Verallgemeinerte Berücksichtigung der Dauerfestigkeit im Ermüdungsfestigkeitsnachweis mittels Lebensdauerlinien

Die Wöhlerlinie in ihrer originalen Form gilt zunächst für Einstufenkollektive. Für die Ermüdungsfestigkeitsnachweise bei baupraktisch meist vorhandenen Mehrstufenkollektiven existieren mehrere Näherungen mit unterschiedlicher Berücksichtigung der Dauerfestigkeitsgrenze bei der Schadensakkumulationshypothese, als Bezugs-Wöhlerlinien bezeichnet, beispielsweise die zweifach abgeknickte Linie nach Eurocode 3. Die Einführung des im Maschinenbau bekannten Konzeptes der so genannten Lebensdauerlinien erlaubt die verallgemeinerte Berücksichtigung verschiedener - auch nichtlinearer - Ansätze der Dauerfestigkeitsgrenze für die Lebensdauerberechnung.
Diese Berücksichtigung einer nichtlinearen Dauerfestigkeitsgrenze für mehrstufige Beanspruchungen ist bis jetzt in den Bemessungsvorschriften für Neubauten als auch den Richtlinien zur Nachrechnung von ermüdungsbeanspruchten Bauwerken nicht eingeführt, hat aber eine immense wirtschaftliche Bedeutung. Eine Erhöhung der rechnerischen Lebensdauer um den Faktor 10 ist durchaus nicht selten.
Im Beitrag werden die Berechnung und Auswertung dieser Lebensdauerlinien vorgestellt, die von der Kollektivform, dem Kollektivumfang sowie dem Ansatz für die Dauerfestigkeitsgrenze abhängen. Die Berechnungen mit Hilfe der Lebensdauerlinien werden beispielhaft an Offshore-Windenergieanlagen und einer bestehenden Straßenbrücke dargestellt.

Generalized consideration of endurance limit for fatigue stress analysis by means of fatigue life curves.
The S-N curve in the original form applies for constant amplitude loading. For fatigue assessment by damage accumulation theory under the most likely variable amplitude loading, several approaches exist to account for the endurance limit. The design S-N curve with two knee points used in Eurocode 3 is one of these approaches. By means of implementing the fatigue life curves, a well-known concept in mechanical engineering, a generalized consideration of different, even nonlinear approaches of endurance limit is possible for fatigue life assessment.
Considering a nonlinear endurance limit for variable amplitude loadings is to date not included in the codes and guidelines for design and assessment of new and existing structures, respectively. It has a considerable economical significance, though: An increase of the calculated fatigue life by 10 times is by no means improbable.
In this article, the calculation and evaluation of fatigue life curves are represented. These are dependent on the shape of the stress range spectrum, the total number of stress cycles as well as the approach for considering the endurance limit. Calculations via fatigue life curves are demonstrated using examples of offshore wind turbines and an existing highway bridge.