Ermüdungsfestigkeitsnachweise für den Kranbau nach verschiedenen Regelwerken

Derzeit werden die Nachweise gegen Werkstoffermüdung in der Regel auf Grundlage von Nennspannungen mit zulässigen Spannungsschwingbreiten geführt, welche dann den in Wöhlerversuchen ermittelten Schädigungslinien gegenübergestellt werden. Die in den einschlägigen Normenwerken enthaltenden Kerbfallkataloge beruhen jedoch auf unterschiedlichen Sicherheitsbetrachtungen, so dass die ausgewiesenen Ermüdungsfestigkeiten der einzelnen Regelwerke nicht ohne weiteres vergleichbar sind. Am Beispiel der für den bauaufsichtlichen Bereich gültigen Normen (Eurocode 3, DIN 4132) und der maschinenbauspezifischen Normen (DIN 15018-1, DIN EN 13001-3-1, FEM 1.001) werden die Grundprinzipien dieser Regelwerke gegenübergestellt und wesentliche Unterschiede aufgezeigt. Insbesondere ist hier die Sonderstellung der unlängst zurückgezogenen DIN 15018-1 zu erwähnen, die zum einen maximal zulässige Spannungen und keine Doppelamplituden im Nachweisformat berücksichtigt und bei der die Ermüdungsbemessung unter expliziter Berücksichtigung der Mittelspannung durchgeführt wird. Die im Maschinenbau häufig herangezogenen Richtlinien des International Institute of Welding (IIW) und des Forschungskuratorium Maschinenbau e. V. (FKM) sind ebenfalls Gegenstand dieser Betrachtung.

Fatigue assessment in crane construction according to various design standards.
Currently, material fatigue assessment is based on nominal stresses using allowable stress ranges that are compared to damage lines that are determined by Wöhler fatigue tests. However, the detail categories of the various standards are based on different safety approaches. Thus the corresponding fatigue strength classes of the different rules are not fully comparable. Based on the standards related to the building authorities (Eurocode 3, DIN 4132) and the mechanical engineering specific standards (DIN 15018-1, DIN EN 13001-3-1, FEM 1.001) the basic principles of these rules are demonstrated and relevant differences are pointed out. Note the exceptional position of the recently withdrawn DIN 15018-1 that uses maximal allowable stresses and no double amplitudes in the verification concept and where the fatigue assessment is carried out by considering mean stresses explicitly. The guidelines of the IIW and the FKM, also frequently used in mechanical engineering, are covered in this reflection as well.