Beitrag zur Dimensionierung von Halsnähten luftdichter Hohlkästen unter temperaturinduziertem Innendruck

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
Dichtgeschweißte Stahlhohlkästen sind eine effiziente und erprobte Bauweise im Stahl- und Stahlverbundbrückenbau. Die Prüfung und Inspektion innen liegender Schweißnähte ist jedoch nur bedingt oder gar nicht möglich, sodass eine robuste Ausführung innen liegender Schweißnähte geboten ist. Nun haben Messungen bestätigt, dass es in dichtgeschweißten Stahlhohlkästen zu nennenswerten Veränderungen des Innendrucks in Abhängigkeit von der Temperatur kommt. Die daraus resultierenden Druckunterschiede zwischen Innen- und Umgebungsluftdruck stellen eine nicht zu vernachlässigende - bisher aber nicht berücksichtigte - zusätzliche Belastung der Halsnähte dar. Es wird ein ingenieurpraktischer Ansatz zur Dimensionierung ebendieser Halsnähte dichtgeschweißter Hohlkästen unter sowohl Schubbelastung aus der Haupttragwerkswirkung als auch Biegebelastung aus temperaturinduziertem Innendruck hergeleitet. Verschiedene Einflussgrößen werden untersucht und die Ergebnisse werden in vereinfachten Berechnungsansätzen zusammengefasst, deren Anwendung kurz dargestellt wird.

Contribution to the design approach of welds in air-tight box girders under temperature induced internal pressure
Air-tight steel box girders have been frequently and successfully used in bridge building during the last years. Only inspection and maintenance of welds and parts inside the box girder proves difficult. This makes a robust design of welds inside necessary. Measurements confirmed that temperature differences lead to substantial changes in inside pressure within an air-tight steel box girder. These pressure differences result in additional, non-negligible - nevertheless so far neglected - increases in loading of welds connecting flanges and webs of box girders. In this contribution we derive a simple design approach for welds in air-tight box girders under shear loading from the main structure as well as bending resulting from temperature induced internal pressure loading. We study the influence of different parameters on the required throat thickness of the welds. Finally, we demonstrate the application of the derived formulation.