Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen: Fid-Bau Portal

Ermüdungsverhalten von Mobilkranbauteilen aus hochfesten Baustählen

Bleck, Wolfgang / Hummel, Hubert / Kern, Andreas / Schriever, Udo

10.1002/stab.200490215.abs

Hochfeste Baustähle mit 960 bzw. 1100 MPa Mindeststreckgrenze ermöglichen durch Leichtbauweise eine Verringerung der Investitions‐ und Betriebskosten von Mobilkranen. Bei der Bemessung von Kranen mit diesen Stählen besteht für die zyklische Belastung jedoch große Unsicherheit hinsichtlich ertragbarer Spannungen und der Lebensdauer bei wichtigen Kranbauteilen.

In dieser Arbeit wurde erstmalig das Betriebsfestigkeitsverhaltens von Kranbauteilen unter realistischen Belastungs‐Zeit‐Zyklen aus dem Kranbetrieb untersucht. Die Ergebnisse liefern hierzu wichtige Informationen, wonach die Lebensdauer auch bei hohen angewendeten Spannungen wenigstens 20 Jahre für beide untersuchten Stähle beträgt. Es wird gezeigt, daß weitere Verbesserungen der Betriebsfestigkeit um bis zu 50% durch Nachbehandlung der Schweißnähte, Zähigkeitsverbesserung des Grundwerkstoffes und konstruktive Umgestaltung der Bauteile möglich sind.

Mittels auf der Bruchmechanik basierenden Rechenmodellen wird in der vorliegenden Arbeit ein neues Werkzeug bereitgestellt, mit dem das Betriebsfestigkeitsverhalten von Kranbauteilen unter verschiedenen Aspekten und Einflußgrößenkombinationen in Übereinstimmung zu gemessenen Werten abgeschätzt werden kann.

Für die Praxis können wichtige Handlungsempfehlungen und Hinweise für den verstärkten Einsatz und die Ausnutzung hochfester Baustähle im Mobilkranbau gegeben werden. Inspektionsintervalle und ‐inhalte können neu festgelegt werden.

Fatigue behaviour of component sections of mobile cranes out of high strength steel plates.

High‐strength structural steels with 960 and 1100 MPa minimum yield strength allow a decrease of the investment and operating costs of mobile cranes through lightweight design. However, there still exists an uncertainity for stress resistance under cyclic loads and bearable stresses concerning fatigue behaviour of important crane components.

This paper deals for the first time with the fatigue behaviour of crane components examined under realistic load‐time‐cycles derived from realistic crane operating conditions. The results supply important information as they indicate that the service life for both steels, even with very high applied stress, is at least 20years. Moreover, it is shown that further improvements of the durability are possible around up to 50% through subsequent treatment of the welds, toughness improvement of the base material and constructive remodelling of the components.

Additionally, this paper provides a new design method with which the fatigue behaviour of crane components under most different aspects and involved variable combinations can be estimated, consistent with measured values, through a fracture mechanically based model.

Important procedure recommendations and hints can be given for a more intense use of high‐strength structural steels for practical application in mobile crane engineering. Inspection intervals and contents can be newly determined.