Ermüdungsprobleme dünnwandiger kaltgeformter Bauteile: Fid-Bau Portal

Ermüdungsprobleme dünnwandiger kaltgeformter Bauteile

Gläser, Katrin / Lindner, Joachim

Die aktuellen Bemessungskonzepte für dünnwandige Bauteile berücksichtigen bei der Ermittlung der Tragfähigkeit das mögliche örtliche Beulen der Querschnittsteile. Zum Ermüdungsverhalten kaltgeformter Profile bei wiederholtem elastischem Ausbeulen gibt es jedoch bisher keine Aussagen. Zur Untersuchung dieser Problemstellung wurden Schwingversuche an dünnwandigen kaltgeformten U-Profilen der Querschnittsklasse 4 nach DIN EN 1993-1-1 mit reiner Biegebeanspruchung durchgeführt, die den Einfluss des örtlichen Beulens hinsichtlich entstehender Sekundärspannungen und damit verbundener Rissbildung klären sollten. Risse ergaben sich bei einer Schwingbelastung entlang der Fließlinien von Faltwerksmechanismen, die sich im Traglastzustand ausbilden. Die Ausbildung der Faltwerke ist mit plastischen Dehnungen verbunden, die für die Rissbildung verantwortlich sind. Die Art und die Lage der Faltmechanismen kann in Abhängigkeit von der Profilform und der Belastung unterschiedlich sein. Im Ergebnis der durchgeführten Versuche und der numerischen Untersuchungen wird festgestellt, dass zur Vermeidung von Rissen an dünnwandigen, kaltgeformten Bauteilen die Ausbildung eines plastischen Faltmechanismus verhindert werden muss. Dazu wird bei dynamischer Beanspruchung eine Begrenzung der aufnehmbaren Schwingbelastung auf 60 % der Traglast vorgeschlagen. Das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Streckgrenze sollte dabei den Wert 1,2 nicht unterschreiten. Die Traglast kann z.B. mit der Methode der wirksamen Breiten nach prEN 1993-1-3 ermittelt werden. Es muss dabei sichergestellt sein, dass im Vorfeld der dynamischen Belastung keine planmäßige oder unplanmäßige Plastizierung des Bauteils aufgetreten ist.