Radlastinduzierte Ermüdung bei Kranbahnträgern schwerer Hüttenkrane

Im Vergleich zu früheren Normen gelten in DIN EN 1993 für hochbeanspruchte Kranbahnträger wesentlich schärfere Kerbfallklassifizierungen, insbesondere im Bereich der Radlasteinleitung. Dies hat überaus starke wirtschaftliche Auswirkungen. So können die Änderungen nun bis zu einer Verdoppelung der Querschnittsdicken führen, z. B. Stegblechdicken von bis zu 80 mm oder darüber hinaus, deren K-Nahtanschlüsse an den Flansch fertigungs- und überwachungstechnisch sehr aufwendig werden. Aufgrund der Massenzunahme ist häufig auch eine Verstärkung der Unterkonstruktion notwendig.
Angeregt durch die Hüttenindustrie wurde daher angestrebt, Ergänzungen und Modifikationen der zugehörigen Kerbfälle im Eurocode 3 zu gestalten. Grundlage der Untersuchungen sind zahlreiche Kranbahnträger deutscher Stahlwerke, deren K-Nähte am Steg-Flanschanschluss nach jahrzehntelangem Betrieb intensiv schadensinspiziert wurden. Bei ausreichender Rückverfolgbarkeit der Lastgeschichte können die Träger als “Versuche im Bauwerk” interpretiert und ausgewertet werden.
Die Untersuchungen, die von numerischen Simulationen begleitet wurden, zeigen, dass auch weit jenseits der Ausnutzbarkeit des Details “Radlasteinleitung” nach Eurocode 3 keine Ermüdungsschäden auftreten. Dies bestätigt die alten Regeln nach DIN 4132. Die Ergebnisse schließen somit eine Versuchslücke, die in früheren Normen durch Erfahrungswerte und Interpretation von Einzelergebnissen überbrückt wurde und rechtfertigen eine Änderung der Regeln in EC 3-1-9 Tabelle 8.10.

Fatigue failure of runway beams due to wheel loads in heavy smeltery cranes.
The replacement of German codes DIN 18800 and DIN 4132 by introduction of the Eurocodes due to the European harmonization in the technical approved area for steel construction led to a significantly more conservative classification regarding fatigue failure category details, especially for flange to web connections of runway beams in heavy smeltery cranes compared to former design experiences. Actually these changes would lead to a doubling of the cross-sectional thicknesses, which e. g. also can result in web plates with extreme thicknesses of 80 mm. Execution as well as monitoring of such flange to web connections using full penetration tee-butt welds are quite critical and could no longer be realized economically.
Encouraged by the operators of such constructions and crane installations from the metallurgical industry, the aim was therefore to devise an amendment to the correspondent actual fatigue classification in the Eurocode. The basis for these efforts are crane runway girders designed according to the “old standard” and their damage behaviour for the notch detail “concentrated wheel load” at the upper neck seam. Some of these carriers have been in use for decades and usually show no damage for this connection - if the design is suitable according to previous standards.
The investigations were accompanied by numerical simulations. The results are closing the experimental gap that has been existing and that so far has been bridged by experience and interpretation of single test results, justifying a modification of the rules in EC 3-1-9 table 8.10.