3. Einflüsse auf die Ermüdungsfestigkeit

3.1 Werkstoff

Der Werkstoff der üblichen Baustähle hat nur einen geringen Einfluss auf diue Ermüdungsfestigkeit. St 37 ( S235) und St 52 (S355) unetrscheiden sich so gut wie gar nicht. Deshalb ist auch in den Ermüdungsnormen kein Werkstoffeinfluss als Eingangsparameter vorgesehen.
Natürlich gibt es Spezialstähle mit höherer Ermüdungsfestigkeit. Diese werden i.d.R. Im Maschinenbau eingesetzt (Kurbelwelle etc). Für den Anwendungsbereich des Bauwesens sind sie viel zu teuer.

3.2 Kerbwirkung

Jede Störung des Kraftflusses führt zu lokalen Zusatzspannungen, die die Ermüdungsfestigkeit erheblich beeinflussen. Bild 3.2.1 zeigt einen stark gestörten Kraftfluss bei steiler Stirnkehlnaht. Besser ist deshalb eine unsymmetrische, flache Naht, wie sie z.B. in den Normen mit einem Steigungsverhältnis 1:2 gefordert wird.


Bild 3.2.1 Ungünstige Schweißnahtausbildungen

Bild 3.3.2 zeigt einen Hängeranschluss über Dreiecksbleche. Am Ansatz der Dreiecksbleche ist ein Riss aufgetreten, der hier durch das Magnetoflux-Verfahren besonders markant hervortritt. Der Riss wuchs pro Woche um etwa einen Zentimeter!


Bild 3.2.2 Ermüdungsriss am Hängeranschluss

Allgemein treten bei Verbindungen mit Hilfe dornartiger Verbindungsmnmittel (Schrauben, Niete etc) mit Scher-Lochleibungs-Tragverhalten hohe lokale Spannungen am Lochrand auf. Bereits das einfache Loch ohne Schraube kann eine Spannunsgerhöhung um den Faktor 3 am Lochrand hervorrufen (siehe Bild 3.2.3 links). Wenn in dem Loch noch eine kraftübertragende Schraube sitzt, verkompliziert und vergrößert sich der lokale Spannungszustand. Bei gleitfest vorgespannten (GV)-Verbindungen wird die Kraft großflächig über die Reibfläche übertragen, so dass die Spannungsspitzen entfallen (Bild 3.2.3 rechts).


Bild 3.2.3 Spannungszustäönde bei gelochten Blechen

3.3 Anzahl und Größe der Spannungswechsel

Die Anzahl der Beanspruchunsgwechsel und deren Größe in Form der Doppelamplitude hat großen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit.
In Bild 3.3.1 sind die Beanspruchungsgrößen angegeben. Interessant für die weiteren Betrachtungen ist die sog. Spannungs-Doppelamplitude Delta sigma, also die Differenz zwischen der Ober- und der Unterspannung.


Bild 3.3.1 Bezeichungen und Definitionen

Da dieser Einfluss - neben der Kerbwirkung - erheblich ist, kommt der korrekten Ermittlung der Ermüdungseinwirkungen (Abs. 4.2) große Bedeutung zu.

3.4 Mittelspannung

Die Größe der Mittelspannung hat keinen sehr großen Einfluss. Sie barucht deshalb bei kerbscharfen Konstruktionen, z.B. bei allen geschweißten Konstruktionen nicht berücksichtigt zu werden, da der kerbscharfe Einfluss den Mittelspannungseinfluss "überspielt". Bei nicht kerbscharfen Konstruktionen, z.B. bei Schraubverbindungen kann dere Einfluss durch eine Reduktion der Druckspannungsamplitude berücksichtigt werden.

3.5 Eigenspannungen

Eigenspannungen sind bei gewalzten und geschweißten Konstruktionen stets vorhanden. Sie addieren sich zu den Lastspannungen. Sie haben also die gleiche Wirkung wie Mittelspannunegn, bzw. sie sind Mittelspannungen. Insofern gilt für Eigenspannunegn, was schon für die Mittelspannunegn ausgeführt wurde.

3.6 Oberfläche

Oberflächenrauhigkeit, z.B. durch Korrosion bedeutet, es sind Kerben vorhanden, die Ermüdungsfestigkeit sinkt.