Was sind Ermüdungsrisse?
Ermüdungsrisse sind Risse, die durch wiederholte Beanspruchung einer Struktur über einen bestimmten Zeitraum verursacht werden. Ermüdungsrisse können oft oberflächlich sein, aber zu anderen Zeiten können sie einen katastrophalen Ausfall verursachen, der zu katastrophalen Ergebnissen führt. Ermüdungsrisse sind ein ernstes technisches Problem, das nur von Inspektoren entdeckt werden kann, die erkennen können, wie ernst die Risse sind.
Das vielleicht bekannteste Beispiel dafür, wie katastrophal Ermüdungsrisse sein können, ist ein Zwischenfall in Minneapolis am 1. August 2007. An diesem Tag stürzte während der Hauptverkehrszeit eine Brücke auf der Interstate 35 über den Mississippi ein, auf die 13 Menschen stürzten ihr Tod unten. Es war eine nationale Tragödie, die viele Staaten veranlasste, ihre Richtlinien für Brückeninspektionen sofort zu verschärfen.
Später stellte das National Transportation Safety Board fest, dass die Brücke aufgrund der unzureichenden Größe der großen Stahlplatten, die zum Verbinden der Brückenteile verwendet wurden, zusammengebrochen ist. Die unzureichende Größe verursachte Ermüdungsrisse, die schließlich zu ausgewachsenen Brüchen führten. Sobald dies stattfand, versagten die restlichen Platten in einem Kettenreaktionsereignis. Dies ist als katastrophales Ermüdungsversagen bekannt.
Es gibt eine Reihe von Merkmalen, die für Ermüdungsrisse einzigartig sind. Erstens passieren sie in Metallstrukturen. Zweitens haben sie auch vorhersehbare Stadien. Dazu gehören der anfängliche Riss, das fortschreitende Wachstum und der endgültige Bruch, der zum Versagen der Ermüdung führt.
Während Ermüdungsrisse ein Hauptproblem sein können, können sie beim Durchlaufen dieser Stadien auch sehr vorhersehbar sein. Nur ein Ingenieur kann feststellen, ob Ermüdungsrisse ein ernstes Problem für eine Struktur darstellen. In einigen Fällen können redundante Teile vorhanden sein, um Ermüdungsversagen vorzubeugen.
Während der Gedanke an Ermüdungsrisse furchterregend sein kann, können sie in vielen Fällen auch vorhergesagt und verhindert werden. Bei Routineinspektionen werden häufig Ermüdungsrisse festgestellt und notiert. In einigen Fällen können Reparaturen schnell und einfach durchgeführt werden, indem wichtige Teile der Struktur ausgetauscht werden. Die gute Nachricht ist, dass Ermüdungsrisse an der Außenseite auftreten, sichtbare Abschnitte des Stahls die meiste Zeit.
Während ein Großteil der Aufmerksamkeit in Bezug auf Ermüdungsrisse auf Brücken gerichtet ist, sollte beachtet werden, dass sie jede Stahlkonstruktion beeinflussen können und überall zu katastrophalen Ergebnissen führen. Die Stahlschienen in Eisenbahnen können zu Zugentgleisungen führen, wenn sie versagen. Der Stahl in Gebäuden kann auch versagen, wenn er müde genug ist. Dies ist besonders in mehrstöckigen Gebäuden gefährlich. Ermüdungsausfälle in Gebäuden sind jedoch nicht so häufig wie Ausfälle in anderen Anwendungen.