Schweißverbindungen.

Die Berechnung ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der belasteten Schweißverbindungen von Maschinenkonstruktionen, gefertigt aus Kohlenstoffstahl, bestimmt. Das Programm ermöglicht den Entwurf von mehr als den 50 häufigsten Ausführungen der Schweißverbindungen, die durch verschiedene Belastungskombinationen beansprucht werden. In der Berechnung werden folgende Aufgaben gelöst:

  1. Entwurf der Verbindungen mit Stumpfnähten.

  2. Entwurf der Verbindungen mit Kehlnähten.
  3. Entwurf der Verbindungen mit Loch- und Schlitznähten.

  4. Entwurf der Verbindungen mit Punktnähten (Widerstandsnähte).

  5. Festigkeitsprüfung der vorgeschlagenen Nähte.

  6. Das Programm beinhaltet eine Tabelle von ca. 700 zum Schweißen geeigneten Kohlenstoffstählen, nach den Materialnormen ANSI, EN, JIS, ISO, DIN, BS, NF, UNI, UNE, SIS, CSA, NBN, NP, NS, ON und CSN.

  7. Das Programm beinhaltet eine Tabelle der Abmessungen der Stahlprofile S, ST, W, WT, C, L nach ASTM/AISI/AISC und der Profile T, I, U, L nach DIN/EN/ISO.

In der Berechnung sind Daten, Verfahren, Algorithmen und Angaben aus der Fachliteratur und Normen AWS, AISC, ANSI, ISO, EN, DIN benutzt.
Normenliste: prEN 1993-1-8, EN 10024, EN 10034, EN 10055, EN 10056, EN 10279, DS 952, DIN 15018, DIN 18800, DIN 1024, DIN 1025, DIN 1026, DIN 1028, DIN 1029, CSN 050120

Bemerkung: Diese Berechnung ist nicht für den Entwurf und die Prüfung mancher spezieller Schweißkonstruktionen, auf welche sich die Sondernormen, Vorschriften und Bestimmungen (z. B. Druckbehälter, Rohrleitungen, Kräne, ...) beziehen, bestimmt.

Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen.

Die Informationen über die Syntax und die Bedienung der Berechnung finden Sie im Dokument "Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen".

Projektinformationen.

Die Informationen über den Zweck, die Anwendung und die Bedienung des Absatzes "Projektinformation " finden Sie im Dokument "Projektinformationen".

Theorie - Grundlagen.

Schweißverbindungen sind feste, unlösbare Verbindungen basierend auf dem Prinzip einer lokalen Schmelzung der zu verbindenden Teile durch Wärme- und Druckeinwirkung. Die eigene Verbindung der Bauteile kann man dabei grundsätzlich durch zwei Verfahren erreichen:

Ein optimales Resultat des Schweißprozesses ist eine Schweißnaht, deren mechanische Eigenschaften sich soweit wie möglich den Eigenschaften des Grundmaterials nähern. Je nach Funktion kann man dabei die Schweißnähte unterteilen in:

Dieses Programm ist für die Berechnung von statisch belasteten Schweißverbindungen von Maschinenkonstruktionen, hergestellt aus Kohlenstoffstählen, für Arbeitstemperaturen im Bereich von -20 bis 150°C bestimmt. Das Programm ermöglicht es, einen geometrischen Entwurf und eine Festigkeitsprüfung der kraftschlüssigen Verbindungen mit den üblichsten Typen von Schmelzschweißnähten und Verbindungen mit Widerstandspunktschweißnähten auszuführen. In der Berechnung wird kein plötzliches Entstehen von Sprödbrüchen, keine Änderung der Materialeigenschaften durch Temperatureinfluss, Einfluss der Eigenspannungen und auch keine Spannungskonzentration in der Schweißnaht berücksichtigt.

Eine genaue theoretische Lösung der Kraft- und Festigkeitsverhältnisse stellt bei den Schweißverbindungen ein ungewöhnlich kompliziertes Problem dar und das auch bei den formschlüssig einfachen Schweißverbindungen. Deshalb basieren die üblichen technischen Berechnungen auf einer Reihe von Konventionen und vereinfachenden Voraussetzungen. Für die Zwecke der Festigkeitsprüfung werden die geschweißten Bauteile gewöhnlich als ein kompaktes Bauteil mit einer gefährlichen Stelle (Querschnitt) im Bereich der Schweißnaht betrachtet. Unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Spannungsaufteilung im wirksamen Querschnitt der Schweißverbindung wird dann für die jeweilige Belastung nur eine theoretische Nennspannung im bestimmten Querschnitt festgelegt und das ohne Berücksichtigung der technologischen Ausführung der Schweißnaht und einer eventuellen Innenspannung. Bei Verbindungen mit mehreren Schweißnähten wird eine gleichmäßige Belastung der einzelnen Schweißnähte vorausgesetzt.

Die Festigkeitsprüfung der Verbindung wird durch einen einfachen Vergleich der berechneten Nennspannung mit der zulässigen Spannung der Schweißnaht durchgeführt. Die zulässige Schweißnahtspannung "SwA" wird dabei gewöhnlich aus dem Wert der Streckgrenze des Grundmaterials "Re" anhand der geforderten Sicherheit bestimmt.

