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ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 1
Life Cycle Engineering für
Brückentragwerke
Gerhard LENER
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Inhaltsübersicht
Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast
Life Cycle Engineering
Simulation von Reparaturschweißungen
Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen
2
Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008
Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
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Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast
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Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen
3
Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008
Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
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Altersstruktur der Brücken im Bestand
4
Deutschland
ca. 38.000 Straßenbrücken
Quelle: Geißler, K. Österreichischer Strahlbautag 2013
ca. 60% der Bauwerke jünger als 40 Jahre
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Altersstruktur der Brücken im Bestand
5
Deutschland
Quelle: Geißler, K. Österreichischer Strahlbautag 2013
ca. 35.000 Eisenbahnbrücken
ca. 50% der Bauwerke sind älter als 80 Jahre
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Änderung der Einwirkungen
6
Foto: Bildarchiv Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Deutschland
1950 1975
20101985
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Inhaltsübersicht
Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast
Life Cycle Engineering
Simulation von Reparaturschweißungen
Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen
7
Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008
Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
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Life Cycle Engineering
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ß … Zuverlässigkeitsindex
0
( )f Zp h x dx

 
pf … Versagens-
wahrscheinlichkeit
Sicherheitszone Z = R-E
Begriff - Zuverlässigkeitsindex ß
Sicherheitskonzept
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Zuverlässigkeitsindex ß nach EN 1990
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 11
Zuverlässigkeitsindex ß nach EN 1990
Vergleich der Festlegungen der EN 1990
und der sonstigen Lebensrisiken
RC1/CC1: 1/1·105
RC2/CC2: 1/1·106
RC3/CC3: 1/1·107
CC1: 10-5
CC2: 10-6
CC3: 10-7
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Inhaltsübersicht
Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast
Life Cycle Engineering
Simulation von Reparaturschweißungen
Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen
12
Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008
Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
24008
13
Prinzipielle Vorgehensweise nach
Tragfähigkeitsbeurteilung bestehender Brücken
Ausgabedatum: 2014-03-01
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Tragfähigkeitsbeurteilung bestehender Brücken
14
4 Stufen der Nachweisführung der Tragsicherheit und Ermüdungsfestigkeit
Stufe 1: Ausschließliche Nachweisführung nach aktuellen Normenstand (Eurocodes).
Stufe 2: Stufe 1 mit Abweichungen bei den Teilsicherheitsbeiwerten.
Stufe 2 beinhaltet verfeinerte Methoden der Nachweisführung ein
z.B. FEM mit geometrisch und physikalisch nichtlineare Berechnungen.
Stufe 3: Nachrechnung mittels probabilistischer Methoden.
Stufe 3 schließt wissenschaftliche Methoden der Nachweisführung, d.h.
Berücksichtigung der streuenden Einwirkungs- und Widerstandsgrößen
und umfassende Sensitivitätsanalysen sowie bruchmechanische
Nachweisverfahren für den Ermüdungsnachweis.
Stufe 4:.Wenn die Nachrechnung nach den Stufen 1, 2 und 3 kein befriedigendes
Ergebnis gebracht hat, kann in Sonderfällen eine Unterschreitung des gemäß
EN 1990 geforderten Zuverlässigkeitsniveaus zugelassen werden.
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Brückeninspektion
15
Brückeninspektionsgerät (BIG)
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Brückeninspektion
16
Zustandsklasse aus den periodischen Brückeninspektionen
(in Österreich mind. alle 6 Jahre)
1. Das Objekt wird in Bauteile unterteilt
2. Berechnung der Kennzahl für jedes Bauteil:
G... Grundkennzahl, abhängig von Schadenstyp
a... Ausmaßfaktor 0,5 (gering) bis 1,0 (hoch)
i.... Intensitätsfaktor 0,5 (gering) bis 1,0 (hoch)
3. Anhand der Kennzahl ergibt sich die Zustandsklasse eines Bauteils:
Zustandsklasse 1 sehr guter Zustand
Zustandsklasse 2 guter Zustand
Zustandsklasse 3 ausreichender Zustand
Zustandsklasse 4 mangelhafter Zustand
Zustandsklasse 5 schlechter Zustand
Bei der Anwendung der Nachrechnungsrichtlinie ist der
aktuelle Bauwerkszustand zu beachten
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Inhaltsübersicht
Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast
Life Cycle Engineering
Simulation von Reparaturschweißungen
Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen
17
Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008
Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nachweis Stufe 2 – Plattenbeulen mittels FEM
18
Beispiel eines Beulfeldes einer bestehenden Brücke
für den Nachweis nach den aktuellen Normen (EUROCODE)
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
19
Nachweis der Traglast nach dem Verfahren GMNIA (Stufe 4)
1. Linear Analysis (LA)
2. Linear Beulanalyse (LBA)
3. Traglastberechnung unter Ansatz von Imperfektionen und
Berücksichtigung der nichtlinearen Werkstoffeigenschaften (GMNIA)
LBA GMNIA
(Imperfektionen aus LBA)
LA
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Interessante Eigenformen aus der LBA
→ Leitimperfektion plus eine (oder mehrere ?) Begleitimperfektionen
Mode 10 Mode 17 Mode 21
Mode 1 Mode 2 Mode 4
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nichtlineare Beulanalyse (GMNIA)
Aufgrund der großen Anzahl möglicher Kombinationen, wurden 5 plausible Kombinationen
untersucht:
set 1: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 34 (-2.8mm) + 0.7 x Mode 47 (-2.8mm)
set 2: 0.7 x Mode 31 (+8.4mm) + 1.0 x Mode 34 (-4.0mm) + 1.0 x Mode 47 (-4.0mm)
set 3: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 40 (+2.8mm)
set 4: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 51 (+2.8mm)
set 5: 0.5 x Mode 31 (+6.0mm) + 0.7 x Mode 34 (-2.8mm) + 0.7 x Mode 47 (-2.8mm)
4800mm
min , 12,0mm
200 200 2 200
800mm
min , 4,0mm
200 200 200
global global
global
local local
local
a b
e
a b
e
 
