Aufbereitete Strukturspannungen für Wanddickensprung und Ringsteifenanschluss bei Rohrkonstruktionen

Unserem geschätzten Lehrer Herrn em. Univ.-Prof. Richard Greiner zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet.
Für Rohrkonstruktionen im Stahlwasserbau und im Mastbau sind häufig Ermüdungsnachweise erforderlich. Für die sehr häufigen Konstruktionsdetails, i) Wanddickensprung an der Umfangsnaht mit variabler Fasenneigung und ii) Ringsteifenanschluss (außen liegend) bzw. Rohrflanschanschluss, werden nachfolgend aufbereitete Strukturspannungen zur Verfügung gestellt sowie die zutreffende Vorgehensweise beim Ermüdungsnachweis erläutert. Die aufbereiteten Strukturspannungen können auch für elastische Spannungsnachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit dienen. Der Hintergrund zu den dargestellten Nomogrammen, die sowohl die Längskraftbeanspruchung &Dgr;nx als auch die Umfangsbeanspruchung &Dgr;&sgr;&phgr; infolge Innendruckänderungen &Dgr;pi abdecken, wird erläutert. Zwei Anwendungsbeispiele verdeutlichen die Vorgehensweise mit den Nomogrammen in der Praxis und belegen die Treffsicherheit gegenüber den angeführten numerischen FE-Berechnungen.

Tabulated hot spot stresses for thickness transition and ring stiffener joints of pipe structures
Pipe structures for steel hydraulic engineering and steel masts are often susceptible to fatigue. For two very common constructional details, i) thickness transitions at circumferential butt weld with varying bevel angle and ii) ring stiffener joints (outside stiffeners) and pipe flange joints, tabulated hot spot stresses are presented and the accurate fatigue verification is shown. The tabulated hot spot stresses are also suitable for an elastic verification in the ultimate limit state. The background for the presented nomograms to determine the hot spot stresses, available for axial loads &Dgr;nx and also for circumferential stresses &Dgr;&sgr;&phgr; due to internal pressure &agr;pi, is presented. Two examples show the procedure with the developed nomograms in practice and also show the accuracy compared with the presented numerical FE-results.