NE-Industriebau

Nachhaltige Erhaltung von bestehenden Industrieanlagen - Lebensdauerverlängerung von zyklisch beanspruchten Stahlkonstruktionen im Industriebau

Aufgrund des unaufhaltsamen Alterungsprozesses der Infrastruktur in Deutschland bedarf es vor allem für Industrieanlagen nachhaltige Erhaltungskonzepte. Insbesondere die Ertüchtigung und Sanierung ermüdungsbeanspruchter Stahlkonstruktionen wie zum Beispiel Kranbahnen sind als Schnittstelle der Fördertechnik essenziell. Man geht davon aus, dass derzeit in Deutschland etwa die Hälfte der Bestandskranbahnen ihre rechnerische Lebensdauer überschritten haben und sich damit in einer normativ nicht mehr geregelten Phase befinden, da bisher keine abgesicherten Ansätze für eine Verlängerung der Lebensdauer und damit für einen Weiterbetrieb vorliegen. Es besteht damit die Gefahr, dass es jederzeit zu Schadensfällen kommen kann. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll daher die für Industrieunternehmen zentrale Frage geklärt werden, wie ein sicherer und wirtschaftlicher Weiterbetrieb der Kranbahnen im Bestand ermöglicht werden kann, um plötzliche Betriebsstillstände, Unfälle und vor allem Personenschäden mit ausreichender Sicherheit vermieden werden können.

Kranbahnen unterliegen infolge des Kranbetriebs einer dynamischen Beanspruchung und sind damit ermüdungsbeanspruchte Konstruktionen, für die eine rechnerische Lebensdauer zu Beginn der Planung in Abhängigkeit der Nutzung festgelegt wird. Die Empfehlung nach den aktuellen bauaufsichtlich eingeführten Regelwerken liegt derzeit bei 25 Jahren.

Die Bestandsbewertung von Kranbahnen ist deutlich umfangreicher als bei Standardtragwerken, da neben der VDI-Richtlinie 6200 noch weitere Empfehlungen und Vorschriften zu beachten sind. Zum Beispiel bedarf es einer planmäßigen Inspektion zur Feststellung von Rissen.

Insbesondere bei Kranbahnen ergibt sich im Industriebau die Problemstellung, was nach dem Ablauf der rechnerischen Lebensdauer geschieht. Aufgrund von betrieblichen Prozessen gestaltet sich ein Komplettaustausch oft als sehr schwierig und unwirtschaftlich. Aus diesem Grund wird versucht, Bestandskonstruktionen durch genauere Nachweisverfahren, Ertüchtigungen und erhöhten Inspektionsaufwand zu erhalten.

Schädigungen infolge einer Ermüdungsbeanspruchung unterliegen höheren Streuungen als die infolge statischer Beanspruchungen. Also müssen nach Ablauf der rechnerischen Lebensdauer nicht unmittelbar sichtbare Schäden in Form von Makrorissen auftreten. Der Einfluss aus mikroskopischen Rissen ist allerdings nicht messbar und verhindert einen sicheren Weiterbetrieb der Krananlage. Deshalb sind folgende Überlegungen essenziell:

1. Wie kann eine rissfreie Kranbahn ertüchtigt werden?

2. Wie kann eine rissbehaftete Kranbahn saniert werden?

3. In welchen Abständen ist die Bestandskranbahn nach Ablauf der Lebensdauer zu inspizieren?

Daraus ergeben sich folgende Forschungsziele:

Ertüchtigungslösungen für rissfreie Bestandskranbahnen z.B. Untersuchung der Anwendung des höherfrequenten Hämmerns auf typische Kranbahndetails nach Ende der rechnerischen Lebensdauer

Untersuchungen an Sanierungsmaßnahmen für rissbehaftete Bestandskranbahnen z.B. Untersuchung innovativer Sanierungslösungen durch kerbarmes aufschweißen, anschrauben oder aufkleben lokaler Verstärkungen

Festlegung von Inspektionsintervallen: Erarbeitung von Empfehlungen auf Basis der durch die Versuche für die ersten beiden Forschungsziele gewonnenen Erkenntnisse und ergänzenden Rissfortschrittsmessungen

Anschließende Ausarbeitung von Anwendungsempfehlungen für die Praxis und Ergebnistransfer in die Wirtschaft