   
 
 
   
 
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
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Abweichung ~8%
0.66
1.08
0.61

v’Mises Spannungen [N/mm²].
Nichtlineare Beulanalyse (GMNIA)
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Analytischer Fließlinien Mechanismus
Roof-shaped mechanism
2 2
2 2
1 1
2 2
1 1 1x z z
y
d u d ub c c
f b d t d t b

                        
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
23
Verformungen aus der Ebene uz [m]
b/t = 1000 / 13.5 = 74<100
x/fy
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Fig. 8: Plastic strains ~ Roof shaped mechanism. Fig. 9: Out of Plane Displacement.
Ergebnisse nach GMNIA
Post Buckling behavior
Imperfections for GMNIA according to EN 1993-1-5
1,0 x Global (Mode 1) + 0,7 x Local (Mode 3)
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
24
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Validierung von FEM-Ergebnissen
Verformungen aus der Ebene uz [m]
Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
25
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
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Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung
Motivation
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte
Anrissfreie
Phase
Rissbildungsphase Rissfortschrittsphase
Inbetriebnahme
(Neuzustandohne
Fehler)
Inbetriebnahme
(Neuzustandmit
Fehler)
Technischer
Anriss
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Ausmusterung
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Lebensdauer bis zumtechn. Anriss Restlebensdauer
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Klassische Betriebsfestigkeit Klassische Bruchmechanik
27
„Life-Cycle Civil Engineering“
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte
Rissfortschrittsrichtung
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28
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte
Risswachstumsrate
mda
C K
dN
  
Parisgleichung (1963)
NASGRO-Gleichung
p
th
n
q
max
C
K
1
Kda 1 f
C K
dN 1 R K
1
K
 
               
 
 
29
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte
Rissfortschrittsberechnung am Beispiel eines Brückenquerträgers
30
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
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Sanierungslösungen
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
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1600kN Hydropulsmaschine der TVFA Innsbruck
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ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
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34
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Numerische Untersuchungen
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Schweißrichtung
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38
Schweißrichtung
ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien
Gerhard LENER
Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn.
41
Vielen Dank für
Ihre Aufmerksamkeit
© CADFEM 2014
Produkte, Service und Wissen aus einer Hand
Denn Simulation ist mehr als Software
CADFEM (Austria) GmbH
Wagenseilgasse 14
1120 Wien
Tel. +43 (0)1 587 70 73 – 0
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Life Cycle Engineering für Brückentragwerke

