Probabilistische Analyse der Schadensakkumulation unter besonderer Berücksichtigung von Mehrstufenkollektiven höherzyklisch beanspruchter Baukonstruktionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Karsten Geißler
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252979423

Bei mehrstufiger Ermüdungsbeanspruchung hängt die Streuung der tatsächlichen Schadenssumme bei Versagen neben den einwirkenden Parametern von der Streuung der Werkstoff- und Fertigungseigenschaften und den damit verbundenen Schädigungsvorgängen, aber auch von der Modellgenauigkeit der Schadensakkumulations-Hypothese bei der Erfassung des Ermüdungsverhaltens ab. Im Bauingenieurwesen wird bisher von einer deterministischen Grenzschadenssumme von 1,0 ausgegangen, bspw. im Maschinenbau sind auch modifizierte Grenzschadenssummen üblich. Eine ganzheitliche probabilistische Analyse der Miner-Regel, die das ganze Konzept der Schadensakkumulation von der Streuung der Wöhlerlinie über die resultierende Streuung der Grenzschadenssumme – abhängig von der Schadensakkumulationshypothese (Miner- Regel) – bis zur zuverlässigkeitstheoretischen Begründung der Sicherheitselemente abdeckt, wurde methodisch im Rahmen des letzten DFG-Projekts aufgearbeitet. Damit ist das grundsätzliche Konzept klar und es haben sich wichtige weitergehend notwendige Forschungsaspekte ergeben. Das zu untersuchende (viel umfassendere) Parameterfeld muss die Charakteristika typischer ermüdungsgefährdeter Baukonstruktionen (v. a. auch der Straßen- und Eisenbahnbrücken sowie Windenergieanlagen) repräsentieren, da sich neben der Form der Miner-Regel besonders das Verhältnis Kollektivhöchstwert-Dauerfestigkeit (∆σ_max/∆σ_D), der Kollektivumfang H ̅ und das Spannungsverhältnis (R ̅) auf die Treffsicherheit der Schadensakkumulation und somit auf die resultierenden tatsächlichen Schadenssummen bei Versagen (D_tat) auswirken. Es ist zu erwarten, dass sich für die vorgenannten Kollektive deutlich differenzierte Bemessungswerte abhängig von der gewählten Schadensakkumulationshypothese ergeben. Weiterhin ist der Einfluss der Höhe der Ziel- Sicherheiten (Bereich ß_erf = 1,5…3,8) auf das Wertespektrum der einzelnen Bemessungswerte systematisch zu analysieren. Es sind folgende Teilziele vorgesehen: - Experimentelle Erfassung der Auswirkungen bauingenieurspezifischer Kollektive auf die Treffsicherheit von Lebensdauervorhersagen, - Erweiterung der verallgemeinerten Aussagen innerhalb des Konzeptes der probabilistischen Schadensakkumulation mit besonderer Berücksichtigung des bauingenieurspezifischen Parameterfeldes, - Einfluss der Höhe des Ziel- Sicherheitsniveaus auf die einzelnen Bemessungswerte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen