Ermittlung von Kerbfunktionen für ein Trogbrücken‐Detail nach dem Konzept der effektiven Kerbspannungen

Abstract

Zu den häufigsten Aufgabenstellungen im Bereich des Eisenbahnbrückenbaus gehört der Ersatz von Brücken im Bereich kleiner und mittlerer Stützweiten, in welchen der größte Anteil der Eisenbahnbrücken fällt. Die zu ersetzenden alten Tragwerke waren in der Regel mit offener Fahrbahn ausgeführt worden, die neuen Tragwerke sollten jedoch eine geschlossene Fahrbahn mit einem Schotterbett aufweisen, dessen Dicke im Anwendungsbereich der ÖBB im Regelfall 55 cm beträgt. Aus diesem Grund und weil die Gradiente meist kaum angehoben werden kann, muss die Bauhöhe der Tragwerke in der Regel radikal beschränkt werden. Für eingleisige Brücken im Stützweitenbereich von 10–25 m und mit extrem geringer Bauhöhe kommen Trogbrücken in Betracht, bei welchen das Fahrbahndeck durch ein 120 mm dickes Stahlgrobblech gebildet wird. Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Ermüdungsnachweis der geschweißten Verbindung zwischen der Fahrbahnplatte und den Stegen des Trogquerschnitts.

Modifizierte Kerbfunktionen für ein Trogbrückendetail nach dem Konzept der effektiven Kerbspannungen

“…Das Brückensystem „Trogbrücke mit Stahlgrobblech als Fahrbahndeck“ für eingleisige Eisenbahnbrücken mit gedrückter Bauhöhe wurde in [1] beschrieben. Bild 1 zeigt einen Schnitt durch das betrachtete Detail mit Stegblech und Fahrbahnblech – diese Teile sind durch die längs laufenden Kehlnähte „1“ und „2“ verbunden – sowie die sechs Kerbstellen K11, K12, K13, K21, K22 und K23, von denen allerdings nur den drei Stellen K11, K12, K21 eine Bedeutung zukommt [1, 2].…”

“…Für Beanspruchungen in der Querschnittsebene (Normalkräfte sowie Momente und Querkräfte infolge Rahmenwirkung) muss jedoch mangels anwendbarer Kerbfälle auf ein anderes Berechnungskonzept zurückgegriffen werden. In [1] wurde gezeigt, dass das Kerbspannungskonzept dafür geeignet ist und wie dieses im vorliegenden Fall angewendet werden kann. Die Grundlagen hinsichtlich der FE‐Modellierung wurden vorgestellt und begründet: Aufbau der FE‐Netze, Modellierung im Bereich der Schweißnahtwurzel, Behandlung des ca.…”

“…Die drei Stellen K13, K22 und K23 sind für keine Einwirkungskombination bedeutsam [1, 3] und bleiben daher weiterhin unerwähnt. Im Rahmen des Berechnungsbeispiels (Abschn.…”

“…In [1, 3] wurde gezeigt, wie die Ergebnisse von FE‐Berechnungen (Einzelwerte) zu Kerbfunktionen 𝒦 t zusammengefasst werden können, hier treten anstelle der Kerbfunktionen 𝒦 t die oben begründeten und in Gln. (1) –( 3) angeschriebenen modifizierten Kerbfunktionen 𝒦̃ t .…”

“…Das auf das Schweißdetail und die Querschnittsgeometrie abgestimmte Parameterfeld ist in [1] angegeben und in Tab. 3 angeschrieben.…”