsatz hoch- und ultrahochfester Stähle
Die Leistungsfähigkeit der Krane und des Kranbaus wird durch die Anwendung hochfester Stähle erheblich gesteigert. Die zur Zeit bestehenden Normen und Regelungen gehen davon aus, dass hochfeste Stähle bis zu einer Streckgrenze von 460 N/mm² bezüglich ihres Ermüdungsverhaltens genauso einzuordnen sind wie normalfeste Stähle. Zum Ermüdungsverhalten hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen im Bereich von 460 bis 1100 N/mm² existieren keinerlei normativen Regelungen. Die Ausnutzbarkeit der hohen Festigkeit dieser Stähle wird dadurch erheblich eingeschränkt. Daher müssen die Eingangsgrößen für den Ermüdungsnachweis schärfer unter die Lupe genommen werden.
Dazu wurden im Rahmen innerhalb dieses Forschungsvorhabens für den Kranbau typische Kerbdetails aus hoch- und ultrahochfesten Stählen theoretisch und versuchstechnisch untersucht. Weiterhin wurde das Konzept der geometrischen Spannungen, das bereits bei Hohlprofilknoten erfolgreich eingesetzt wird, auf kranspezifische Kerbdetails angewandt. Begleitend dazu wurden Messungen an ausgewählten bestehenden Krananlagen durchgeführt, um die tatsächliche Belastungssituation realistisch zu erfassen. Im Vorfeld wurden zusammen mit dem Arbeitskreis „Kranspezifische Kerbdetails“ diejenigen Details abgestimmt, für die der dringlichste Forschungsbedarf gesehen wird. Untersucht wurden folgende Konstruktionsdetails mit Variationen in Geometrie und Werkstoffen:
– Winkelanschlüsse (K-Knoten)
– Aufgeschweißte Längsrippen
– Laser- und plasmageschnittene Ausnehmungen
– Stumpfstöße von Blechen unterschiedlicher Dicke
– Aufgeschweißte Lamellen bzw. Verstärkungsbleche
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienen dazu, durch Anpassung der Ermüdungsnachweise eine höhere Ausnutzung der hochfesten und ultrahochfesten Werkstoffe zu erreichen. Durch das eingesparte Konstruktionsgewicht, die geringere Blechdicke und das damit verbundene geringere Schweißvolumen wird eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bzw. eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Kran- und Förderanlagen sowie deren Unterkonstruktionen erreicht.
Der Kerbfallkatalog der neuen europäischen Normung kann um kranspezifische Kerbdetails erweitert werden.
Weiterhin wird über das Gebiet der Hohlprofilknoten hinaus eine allgemeine Methode zur Ermittlung der Ermüdungsbelastung mit Spannungskonzentrationsfaktoren und unter Anwendung der Finite-Element-Methode angegeben, die dann zum Einsatz kommt, wenn eine eindeutige Zuordnung eines Details zu einem bestimmten Kerbdetail nicht möglich ist.
Autoren:
R. Puthli ,S. Herion Steine, J. Bergers, G. Sedlacek , C. Müller, J. Stötzel, S. Höhler, Ö. Bucak
Veröffentlichung:
2006