  • 1. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 1 Life Cycle Engineering für Brückentragwerke Gerhard LENER Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.
  • 2. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 2 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 3. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 3 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 4. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Altersstruktur der Brücken im Bestand 4 Deutschland ca. 38.000 Straßenbrücken Quelle: Geißler, K. Österreichischer Strahlbautag 2013 ca. 60% der Bauwerke jünger als 40 Jahre
  • 5. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Altersstruktur der Brücken im Bestand 5 Deutschland Quelle: Geißler, K. Österreichischer Strahlbautag 2013 ca. 35.000 Eisenbahnbrücken ca. 50% der Bauwerke sind älter als 80 Jahre
  • 6. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Änderung der Einwirkungen 6 Foto: Bildarchiv Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Deutschland 1950 1975 20101985
  • 7. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 7 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 8. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 8 Life Cycle Engineering
  • 9. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien ß … Zuverlässigkeitsindex 0 ( )f Zp h x dx    pf … Versagens- wahrscheinlichkeit Sicherheitszone Z = R-E Begriff - Zuverlässigkeitsindex ß Sicherheitskonzept
  • 10. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 10 Zuverlässigkeitsindex ß nach EN 1990
  • 11. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 11 Zuverlässigkeitsindex ß nach EN 1990 Vergleich der Festlegungen der EN 1990 und der sonstigen Lebensrisiken RC1/CC1: 1/1·105 RC2/CC2: 1/1·106 RC3/CC3: 1/1·107 CC1: 10-5 CC2: 10-6 CC3: 10-7
  • 12. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 12 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 13. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien 24008 13 Prinzipielle Vorgehensweise nach Tragfähigkeitsbeurteilung bestehender Brücken Ausgabedatum: 2014-03-01
  • 14. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Tragfähigkeitsbeurteilung bestehender Brücken 14 4 Stufen der Nachweisführung der Tragsicherheit und Ermüdungsfestigkeit Stufe 1: Ausschließliche Nachweisführung nach aktuellen Normenstand (Eurocodes). Stufe 2: Stufe 1 mit Abweichungen bei den Teilsicherheitsbeiwerten. Stufe 2 beinhaltet verfeinerte Methoden der Nachweisführung ein z.B. FEM mit geometrisch und physikalisch nichtlineare Berechnungen. Stufe 3: Nachrechnung mittels probabilistischer Methoden. Stufe 3 schließt wissenschaftliche Methoden der Nachweisführung, d.h. Berücksichtigung der streuenden Einwirkungs- und Widerstandsgrößen und umfassende Sensitivitätsanalysen sowie bruchmechanische Nachweisverfahren für den Ermüdungsnachweis. Stufe 4:.Wenn die Nachrechnung nach den Stufen 1, 2 und 3 kein befriedigendes Ergebnis gebracht hat, kann in Sonderfällen eine Unterschreitung des gemäß EN 1990 geforderten Zuverlässigkeitsniveaus zugelassen werden.
  • 15. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Brückeninspektion 15 Brückeninspektionsgerät (BIG)
  • 16. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Brückeninspektion 16 Zustandsklasse aus den periodischen Brückeninspektionen (in Österreich mind. alle 6 Jahre) 1. Das Objekt wird in Bauteile unterteilt 2. Berechnung der Kennzahl für jedes Bauteil: G... Grundkennzahl, abhängig von Schadenstyp a... Ausmaßfaktor 0,5 (gering) bis 1,0 (hoch) i.... Intensitätsfaktor 0,5 (gering) bis 1,0 (hoch) 3. Anhand der Kennzahl ergibt sich die Zustandsklasse eines Bauteils: Zustandsklasse 1 sehr guter Zustand Zustandsklasse 2 guter Zustand Zustandsklasse 3 ausreichender Zustand Zustandsklasse 4 mangelhafter Zustand Zustandsklasse 5 schlechter Zustand Bei der Anwendung der Nachrechnungsrichtlinie ist der aktuelle Bauwerkszustand zu beachten
  • 17. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 17 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 18. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nachweis Stufe 2 – Plattenbeulen mittels FEM 18 Beispiel eines Beulfeldes einer bestehenden Brücke für den Nachweis nach den aktuellen Normen (EUROCODE)
  • 19. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen 19 Nachweis der Traglast nach dem Verfahren GMNIA (Stufe 4) 1. Linear Analysis (LA) 2. Linear Beulanalyse (LBA) 3. Traglastberechnung unter Ansatz von Imperfektionen und Berücksichtigung der nichtlinearen Werkstoffeigenschaften (GMNIA) LBA GMNIA (Imperfektionen aus LBA) LA
  • 20. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Interessante Eigenformen aus der LBA → Leitimperfektion plus eine (oder mehrere ?) Begleitimperfektionen Mode 10 Mode 17 Mode 21 Mode 1 Mode 2 Mode 4 Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