Bei der Wahl des Sicherheitsfaktors "FS" ist es außer den allgemeinen Regeln, die zur Festlegung der Sicherheitsfaktoren benutzt werden, erforderlich, auch die spezifischen Faktoren der Schweißverbindungen zu berücksichtigen. In den geforderten Sicherheitsgrad sollen so alle Tatsachen eingehen, die bei der Berechnung der Nennspannungen nicht berücksichtigt wurden (technologische Ausführung der Schweißnaht, Schweißnahtqualität, Innenspannung, Schweißnahthomogenität, Schweißnahtform und -oberflächenbearbeitung, Schweißnahtüberhöhnung, Anbrennungen und Einbrände etc.). In der nicht letzten Reihe sind auch die Richtung der Spannung und die anisotropischen Materialeigenschaften in der Schweißnahtstelle zu berücksichtigen. Die abweichenden Materialeigenschaften der Schweißnaht in senkrechter und paralleler Richtung führen zu unterschiedlichen Werten des Sicherheitsfaktors in Abhängigkeit vom Typ, der Ausführung und der Belastungsart der Schweißverbindung.

Aus dem Angeführten wird ersichtlich, dass bei der Festigkeitsprüfung der Schweißverbindung die richtige Wahl des Sicherheitsfaktors gewöhnlich die komplizierteste Aufgabe ist. Die allgemeinen Abläufe zur Festlegung der Sicherheitsfaktoren sind dem Dokument "Sicherheitskoeffizienten" zu entnehmen, die spezifischen Empfehlungen zu den Schweißverbindungen sind am Ende dieses Kapitels angeführt. Die detaillierten Abläufe zur Festlegung der Nennspannung sind für die einzelnen Schweißnahttypen in den folgenden Abschnitten dargestellt.

Stumpfnähte.

Die Stumpfschweißnähte entstehen in der Anschlussfuge der zu verbindenden Teile und werden gewöhnlich als Festigkeits- und Kraftschweißnähte eingesetzt. Mit Rücksicht auf die Möglichkeit ihrer fehlerfreien Ausführung ist es in der Regel erforderlich, eine Anpassung der Anlageflächen von den zu verbindenden Teilen durchzuführen. Das Anpassungsverfahren der Schweißflächen ist dabei durch die Ausführung der Verbindung, der Dicke der zu verbindenden Teile, das Schweißverfahren und die Zugänglichkeit zur Schweißnahtstelle gegeben.

Beim Entwurf und bei der Festigkeitsprüfung der Schweißverbindungen wird das Schweißteil mit einer Stumpfschweißnaht als ein standfestes Bauteil mit einer gefährlichen Stelle im Bereich der Schweißnaht betrachtet. Die Grundeigenschaft der Verbindung für die Beurteilung ihrer Tragfähigkeit ist also der tragende Querschnitt der Schweißnaht.

Bei der Berechnung von Stumpfschweißnähten werden in der Regel die Art der Schweißnaht (Anpassungsverfahren der Schweißflächen) und auch eine eventuelle Unterlegung der Schweißnaht nicht berücksichtigt. Der tragende Querschnitt der Stumpfschweißnaht wird dann nur durch seine Dicke "a" und Länge "L" bestimmt.

Bemerkung: Dieses Programm ist für die Berechnung der Verbindungen mit standfesten, voll durchgeschweißten Stumpfschweißnähten bestimmt. Die empfohlenen Lösungsabläufe für spezielle Verbindungsfälle (teilweise durchgeschweißte Schweißnähte, unterbrochene Schweißnähte, kombinierte Schweißnähte) finden Sie am Ende dieses Kapitels.

Berechnungsdicke der Schweißnaht:
Zur Bestimmung des tragenden Querschnitts wird die Berechnungsdicke der Stumpfschweißnaht "a" als die schwächere Dicke der zu schweißenden Bauteile betrachtet. Die Überhöhung der Oberfläche und der Wurzel von der Schweißnaht wird dabei nicht betrachtet.

Tragende Länge der Schweißnaht:
Bei den üblich ausgeführten Schweißnähten entstehen die sogenannten "Endkrater". Die Folge von diesen ist eine Abschwächung des Querschnitts am Anfang und am Ende der Schweißnaht. Die tragende Länge der Schweißnaht wird dann kleiner sein als die Ist-Länge (um einen weniger hochwertigen Anfang und ein weniger hochwertiges Ende der Schweißnaht). Bei genaueren Berechnungen wird deshalb empfohlen, die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen nur für den Teil (Länge) der Schweißnaht zu prüfen, der einen vorgeschriebenen Querschnitt hat. Ein typisches Verfahren zur Festlegung der tragenden Länge "L" ist für eine übliche Schweißnahtausführung (Abb. a) und speziell angepasste Schweißnähte (Abb. b) schematisch in der Abbildung dargestellt.

