Ermüdungsrisswachstum in genieteten Eisenbahnbrücken

Eisenbahnbrücken unterliegen als zyklisch beanspruchte Bauwerke einer Ermüdungsbeanspruchung. Für bestehende Bauwerke ist der Nachweis der Sicherheit gegen Ermüdungsversagen ein wesentliches Bewertungskriterium. Eine dafür geeignete Bewertungsmethode bietet das bruchmechanische Konzept. In dem vorliegenden Teil 1 des Aufsatzes werden die Einflüsse der Nietklemmkraft auf das Wachstum von Ermüdungsrissen in genieteten Verbindungen von Eisenbahnbrücken beschrieben. Dazu wird ein numerisches Modell zur Bestimmung der Rissspitzenbeanspruchung für genietete Konstruktionsdetails vorgestellt, welches sowohl die Nietklemmkraft als auch den Reibkontakt zwischen den einzelnen Komponenten abbildet. Weiterhin wird ein Algorithmus für das Risswachstum beschrieben, der die modifizierte Rissspitzenbeanspruchung berücksichtigen kann. Als eine wesentliche Eingangsgröße werden die Ergebnisse der experimentellen Bestimmung von Nietklemmkräften und die daraus abgeleiteten charakteristischen Kennwerte vorgestellt. Im Teil 2 des Aufsatzes werden probabilistische Berechnungen mithilfe der Monte‐Carlo‐Methode erläutert, deren Ergebnisse Verteilungsfunktionen für Risswachstumsintervalle sind. Diese sind wiederum Grundlage für die Bestimmung von Sicherheitsfaktoren.

Railway bridges, as cyclically loaded structures, are subject to fatigue stress. For existing structures, the proof of safety against fatigue failure is an essential evaluation criterion. The fracture mechanics concept offers a suitable evaluation method for this purpose. Fracture mechanics can be used to describe the growth of cracks as a function of the stress changes and the failure behavior of cracked components. In the paper presented, the influences of the rivet clamping force and the scatter of fracture mechanical material parameters on the growth of fatigue cracks in riveted joints of railway bridges are investigated. A numerical model for determination of stress intensity factors (SIF) for riveted construction details is presented that represents both the rivet clamping stress and the frictional contact between the individual components of the construction details. The results of crack growth calculations are time intervals. Inspection cycles or the remaining service life of the structure can be derived from these data. The influence of the scatter of the material parameters, rivet clamping stresses and other parameters on the calculated time intervals is shown. Safety factors for the determined inspection cycles and service periods are determined based on Monte Carlo simulations. This is the content of Part 2 of the report.