  • 21. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nichtlineare Beulanalyse (GMNIA) Aufgrund der großen Anzahl möglicher Kombinationen, wurden 5 plausible Kombinationen untersucht: set 1: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 34 (-2.8mm) + 0.7 x Mode 47 (-2.8mm) set 2: 0.7 x Mode 31 (+8.4mm) + 1.0 x Mode 34 (-4.0mm) + 1.0 x Mode 47 (-4.0mm) set 3: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 40 (+2.8mm) set 4: 1.0 x Mode 31 (+12.0mm) + 0.7 x Mode 51 (+2.8mm) set 5: 0.5 x Mode 31 (+6.0mm) + 0.7 x Mode 34 (-2.8mm) + 0.7 x Mode 47 (-2.8mm) 4800mm min , 12,0mm 200 200 2 200 800mm min , 4,0mm 200 200 200 global global global local local local a b e a b e                 Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
  • 22. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Abweichung ~8% 0.66 1.08 0.61  v’Mises Spannungen [N/mm²]. Nichtlineare Beulanalyse (GMNIA) Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen
  • 23. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Analytischer Fließlinien Mechanismus Roof-shaped mechanism 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1x z z y d u d ub c c f b d t d t b                           Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen 23 Verformungen aus der Ebene uz [m] b/t = 1000 / 13.5 = 74<100 x/fy
  • 24. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Fig. 8: Plastic strains ~ Roof shaped mechanism. Fig. 9: Out of Plane Displacement. Ergebnisse nach GMNIA Post Buckling behavior Imperfections for GMNIA according to EN 1993-1-5 1,0 x Global (Mode 1) + 0,7 x Local (Mode 3) Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen 24
  • 25. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Validierung von FEM-Ergebnissen Verformungen aus der Ebene uz [m] Beispiel für Nachweis Stufe 2 - Plattenbeulen 25
  • 26. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 26 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 27. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte Anrissfreie Phase Rissbildungsphase Rissfortschrittsphase Inbetriebnahme (Neuzustandohne Fehler) Inbetriebnahme (Neuzustandmit Fehler) Technischer Anriss Bruchoder Ausmusterung Rissentstehung Mikroriss- wachstum Makrorisswachstum Lebensdauer bis zumtechn. Anriss Restlebensdauer Gesamtlebensdauer eines Bauteils Klassische Betriebsfestigkeit Klassische Bruchmechanik 27 „Life-Cycle Civil Engineering“
  • 28. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte Rissfortschrittsrichtung RAINFLOWCOUNTING CRACK GROWTH LAW 28
  • 29. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte Risswachstumsrate mda C K dN    Parisgleichung (1963) NASGRO-Gleichung p th n q max C K 1 Kda 1 f C K dN 1 R K 1 K                       29
  • 30. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Nachweis Stufe 3 – Bruchmechanische Konzepte Rissfortschrittsberechnung am Beispiel eines Brückenquerträgers 30
  • 31. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Kerbarme Sanierungslösungen 31 Ausarbeitung von Sanierungslösungen
  • 32. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Inhaltsübersicht Beispiel Nachweisstufe 4 - Sonderlast Life Cycle Engineering Simulation von Reparaturschweißungen Beispiel Nachweisstufe 2 - Plattenbeulen 32 Tragfähigkeitsbewertung bestehender Brücken nach ONR 24008 Beispiel Nachweisstufe 3 – Rissfortschrittsberechnung Motivation
  • 33. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Simulation von Reparaturschweißungen Experimentelle Untersuchungen 1600kN Hydropulsmaschine der TVFA Innsbruck Bauteilversuche am Probekörper V1 33
  • 34. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Numerische Untersuchungen Kerbspannungen am Neubermodell Simulation von Reparaturschweißungen 34
  • 35. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Numerische Untersuchungen Kerbspannungen am realen Modell (Reale Geometrie wurde über einen Abdruck abgenommen und anschließend digitalisiert.) Simulation von Reparaturschweißungen 35 Detail Abdruck (positiv) Digitales Modell In Rechenmodell eingebaut Kerbspannungen FE-Netz
  • 36. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Simulation von Reparaturschweißungen 36 Vernetzung Schweißrichtung
  • 37. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Simulation von Reparaturschweißungen 37 Temperaturverlauf aus Schweißprozess 1. Lage Schweißrichtung Schweißrichtung Schweißrichtung
  • 38. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Schweißverzug während und nach des Schweißprozesses Simulation von Reparaturschweißungen 38 Schweißrichtung
  • 39. ANSYS Conference & 9. CADFEM Austria Users` Meeting 24./25. April 2014, Wien Gerhard LENER Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. 41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
  • 40. © CADFEM 2014 Produkte, Service und Wissen aus einer Hand Denn Simulation ist mehr als Software CADFEM (Austria) GmbH Wagenseilgasse 14 1120 Wien Tel. +43 (0)1 587 70 73 – 0 E-Mail. info@cadfem.at Web. http://www.cadfem.at • http://blog.cadfem.at