Tipp: Dieses Programm ist mit einer Funktion der automatischen Berechnung der tragenden Länge der Schweißnaht – siehe Umschalter in der Zeile [2.6] – ausgestattet.

Festigkeitslösung der Schweißnähte:

Bei der Festigkeitsprüfung der Schweißnähte ist zuerst die Nennspannung im tragenden Querschnitt der Schweißnaht festzulegen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung werden die einzelnen Spannungskomponenten in senkrechter Richtung zur Schweißnaht (^) und in paralleler Richtung zur Schweißnaht (ll) bestimmt. Die berechneten Nennspannungen dürfen dabei nicht die Werte der zugelassenen Spannung überschreiten.

Bei der Festlegung der zugelassenen Spannungen sind die anisotropischen Materialeigenschaften in der Schweißnahtstelle zu beachten. Abweichende Materialeigenschaften führen zu abweichenden Werten der zugelassenen Beanspruchungen der Schweißnaht in senkrechter und paralleler Richtung.

Bei den durch kombinierte Belastung beanspruchten Verbindungen wird die resultierende "äquivalente" Vergleichsspannung in der Schweißnaht aus der Formel bestimmt:

welche wir für sll= 0 korrigieren können:

Die für die Berechnung der Nennspannungen verwendeten Beziehungen sind (für die jeweilige Belastung und Ausführung der Verbindung) in der folgenden Tabelle dargestellt:

Belastung Nennspannung [MPa, psi]
Zug / Druck

Scherung

Biegung

Biegung

Drehung

Zug

Zug / Druck

Scherung

Biegung

Zug / Druck

Scherung

Biegung

Drehung

wo:
a .... Rechnerische Schweißnahtdicke [mm, in]
Aw ... tragende Fläche des Schweißnahtquerschnitts [mm2, in2]
D .... Außendurchmesser der Schweißnaht [mm, in]
d .... Schweißnahtwinkel [°]
F .... Einwirkende Kraft [N, lb]
Fn ... Normale Kraft [N, lb]
Fs ... Schubkraft [N, lb]
L .... Tragende Länge der Schweißnaht [mm, in]
M .... Biegemoment [N mm, lb in]
s^ ... Normalspannung senkrecht zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
sll ... Normalspannung parallel zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
T .... Drehmoment [N mm, lb in]
t^ ... Schubspannung senkrecht zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
tll ... Schubspannung parallel zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
Zw ... Widerstandsmoment der Schweißnaht [mm3, in3]

Verbindungen mit teilweise durchgeschweißten Schweißnähten:
Die Verbindungen mit den teilweise durchgeschweißten Stumpfschweißnähten werden wie die Kehlschweißnähte mit einer (wirksamen) Berechnungsdicke der Schweißnaht "a" gelöst.

Ein zweites, weniger geeignetes Lösungsverfahren ist der Einsatz einer üblichen Berechnung der Stumpfschweißnähte mit der Berechnungsdicke der Schweißnaht "2a" und einem adäquat erhöhten Sicherheitsgrad.

Verbindungen mit kombinierten Schweißnähten:
Die Verbindungen mit einer Kombination der Stumpf- und Kehlschweißnaht werden gewöhnlich wie die Stumpfschweißnähte mit einer (wirksamen) Berechnungsdicke der Schweißnaht "a" gelöst. 

Rechnerische Schweißnahtdicke:

wo:

Verbindungen mit unterbrochenen Schweißnähten:
Dieses Programm ist nicht primär der Lösung von Verbindungen mit einer unterbrochenen Schweißnaht angepasst. Bei ihrer Berechnung wird deshalb in den folgenden Schritten vorgegangen:

1) Umschalter in der Zeile [2.6] abhaken.
2) Bei den nur in einer Richtung beanspruchten Verbindungen (durch Zug oder Scherung) die Verbindung für die tragende Länge der Schweißnaht L=L'' prüfen.
3) Bei den durch Biegung, Drehung oder kombinierte Belastung beanspruchten Verbindungen die Verbindung für die volle Schweißnahtlänge L=L' prüfen, wobei die geforderte Sicherheit der Verbindung mit dem Längenverhältnis L'/L'' zu multiplizieren ist.
Empfehlung:
Bei den Verbindungen mit Stumpfschweißnähten wird nicht empfohlen, eine unterbrochene Schweißnaht einzusetzen.

Kehlnähte.

Die Kehlschweißnähte werden entlang einer keilförmigen Kante der zu verbindenden Teile angebracht und ihr Grundprofil ist ein gleichseitiges rechtwinkliges Dreieck. Sie werden gewöhnlich als tragende, kraftschlüssige Schweißnähte für Verbindungen in T-Form, Kreuz- und Eckverbindungen und für überlappte Verbindungen verwendet. Die geschweißten Bauteile sind nicht formschlüssig anzupassen. Bei den statisch belasteten Verbindungen wird gewöhnlich eine Flachnaht eingesetzt, bei dynamisch belasteten Verbindungen ist eine Hohlnaht, die kleinere Kerbwirkungen hat, vorteilhafter.

