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Detailergebnis zu DOK-Nr. 83028

Einfluss der Materialzähigkeit auf die Bruchsicherheit von Stahlbrücken (Orig. engl.: Influence of material toughness on fracture reliability in steel bridges)

Autoren	F.A. Artmont T.P. Murphy
Sachgebiete	15.0 Allgemeines, Erhaltung 15.2 Stahlbrücken

Transportation Research Record (TRR): Journal of the Transportation Research Board Vol. 2679, H. 1, 2025, S. 34-46, 17 B, 3 T, 15 Q. - Online unter: https://journals.sagepub.com/home/trr

Es wurde untersucht inwieweit die Materialzähigkeit einen Einfluss auf die Bruchsicherheit von Stahlbrücken hat. Aktuelle Normen stellen zwar Mindestanforderungen an die Zähigkeit, die tatsächliche Zuverlässigkeit gegenüber sprödem Bruch ist jedoch bisher nicht quantifiziert. Zur Analyse wird ein bruchmechanischer Grenzzustand verwendet, bei dem Materialzähigkeit und Spannungsintensität gegenübergestellt werden. Unsicherheiten in Materialeigenschaften und Belastungen werden probabilistisch modelliert und mithilfe von Monte-Carlo-Simulationen ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bruchsicherheit stark von der Rissgröße abhängt und mit zunehmender Risslänge deutlich abnimmt. Moderne Stähle weisen dabei eine höhere Zuverlässigkeit auf als ältere, insbesondere bei größeren Rissen. Zudem beeinflussen Bauteildicke und Rissform die Sicherheit negativ. Insgesamt erreichen moderne Stähle jedoch ein Sicherheitsniveau, das mit anderen Grenzzuständen vergleichbar ist. Ein zentrales Ergebnis ist, dass hochzähe Stähle das Risiko eines spröden Bruchs stark reduzieren oder nahezu eliminieren können. Daraus ergibt sich das Potenzial, zukünftige Bemessungskonzepte stärker auf Zuverlässigkeitsanalysen zu stützen und die Anforderungen an die Materialzähigkeit gezielt weiterzuentwickeln.