Berücksichtigung elastischer Schienenunterlagen bei der lokalen Radlasteinleitung in Kranbahnträgern

Kranbahnträger für den mittleren bis schweren Kranbetrieb werden häufig als geschweißte I‐Profile mit geklemmten Kranschienen mit Fußflansch (Form A) ausgeführt. Die üblicherweise verwendeten Schienenunterlagen haben insbesondere bei geringeren Radlasten einen sehr positiven Einfluss auf die konzentrierte Radlasteinleitung in das Stegblech und damit auf die Ermüdungsbemessung der Schweißverbindung zwischen Obergurt und Steg. Dieser Effekt wird in DIN EN 1993‐6 derzeit über einen pauschalen Reduktionsfaktor auf die lokalen Vertikaldruckspannungen im Stegblech berücksichtigt. In diesem Beitrag wird jedoch gezeigt, dass die Verwendung elastischer Schienenunterlagen mit Stahlkern zu einem stark nichtlinearen Zusammenhang zwischen Radlast und lokalen Spannungen im Stegblech führt. Um diesen Sachverhalt zutreffender zu berücksichtigen, wird ein verbessertes Bemessungsmodell formuliert, das auf Druckversuchen an Schienenunterlagen, einer umfassenden Finite‐Elemente‐Parameterstudie sowie Laborversuchen an einem realen Kranbahnträger basiert. Mit dem neuen Vorschlag stehen außerdem nicht nur wie bisher die Maximalwerte der lokalen Vertikaldruckspannungen bzw. der Schubspannungen zur Verfügung, sondern auch deren Verteilung in Trägerlängsrichtung sowie über die Höhe des Trägerstegs. Somit lässt sich auch das Zusammenwirken mehrerer Radlasten beschreiben.

Crane runway girders for medium to heavy crane operation are often designed as welded I‐sections with clamped crane rails featuring a base flange (type A). Commonly used rail pads have a particularly positive effect at lower wheel loads on the concentrated introduction of wheel loads into the web plate, and thus on the fatigue design of the welded connection between the top flange and the web. In DIN EN 1993‐6, this effect is currently accounted for by a generic reduction factor applied to the local vertical bearing stresses in the web plate. However, this paper shows that using an elastomeric bearing with a steel core results in a highly nonlinear relationship between wheel load and local stresses in the web plate. To account for this more accurately, an improved design model is formulated, based on compression tests on rail pads, a comprehensive finite element parametric study, and laboratory tests on a real crane runway girder. With the new proposal, not only the maximum values of local vertical bearing stresses and shear stresses are available, but also their distribution along the girder and along the height of the girder web. This makes it possible to describe the interaction of multiple wheel loads.