Bei der Festigkeitsprüfung der Kehlnähte wird als ein gefährlicher (tragender) Querschnitt der Schweißnaht ein Rechteck betrachtet, welches in der mittleren Ebene, die das Profil der Schweißnaht auf zwei gleiche Teile aufteilt, liegt. Die Abmessungen des tragenden Querschnitts der Kehlnaht sind durch ihre Dicke "a" und Länge "L" begrenzt.

Bemerkung: Dieses Programm ist für die Berechnung der Verbindungen mit standfesten Kehlschweißnähten bestimmt. Die empfohlenen Lösungsabläufe für die Verbindung mit unterbrochenen Schweißnähten oder mit kombinierten Schweißnähten finden Sie am Ende dieses Kapitels.

Berechnungsdicke der Schweißnaht:
Die Berechnungsdicke der Kehlschweißnaht "a" ist als die Höhe des größten gleichseitigen Dreiecks, welches in den Querschnitt der Schweißnaht ohne Einbrand eingeschrieben ist, definiert.

Empfehlung:
Die Dicke der Kehlnaht wird in Abhängigkeit vom eingesetzten Material und der Dicke der zu schweißenden Bauteile gewählt. Da in der Literatur erheblich unterschiedliche Informationen über die empfohlene Schweißnahtdicke angeführt werden, gehen Sie bei der Wahl der Schweißnahtdicke nach den firmeneigenen Gewohnheiten vor. Für eine ungefähre Festlegung des Wertes der minimalen Dicke der Kehlschweißnaht können Sie dabei für Stähle der Festigkeit  Rm»370..420 MPa die orientierende Beziehung benutzen:

wobei tmin die Dicke des schwächeren von den zu verbindenden Bauteilen ist. Für Stähle höherer Festigkeit (Rm»520 MPa) sollte die Schweißnahtdicke etwa um 1 bis 2 mm größer sein.

Tragende Länge der Schweißnaht:
Bei den üblich ausgeführten Schweißnähten entstehen die sogenannten "Endkrater". Die Folge von diesen ist eine Abschwächung des Querschnitts am Anfang und am Ende der Schweißnaht. Die tragende Länge der Schweißnaht wird dann kleiner sein als die Ist-Länge (um einen weniger hochwertigen Anfang und ein weniger hochwertiges Ende der Schweißnaht). Bei genaueren Berechnungen wird deshalb empfohlen, die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen nur für den Teil (Länge) der Schweißnaht zu prüfen, der einen vorgeschriebenen Querschnitt hat. Das gewöhnliche Verfahren zur Festlegung der tragenden Länge "L" ist in Abhängigkeit von der Schweißnahtausführung schematisch in der Abbildung dargestellt.

Tipp: Dieses Programm ist mit einer Funktion der automatischen Berechnung der tragenden Länge der Schweißnaht – siehe Umschalter in der Zeile [3.12, 4.12] – ausgestattet.
Empfehlung: Die Länge der Kehlschweißnaht sollte im Bereich von 5a< L< 70a liegen. Bei längeren Schweißnähten ist es zweckmäßiger, eine unterbrochene Schweißnaht einzusetzen. Bei sehr langen Schweißnähten (150a<L<400a), die in der Schweißnahtrichtung beansprucht werden, ist für Berechnungszwecke eine Korrektur der tragenden Schweißnahtlänge durch den Koeffizienten durchzuführen

Festigkeitslösung der Schweißnähte:

Die Festlegung der Nennspannung im tragenden Querschnitt der Kehlnaht ist bei einer kombinierten Belastung und gegliederten Schweißnaht eine besonders schwierige und komplizierte Aufgabe Deshalb wird bei der Lösung der Kehlschweißnähte eine vereinfachte Methode verwendet, bei der für die Berechnungszwecke der tragende Querschnitt von der Schweißnaht in die Anschlussebene des Bauteils gekippt wird. In Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung werden dann die einzelnen Spannungskomponenten in diesem gekippten Querschnitt und das in senkrechter Richtung zur Schweißnaht (^) und in paralleler Richtung zu der Schweißnaht (ll) bestimmt. Bestandteil dieser Konvention ist auch die Voraussetzung, dass alle so bestimmten Komponenten in Wirklichkeit den Charakter einer Scherspannung haben. Die berechneten Nennspannungen dürfen dann also nicht die Werte der zulässigen Materialspannung in Scherung überschreiten.

Bei der Festlegung der zugelassenen Spannungen sind die anisotropischen Materialeigenschaften in der Schweißnahtstelle zu beachten. Abweichende Materialeigenschaften führen zu abweichenden Werten der zugelassenen Beanspruchungen der Schweißnaht in senkrechter und paralleler Richtung.

Das allgemeine Lösungsverfahren der Verbindungen mit Kehlnähten ist weiter an einem typischen Beispiel eines Trägeranschlusses durch eine beiderseitige Kehlschweißnaht dargestellt.

