Fachbeitrag

Zutreffende Ermüdungsnachweise von Rohrleitungen – insbesondere bei Anwendung neuer numerischer Methoden

Dieser Fachbeitrag enthält einen Überblick zum kürzlich abgeschlossenen zweijährigen Forschungsprojekt „Zutreffende Ermüdungsnachweise von Rohrleitungen – insbesondere Anwendung neuer numerischer Methoden“, das federführend von der TU Graz, Institut für Stahlbau bearbeitet wurde.

Dieses Forschungsprojekt – Akronym Ermüdung - DRL, Proj. Nr. 874667 (2. Forschungsjahr) und 867177 (1. Forschungsjahr) – wurde abgeschlossen zwischen der Österreichischen Forschungsgesellschaft mbH (FFG) als Fördergeberin (60 Prozent) und Oesterreichs Energie Forschung & Innovation als Dachverband der österreichischen E-Wirtschaft. Die Projektabwicklung erfolgte seitens der TU Graz sowie acht weiteren Vertragspartnern, die 40 Prozent der Mittel bereitstellten. Es waren dies VERBUND Hydro GmbH, TIWAG – Tiroler Wasserkraft AG, Vorarlberger Illwerke AG, ANDRITZ Hydro GmbH, ÖBB -Infrastruktur AG, Bilfinger VAM Anlagentechnik GmbH, KELAG – Kärntner Elektrizitäts Aktiengesellschaft und die Salzburg AG für Energie, Verkehr und Telekommunikation.

Im dargestellten zweijährigen Forschungsprojekt wurden die Ermüdungsnachweise für Rohrleitungen im Bauwesen, insbesondere für Triebwasserwege von Kraftwerken, mithilfe neuer numerischer Methoden (Kerbspannungs-, Strukturspannungskonzept) untersucht. Für häufig verwendete geschweißte Ausführungsdetails (Wanddickensprünge, Ringsteifenanschluss, Flanschanschlüsse) zeigte die Anwendung des Strukturspannungskonzeptes (Hot spot Spannungskonzept) meist deutlich günstigere Ergebnisse, als die Anwendung des traditionellen Nennspannungskonzeptes. Für die genannten Ausführungsdetails wurden, auf Basis von analytischen Lösungen der Semimembrantheorie für Kreiszylinderschalen, zutreffende Spannungskonzentrationsfaktoren aufbereitet, die eine FE- Spannungsberechnung nach dem Strukturspannungskonzept vollständig ersetzen. Für alle Anwendungsfälle wurde auch die sinnvollste Vorgehensweise beim Ermüdungsnachweis aufbereitet, unter Berücksichtigung der mehrachsigen Beanspruchungszustände.

Der komplette Fachbeitrag steht als pdf unter unten angeführtem Link kostenlos zum Download bereit.

Autoren des Beitrages

Harald Unterweger, geboren 1964, Diplomstudium Bauingenieurwesen, Dissertation und Habilitation an der TU Graz; seit 2011 Leiter des Institutes für Stahlbau der TU Graz.

Alexander Ecker, geboren 1985, studierte Bauingenieurwissenschaften (Fachrichtung konstruktiver Ingenieurbau) an der TU Graz; Dissertation an der TU Graz; seit 2011 wissenschaftlicher Projektmitarbeiter am Institut für Stahlbau an der TU Graz.

Danksagung der Autoren

Die Autoren bedanken sich bei allen Projektpartnern für die gute Zusammenarbeit und für die großzügige finanzielle Förderung des Projektes. Ein spezieller Dank ergeht an Frau Hirsch und Herrn Apperl, seitens Oesterreichs Energie Forschung & Innovation, für die organisatorische Abwicklung mit der FFG.

Darüber hinaus ergeht der Dank an die FFG zur Gewährleistung der Finanzmittel im Zuge der Projektfinanzierung als „Collective Research“.