Stoßlasten

Stoßlasten bezeichnet mechanische Lasten, die sich durch eine plötzliche, kurze Belastung bemerkbar machen. Sie entstehen durch Aufprall, Kollision, schnelle Beschleunigung oder Abbremsung, fallende Gegenstände oder durch dynamische Effekte von Maschinen. Im Gegensatz zu statischen oder quasi-statischen Lasten weisen Stoßlasten hohe Spitzenwerte bei nur kurzer Dauer auf und können eine nichtlineare Strukturantwort hervorrufen.

Charakteristische Größen sind der maximale Lastwert Fmax, der Impuls J = ∫ F dt (die Gesamtenergie der Belastung), die Anstiegszeit t_r und die Belastungsdauer Δt. Der Frequenzgehalt der Last, die Dämpfung sowie die Eigenfrequenzen der Struktur spielen eine wichtige Rolle, da es zu Resonanzen kommen kann, wenn Anregungs- und Strukturfrequenzen übereinstimmen. Die Höhe der Stoßlast hängt von Masse, Geschwindigkeit, Stoßführung, Kontaktflächen und der Steifigkeit des Systems ab.

Beurteilung und Bemessung erfordern in der Regel dynamische Analysen, zeitabhängige Lastverläufe oder Impuls- bzw. Schlaglastmethoden. Auch Ermüdung kann ein wichtiger Faktor sein, insbesondere bei wiederholten Stoßlasten. Praxisrelevante Modelle reichen von vereinfachten Stoßfaktoren bis zu detaillierten Finite-Elemente-Analysen.

Anwendungsbereiche umfassen Bauwesen, Maschinenbau und Infrastruktur: Krane, Förderanlagen, Fertigungsmaschinen, Fahrzeugeindrücke auf Brücken oder Gebäudestrukturen, sowie Situationen mit scharfen Lastwechseln oder Fallen von Lasten.

Maßnahmen zur Absicherung umfassen dynamische Berechnungen, robuste Verankerungen, energiespeichernde Elemente, Dämpfung oder Stoßabsorber, Bauformen, die Lasten verteilen, sowie Wartung und Kontrolle der Verbindungselemente. In vielen Normen werden Stoßlasten als Teil dynamischer oder Unfalllasten behandelt und entsprechend berücksichtigt.