In Abhängigkeit von der wirkenden Belastung können wir zur Bestimmung der einzelnen Spannungskomponenten im Punkt "A" der Schweißnaht folgende Beziehungen verwenden:
- Belastung durch Normalkraft Fz:

- Belastung durch Biegemoment M:

- Belastung durch Schubkraft Fx:

- Belastung durch Schubkraft Fy:

- Belastung durch Drehmoment T:

wo:
Aw ... tragende Fläche des Schweißnahtquerschnitts  [mm2, in2]
Iw ... Trägheitsmoment des Nahtquerschnitts [mm4, in4]
Jw ... Polares Trägheitsmoment des Nahtquerschnitts [mm4, in4]
s^ ... Normalspannung senkrecht zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
sll ... Normalspannung parallel zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
t^ ... Schubspannung senkrecht zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
tll ... Schubspannung parallel zur Schweißnahtrichtung [MPa, psi]
 

Bei den durch kombinierte Belastung beanspruchten Verbindungen wird die resultierende "äquivalente" Vergleichsspannung in der Schweißnaht aus der Formel bestimmt:

welche wir für sll= 0 korrigieren können:

Die Querschnittskennlinien für die ausgewählten Grundformen der Schweißnahtgruppen finden Sie in der folgenden Tabelle. Zur Bestimmung des polaren Trägheitsmoment des Nahtquerschnitts können Sie die Beziehung verwenden:

Form Aw  [mm2, in2] IwX  [mm4, in4] IwY  [mm4, in4]
Schwerpunkt der Schweißnahtgruppe:

wo:
a .... Rechnerische Schweißnahtdicke  [mm, in]
B .... Breite der Schweißnahtgruppe [mm, in]
D .... Innendurchmesser der Schweißnaht [mm, in]
H .... Höhe der Schweißnahtgruppe [mm, in]
L .... Länge der Schweißnaht [mm, in]
s .... Stegdicke [mm, in]
t .... Flanschdicke [mm, in]

Verbindungen mit kombinierten Schweißnähten:
Die Verbindungen mit einer Kombination der Stumpf- und Kehlschweißnaht werden gewöhnlich wie die Stumpfschweißnähte mit einer (wirksamen) Berechnungsdicke der Schweißnaht "a" gelöst.

Rechnerische Schweißnahtdicke:

wo:

Verbindungen mit unterbrochenen Schweißnähten:
Dieses Programm ist nicht primär der Lösung von Verbindungen mit einer unterbrochenen Schweißnaht angepasst. Bei ihrer Berechnung wird deshalb in den folgenden Schritten vorgegangen:

1) Umschalter in der Zeile [3.12, 4.12] abhaken.
2) Bei den nur in einer Richtung beanspruchten Verbindungen (durch Zug oder Scherung) die Verbindung für die tragende Länge der Schweißnaht L=L'' prüfen.
3) Bei den durch Biegung, Drehung oder kombinierte Belastung beanspruchten Verbindungen die Verbindung für die volle Schweißnahtlänge L=L' prüfen, wobei die geforderte Sicherheit der Verbindung mit dem Längenverhältnis L'/L'' zu multiplizieren ist.

Lochnähte und Schlitznähte.

Die Loch- und Schlitzschweißnähte werden in der Regel bei den überlappten Verbindungen eingesetzt. Sie sind nicht zur Übertragung von großen Kräften geeignet und eignen sich vor allem nicht für dynamisch beanspruchte Verbindungen. Die Verbindung besteht aus einer Schweißnaht an den Wänden der kreisförmigen oder ovalen Öffnungen und in der Anlagefläche des anliegenden Teiles. Die Löcher und Schlitze kleinerer Abmessungen sind normalerweise mit der Schweißnaht ausgefüllt.

Diese Schweißnähte sind nicht allzu sehr zum Anschließen von starken Blechen geeignet und werden gewöhnlich nur für schwächere Bleche mit einer Dicke bis zu ca. 15 mm eingesetzt. Aus Beanspruchungssicht sind dabei die Schlitzschweißnähte durch ihre hochwertigere Ausführung des Einbrands von der Schweißnahtwurzel vorteilhafter. Eine fehlerfreiere Ausführung der Schweißnaht und also auch eine bessere Festigkeitskennlinie der Verbindung kann man auch mit schrägen Wänden der Öffnungen erreichen.

Empfohlene Abmessungen der Schweißnähte:
Durchmesser der Lochnaht ... d ≥ 2s
Breite der Schlitznaht ... d ≥ 2s
Länge der Schlitznaht ... L ≥ 2d

Festigkeitslösung der Schweißnähte:

Bei den Loch- und Schlitzschweißnähten entstehen zwei Beschädigungsarten:
1) Abscherung in der Schweißnahtgrundfläche
2) Ausriss in der Schweißnahtumfangsfläche

Bei der Festigkeitsprüfung sind beide möglichen Beschädigungsarten zu beurteilen. Die resultierende Nennspannung in der Schweißnaht bestimmen wir also aus der Beziehung:

Schubspannung in der Nahtausgangsfläche:

Schubspannung in der Nahtumfangsfläche:

Die Größen der Berechnungsflächen der Schweißnähte Aw sind für beide Schweißnahttypen in der Tabelle dargestellt:

Lochnähte Schlitznähte
Nahtausgangsfläche  [mm2, in2]
Nahtumfangsfläche  [mm2, in2]

wo:
F .... Einwirkende Kraft [N, lb]
d .... Durchmesser der Lochnaht bzw. Breite der Schlitznaht [mm, in]
i ..... Anzahl der Schweißnähte
L .... Länge der Schlitznaht [mm, in]
s .... Blechdicke [mm, in]

Punktnähte (Widerstandsnähte).

