Numerische Untersuchungen zur Ermüdungsbeanspruchung vorgespannter Ringflanschstöße mit Imperfektionen

Für die Bemessung vorgespannter geschraubter Ringflanschstöße in turmartigen Stahlbauten (z. B. Schornsteine oder Rohrtürme von Windenergieanlagen) ist der Nachweis gegen Ermüdung der Schrauben sehr wichtig. Klaffungen zwischen den Kontaktflächen vor dem Vorspannen der Schrauben (sogenannte Flanschimperfektionen) können einen negativen Einfluß auf die ermüdungsrelevanten Schraubenspannungen haben. Es wurde ein FE-Modell für imperfekte Ringflansche aufgebaut und mit Hilfe der Ergebnisse großmaßstäblicher Rohrbiegeversuche an Ringflanschstößen validiert. Über diese Versuche war ebenfalls in dieser Zeitschrift berichtet worden. Mit dem validierten FE-Modell wurde eine Parameterstudie an imperfekt simulierten L-Ringflanschverbindungen mit baupraktischen Abmessungen aus dem WEA-Bau durchgeführt. Die Ergebnisse ermöglichen eine Differenzierung der verschiedenen Klaffungsformen hinsichtlich ihres negativen Einflusses auf die Schraubenermüdung. Dieser Einfluß darf beim Ermüdungssicherheitsnachweis der Schrauben keinesfalls vernachlässigt werden.