Trag‐ und Ermüdungsverhalten von Stumpfnähten in Blechen unterschiedlicher Dicken

Der Querschnitt weitgespannter Konstruktionen aus Stahl wird üblicherweise an den Biegemomentenverlauf angepasst. Hierzu wird im Bereich von Stumpfstößen in Flanschen von I‐förmigen Trägern ein Dickenübergang ausgebildet. Das Ermüdungsverhalten dieses Konstruktionsdetails ist komplex und unterscheidet sich von einem Stumpfstoß in Blechen gleicher Dicke. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von 30 Kerbdetailversuchen präsentiert und das Verhalten von Stumpfstößen in Blechen mit einem Dickenübergang demjenigen gleicher Dicke gegenübergestellt. Die statistische Auswertung der Versuche zeigt einen höheren Ermüdungswiderstand für Stumpfstöße mit einem Dickenübergang im Vergleich zu Stößen in Blechen gleicher Dicke. Die Einordnung des letztgenannten Details in Kerbfall 90 nach FprEN1993‐1‐9:2024 kann bestätigt werden. Die Nachrechnung der Kerbdetailversuche mit dem Zwei‐Phasen‐Modell bestätigt dessen Anwendbarkeit für die analytisch‐numerische Prognose der Lebensdauer komplexer geschweißter Konstruktionsdetails. Zudem belegt die Anwendung des Modells den Einfluss des Blechdicken‐ und Spannungsverhältnisses auf die Lebensdauer von Stumpfstößen mit Dickenübergang.

The cross‐section of long‐span steel structures is usually adapted to the bending moment distribution. For this purpose, a thickness transition is applied in the area of butt‐welded joints in flanges of I‐shaped beam members. The fatigue behaviour of these constructional details is complex and differs from a butt‐welded joint in steel plates of the same thickness. This paper presents the results of 30 notch detail tests and compares the behaviour of butt‐welded joints in plates with a thickness transition with those of the same thickness. The statistical analysis of the experimental studies shows a higher fatigue resistance for butt‐welded joints with a thickness transition compared to butt welds of plates of the same thickness. The classification of the latter constructional detail in detail category 90 acc. to FprEN1993‐1‐9:2024 can be confirmed. The prognosis of the notch detail tests with the Two‐Stage‐Model confirms its applicability for the analytical‐numerical prediction of the service life of complex welded constructional details. In addition, the application of the model proves the influence of the thickness ratio and stress ratio on the service life of butt‐welded joints with thickness transition.