Die Widerstandspunktnähte werden in der Regel zum Verbinden von dünnen Blechen und dünnwandigen Teilen verwendet. Ihre Nutzung ist besonders in der Serienproduktion sehr vorteilhaft. Die Verbindungen mit den Punktschweißnähten sind nicht allzu sehr zum Übertragen von großen Kräften geeignet. Aus der Sicht der Beanspruchungsart unterscheiden wir zwei Grundtypen der Verbindungen mit Punktschweißnähten:
- Verbindungen mit auf Scherung beanspruchten Schweißnähten (überlappte Verbindungen)
- Verbindungen mit auf Abriss beanspruchten Schweißnähten (durch Zug)

In der technischen Praxis werden bei den Verbindungen mit Widerstandsschweißnähten gewöhnlich höchstens 3 Bauteile mit einer maximalen Gesamtdicke bis zu ca. 15 mm zugelassen. Das Verhältnis der Dicken von den einzelnen Teilen soll dabei nicht den Wert 1:3 überschreiten. Angesichts der Außenkraft sollen die Schweißnähte soweit wie möglich so ausgelegt werden, dass diese nur auf Abscherung beansprucht werden. Die durch Zug beanspruchten Schweißnähte haben eine wesentlich niedrigere Tragfähigkeit, deshalb wird ihr Einsatz nicht empfohlen. Die überlappten Verbindungen kann man als einschnittige oder zweischnittige realisieren. In Richtung der wirkenden Kraft sollten dabei mindestens 2 oder meist 5 Punktverbindungen angebracht sein.

Empfohlene Abmessungen der Schweißnähte:
Durchmesser der Punktnaht ... d » 5 s0.5
Abstand zwischen den benachbarten Schweißnähten ... t1 » (2..3) d
Abstand der Schweißnaht vom Blechrand ... t2 ≥ 2d

Festigkeitslösung der Schweißnähte:

Bei der Festigkeitsprüfung werden bei den Punktschweißnähten folgende Prüfungen durchgeführt:
1) Prüfung der Schweißnaht gegen Abriss in der Zylinderfläche
2) Prüfung der Schweißnaht auf Scherung (bei überlappten Verbindungen)
3) Prüfung der Schweißnaht auf Abriss (bei den auf Zug beanspruchten Schweißnähten)

In der Berechnung wird von der Voraussetzung einer gleichmäßigen Aufteilung der Kraft F auf alle Schweißnähte ausgegangen. Die resultierende Nennspannung in der Schweißnaht bestimmen wir dann aus der Beziehung:

Schubspannung in der Nahtzylinderfläche:

Schubspannung in dem Nahtquerschnitt:

Normalspannung in dem Nahtquerschnitt:

wo:
Awa ... Querschnittfläche der Punktnaht [mm2, in2]
Awc ... Nahtzylinderfläche [mm2, in2]
F .... Einwirkende Kraft [N, lb]
d .... Durchmesser der Punktnaht [mm, in]
i ..... Anzahl der Schweißnähte
s .... Blechdicke [mm, in]

Sicherheit der Schweißverbindung, benutzte Berechnungsmethoden.

Eine genaue theoretische Lösung der Kraft- und Festigkeitsverhältnisse stellt bei den Schweißverbindungen ein ungewöhnlich kompliziertes Problem dar und das auch bei den formschlüssig einfachen Schweißverbindungen. Deshalb basieren die üblichen technischen Berechnungen auf einer Reihe von Konventionen und vereinfachenden Voraussetzungen. Dies führt logischerweise zu einer bestimmten Uneinigkeit der in der Praxis gewöhnlich eingesetzten Lösungsmodelle. Aus diesem Grund können in dem Programm drei verschiedene Berechnungsabläufe ausgewählt werden.

Obwohl alle drei angeführten Methoden bei der eigenen theoretischen Lösung des Spannungszustands in der untersuchten Schweißnahtstelle im Grunde analog vorgehen, unterscheiden sie sich im Zugang, mit welchem sie die gesamte Tragfähigkeit der vorgeschlagenen Verbindung auswerten. Deshalb operiert jede Berechnungsmethode mit einem eigenen, qualitativ unterschiedlichen Sicherheitsgrad. Die Wahl der geeigneten Methode wird dann von den konkreten Anforderungen und Erfahrungen des Benutzers abhängen.

Die detaillierte Beschreibung der einzelnen Berechnungsmethoden ist in den folgenden Kapiteln angeführt.

 

1. Primäre Berechnungsmethode.

Diese Methode stellt ein allgemeines Lösungsverfahren der Schweißverbindungen dar und basiert auf den in der Literatur am häufigsten angeführten Berechnungsabläufen bei den Schweißverbindungen der Maschinenteile.

