Das Strukturspannungskonzept im Stahlbau

In DIN EN 1993-1-9 ist neben dem Ermüdungsnachweis mit Nennspannungen auch ein Nachweisformat mit Strukturspannungen enthalten. Dieses basiert auf Kerbtabellen, die explizit auf Strukturspannungen ausgelegt und im Anhang B enthalten sind. Im Gegensatz zum Nennspannungskonzept ist allerdings der Nachweis mit Strukturspannungen im konstruktiven Ingenieurbau nicht konsequent für die praxistaugliche Anwendung geregelt. Bereits bei einfachen Geometrien, beispielsweise einer Quersteife oder einem Kreuzstoß, kommt es infolge der Extrapolation beim Berechnen der Strukturspannungen zu unsicheren Ergebnissen. Effekte aus der Elementwahl und der Übertragung der realen Geometrie in ein numerisches Modell führen zu einer unterschiedlichen Berücksichtigung der ermüdungswirksamen Effekten. Im Nennspannungskonzept sind die entsprechenden Kerbeffekte durch umfassende Versuchsstudien ermittelt und tabelliert worden. Im Kerbspannungs- und Strukturspannungskonzept für plattenartige Details wurden diese Effekte durch unterschiedliche strukturmechanischen Modelle und vorwiegend mit Hilfe von Kleinversuchsproben abgeleitet. Die anzusetzenden Bemessungsschwingbreiten ergeben sich aus der Auswertung der Flächenelemente und durch Anwendung der Extrapolationsvorschriften. Nichtlineare Spannungsanteile über die Plattendicke werden demnach nicht erfasst. Einflüsse des Dickeneffekts sind damit in diesem Ansatz des Strukturspannungskonzept - entgegen dem Vorgehen im Nennspannungskonzept - nicht enthalten. Folglich kommt es aktuell bei Anwendung des Strukturspannungskonzeptes in der Baupraxis zu Unsicherheiten und Fehlern. In vorliegender Veröffentlichung werden entsprechende Schwierigkeiten konkret aufgezeigt und mögliche Lösungsstrategien vorgestellt. Zu diesem Zweck dienen die Analysen und Ergebnisse von ersten einschlägigen Versuchsserien (IGF 20336). Im Strukturspannungskonzept bisher nicht enthaltene Faktoren werden entsprechend der verwendeten Elementansätze, Extrapolationsvorschrift und Dicke definiert um Einflüsse aus der Modellierung zu verringern.      «

In DIN EN 1993-1-9 ist neben dem Ermüdungsnachweis mit Nennspannungen auch ein Nachweisformat mit Strukturspannungen enthalten. Dieses basiert auf Kerbtabellen, die explizit auf Strukturspannungen ausgelegt und im Anhang B enthalten sind. Im Gegensatz zum Nennspannungskonzept ist allerdings der Nachweis mit Strukturspannungen im konstruktiven Ingenieurbau nicht konsequent für die praxistaugliche Anwendung geregelt. Bereits bei einfachen Geometrien, beispielsweise einer Quersteife oder einem Kreu...     »