Zum Nachweis der Ermüdung von schlanken Biegeträgern infolge Stegatmen

Mit der Einführung der neuen europäischen Normen, vor allem des Eurocode 3, Teil 1.5, der das Plattenbeulen behandelt, dürfen nunmehr schlanke Platten auch oberhalb ihrer kritischen, linear-elastischen Beullast bemessen werden. Die Ausnutzung dieser überkritschen Tragfähigkeiten ist jedoch mit großen Verformungen aus der Plattenebene verbunden. Diese Beulverformungen haben keinen Einfluß auf die statische Grenztraglast. Bei wechselnder Belastung, wie dies besonders im Brückenbau der Fall ist, kommt es bei Stegblechen von Brückenträgern zu einem wiederkehrenden Ausbeulen, das als Stegatmen bezeichnet wird. Durch das wiederholte Ausbeulen der Stegbleche können an den Schweißnähten entlang der Beulfeldränder Ermüdungsrisse entstehen, die zu einem vorzeitigen Ermüdungsversagen führen können. Dieser Beitrag behandelt das Trag- und Ermüdungsverhalten von Stahlträgern mit schlanken Stegen. Mit Hilfe der Erkenntnisse aus eigenen Ermüdungsversuchen an sechs großen Stahlträgern werden umfangreiche numerische Parameterstudien durchgeführt. Die Untersuchungen berücksichtigen u.a. die Vorverformung der Stegbleche und die Beanspruchung reine Biegung, reine Querkraft und die gemeinsame Wirkung von reiner Biegung mit Querkraft. Aus den Untersuchungsergebnissen wird ein Bemessungsmodell für rissefreie geschweißte Stahlträger mit schlanken Stegen unter häufig wiederholter Belastung abgeleitet, das für Brückenträger zu einer leicht handhabbaren Bemessungsgleichung vereinfacht wird.