In Abhängigkeit vom jeweiligen Typ, der Ausführung und der Belastung der Schweißverbindung wird bei dieser Methode im ersten Schritt die entsprechende Nennspannung im tragenden Querschnitt der Schweißnaht (Normal- oder Schub- bzw. Vergleichsspannung) berechnet. Die Festigkeitsprüfung der Schweißnaht wird dann durch einen reinen Vergleich der berechneten Spannung mit der Streckgrenze des Grundmaterials durchgeführt. Unter Berücksichtigung des Typs der berechneten Spannung können wir die Bedingungen der Tragfähigkeit der Schweißnaht mit den Beziehungen beschreiben:


Die geforderte Sicherheit der Schweißverbindung stellt also das Verhältnis zwischen dem Streckgrenzenwert vom Grundmaterial und dem Wert der maximal zulässigen Beanspruchung der jeweiligen konkreten Schweißnaht dar.

Nachteil dieser Methode ist eine relativ komplizierte Vorgehensweise beim Festlegen des entsprechenden Wertes des Sicherheitsgrads. Außer den üblichen (qualitativen) Maßstäben sind bei der Wahl der geforderten Sicherheit auch die spezifischen Faktoren der jeweiligen konkreten Schweißverbindung (Typ, Ausführung und Belastungsart der Verbindung) zu beachten. Die geforderte Sicherheit an der Streckgrenze "FSy" bestimmen wir dann als Produkt von zwei Sicherheitsfaktoren FSy = FS1 * FS2.

Sicherheitsfaktor FS1:
Ist von der Richtung der wirkenden Spannung und den anisotropischen Materialeigenschaften in der untersuchten Schweißnahtstelle abhängig. In seinem Wert sollten auch die technologischen Parameter der Schweißnaht berücksichtigt sein. Unter Berücksichtigung des Typs, der Ausführung und der Belastungsart der Verbindung wird im Bereich von 1 bis 2 gewählt.

Sicherheitsfaktor FS2:
Berücksichtigt die Qualitätsparameter. Unter Berücksichtigung der Genauigkeit und Plausibilität der Eingangsinformationen, der Wichtigkeit der Verbindung, der Produktionsqualität, der Betriebsbedingungen und Berechnungsgenauigkeit wird gewöhnlich im Bereich von 1.1 bis 2 gewählt.

Tipp 1: Die Anhaltswerte für die Wahl der Sicherheitsfaktoren FS1 und FS2 finden Sie im Kapitel [1.3] Hilfen.
Tipp 2: Diese Methode ist für erfahrenere Benutzer geeignet, die es zuverlässig schaffen, den geforderten Sicherheitsgrad in Abhängigkeit vom jeweiligen Typ, von der Ausführung und Belastung der Schweißverbindung vorzuschlagen.

 

2. Methode der Konversionsfaktoren.

Diese Methode ist eine Erweiterung der primären Berechnungsmethode und bringt eine bestimmte Vereinfachung in den Bereich der Betrachtung der Tragfähigkeit der vorgeschlagenen Verbindung. Ebenso wie bei der vorherigen Methode werden hier zuerst die jeweiligen theoretischen Nennspannungen im tragenden Querschnitt der Schweißnaht berechnet. Im folgenden Schritt wird anhand dieser Nennspannungen eine resultierende Vergleichsspannung mit den vordefinierten, empirisch festgelegten Übertragungsfaktoren bestimmt. Diese Faktoren berücksichtigen die anisotropischen Materialeigenschaften der Schweißnaht in Richtung der wirkenden Spannungen und ihre Größe hängt also vom Typ, von der Ausführung und der Belastungsart der Schweißverbindung ab.

In Abhängigkeit von der wirkenden Spannung wird die resultierende Vergleichsspannung für die jeweiligen Übertragungsfaktoren "a" aus den folgenden Beziehungen bestimmt:
- bei einachsigem Spannungszustand

- bei mehrachsigem Spannungszustand der Stumpfnähte

- bei mehrachsigem Spannungszustand der Kehlnähte

Die Festigkeitsprüfung der Schweißnaht wird dann durch einen Vergleich der berechneten Vergleichsspannung mit der Streckgrenze des Grundmaterials durchgeführt. Ohne Berücksichtigung des Typs, der Ausführung und der Belastung der Schweißverbindung können wir dann die Bedingung der Tragfähigkeit mit einer Beziehung beschreiben:
 
Die geforderte Sicherheit an der Streckgrenze "FSy" wird bei dieser Methode nur die qualitativen Parameter der Schweißverbindung berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der Genauigkeit und Plausibilität der Eingangsinformationen, der Wichtigkeit der Verbindung, der Produktionsqualität, der Betriebsbedingungen und Berechnungsgenauigkeit wird gewöhnlich im Bereich von 1.1 bis 2 gewählt.

