Festigkeit

Festigkeit: Widerstand, der von einem Baustoff oder -teil äußeren Beanspruchungen oder Einwirkungen von Belastungen entgegengesetzt wird. Er ist erschöpft, wenn nach Erreichen der Fließgrenze und dem kurz danach eintretenden Bruch die Grenze der Lastaufnahmefähigkeit erreicht ist.
1. Statische Festigkeit Unter diesem Oberbegriff werden die Festigkeitsarten zusammengefasst, die bes. bei ruhender Belastung wirksam werden. Ihre Werte liegen alle - wenn auch materialbedingt unterschiedlich - höher als diejenigen der dynamischen Festigkeit 1.1. Die Bruchfestigkeit ist die unter der Bruchlast vorhandene Spannung. In Abhängigkeit von der Materialbeanspruchung und Körperform ergeben sich unterschiedlich große Bruch- Festigkeiten die nach der Art der aufgebrachten Beanspruchung bez. werden. 1.2. Die Zugfestigkeit eines Konstruktionsgliedes wird bei einer axial wirkenden Zugkraft (Zug), 1.3. die Druckfestigkeit (Druck) bei analog wirkender Druckkraft. 1.4 Biegefestigkeit bzw. 1.5. Torsionsfestigkeit von Bauteilen bei auftretendem Biege- bzw. Torsions-(Dreh-)Moment wirksam. 1.6. Die Schubfestigkeit gibt den Widerstand von biegebeanspruchten Balken, ausladenden Bauteilen u. ä. gegen Schub an. d. h. gegen seitliches Verschieben durch eine Querkraft. 1 7. Ihr entspricht die Scherfestigkeit von Nieten, Bolzen u. ä. gegen senkrecht zu deren Langsachse wirkende Scherkräfte. 2. Dynamische Festigkeit. Sie drückt den Widerstand von Bauteilen gegen zeitlich veränderlich angreifende Kräfte aus, 2.1. die Schlagfestigkeit gegen schlagartige Belastung. 2.2 die Schwellfestigkeit gegen schwingende Beanspruchung zwischen einer unteren Spannung Null und einem Maximalwert (z. B. Biege-Schwell- Festigkeit) sowie 2.3. die Wechselfestigkeit gegen um einen Mittelwert Null schwingende Belastung (z. B. Verdreh-Wechsel- Festigkeit, Zug-Druck-Wechsel- Festigkeit). Die beiden letztgenannten Arten der dynamischen Festigkeit werden in Versuchen mit Hilfe eines Pulsators ermittelt, und zwar im Dauerschwingversuch, sind also Arten der Dauer- Festigkeit. Auch bei den Arten der statischen Festigkeit ist die Zeitdauer der Belastung aufgrund des Kriechens der Baustoffe von Bedeutung. Jede Festigkeit wird durch eine Festigkeitsprüfung ermittelt, die aus einer Kurzzeitbelastung und einem Dauerstandsversuch, d. h. einer Langzeitbelastung, besteht. Der jeweilige Langzeitwert, d. h. die Dauerfestigkeit liegt aufgrund des materialbedingten Kriechverhaltens mehr oder weniger weit unter dem Kurzzeitwert und ist für Berechnungen entscheidend. Bei Stählen und Leichtmetallen gibt es noch den Begriff der Ermüdungsfestigkeit des Widerstands gegen Zerstörung durch dynamische Dauerbeanspruchung, theoretisch begründet durch August Wöhler (1891-1914): daher bez. man auch in Diagrammen den Verlauf der Ermüdungsfestigkeit in Abhängigkeit von der Anzahl der Lastspiele (Wechsel zwischen Ober- und Unterspannung) als Wöhlerlinie. Nach der Anzahl der Lastspiele (N), die ein Tragwerk während seiner Nutzungsdauer aufnehmen soll, unterscheidet man im Stahlbau außer der Dauerfestigkeit mit N > 500000 noch die Zeitfestigkeit bei N = 60000 ^ 500000. während der Bereich N < 60000 zur statischen Festigkeit gehört. Die Ermüdungsfestigkeit wird durch Kerben (Kerbwirkung) und Eigenspannungen herabgesetzt und muss daher bei Schweißkonstruktionen bes. beachtet werden.