Tipp 1: Die Anhaltswerte für die Wahl des Sicherheitsfaktors FSy finden Sie im Kapitel [1.5] Hilfen. Die Werte der vordefinierten Übertragungsfaktoren können Sie im Abschnitt [3.1] am Blatt "Einstellung" korrigieren.
Tipp 2: Diese Methode ist besonders für weniger erfahrene Benutzer geeignet. Ihr Einsatz kann auch bei den Vergleichsberechnungen, wo mehrere vorgeschlagene Lösungen mit der unterschiedlichen Ausführung der Schweißnaht zu vergleichen sind, vorteilhaft sein.

 

3. Methode der zulässigen Spannungen.

Die komplizierteste Aufgabe bei der Festigkeitsprüfung der Schweißverbindungen ist gewöhnlich die Bestimmung des korrekten Wertes der zulässigen Beanspruchung der Schweißnaht. Die logische Folge ist dann die Tatsache, dass jeweils im Bereich der Festlegung der zulässigen Spannungen markanteste Unterschiede zwischen verschiedenen empfohlenen, in der technischen Praxis eingesetzten Abläufen auftreten.

Die vorherigen Berechnungsmethoden prüfen die Tragfähigkeit der Verbindung durch einen reinen Vergleich der berechneten Spannungen mit der Streckgrenze des Grundmaterials. Sie ermöglichen es also nicht direkt, die Anforderung der Festigkeitsprüfung für die bekannten, durch eine Norm oder firmeneigene Abläufe vorgeschriebenen Werte der zulässigen Schweißnahtspannung zu lösen. Diese Methode kommt deshalb den Benutzern, die dieses Programm zum Entwurf einer Verbindung nutzen möchten und gleichfalls die vorgeschriebenen Abläufe der Festigkeitsprüfung einhalten wollen, entgegen.

Im Unterschied zu den vorherigen Methoden erfolgt bei dieser Methode die Festigkeitsprüfung durch einen Vergleich der berechneten Spannungen mit dem direkt durch den Benutzer definierten Wert der zulässigen Spannung "SwA". Die Bedingung der Tragfähigkeit der Schweißverbindung kann man dann mit der Beziehung beschreiben:


Da der geforderte Sicherheitsgrad normalerweise bereits im Wert der vorgeschriebenen zulässigen Spannung einbezogen ist, hat hier der benutzte Sicherheitsfaktor "FS" den Charakter einer Hilfsgröße und drückt nur einen bestimmten Grad einer "Überdimensionierung" der vorgeschlagenen Verbindung aus. Der Sicherheitswert "FS" ist so von der durch den Benutzer angewandten Vorgehensweise für die Festlegung der zulässigen Spannung abhängig und ist normalerweise FS≥1.

Tipp 1: Einige Werte der zulässigen Spannungen, die in der Fachliteratur angegeben werden, sind für eine unterschiedliche Berechnungsmethodik der Vergleichsspannung abgeleitet. Deshalb ist bei dieser Methode ein variables Verhalten der Berechnung möglich. Stellen Sie die Grundparameter der Berechnung für die Vergleichsspannung im Abschnitt [3.10] am Blatt "Einstellung" ein.
Tipp 2: Benutzen Sie diese Methode dann, wenn Sie die Tragfähigkeit der Schweißverbindung für die bekannte (vorgeschriebene) zulässige Belastung prüfen wollen.

Berechnungsverfahren.

Die typische Berechnung / der typische Entwurf einer Verbindung besteht aus folgenden Schritten:

  1. Stellen Sie die geforderten Berechnungseinheiten (SI / Imperial) ein. [1.1]
  2. Wählen Sie die geeignete Berechnungsmethode aus und stellen Sie den geforderten Sicherheitsgrad [1.2] ein.
  3. Wählen Sie das Material der zu verbindenden Teile [1.9] aus.
  4. Wählen Sie das entsprechende Kapitel mit dem jeweiligen Typ der Schweißverbindung.
  5. In der ersten Zeile des Kapitels [X.1] die gewünschte Ausführung (Form) der Verbindung auswählen.
  6. Im Abschnitt [X.2] die Abmessungen der zu verbindenden Teile eingeben.
  7. Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im Abschnitt "Belastung der Verbindung" die entsprechende Belastungskombination anwählen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.
  8. Bei der vorgeschlagenen Verbindung im Abschnitt "Festigkeitskontrolle der Verbindung" die berechnete Sicherheit prüfen.
  9. Das Heft mit der entsprechenden Lösung unter einem neuen Namen speichern.

Grundparameter der Berechnung, Material der Verbindung. [1]

Stellen Sie in diesem Abschnitt die Steuerparameter der Berechnung (Berechnungsmethode und -einheiten) ein und wählen Sie das entsprechende Material der zu verbindenden Teile aus.

1.1 Berechnungseinheiten.

In der Auswahlliste das verlangte System von Berechnungsmaßeinheiten auswählen. Beim Umschalten der Einheiten werden alle Werte sofort umgerechnet.

1.2 Benutzte Berechnungsmethode.

Eine genaue theoretische Lösung der Kraft- und Festigkeitsverhältnisse stellt bei den Schweißverbindungen ein ungewöhnlich kompliziertes Problem dar und das auch bei den formschlüssig einfachen Schweißverbindungen. Deshalb basieren die üblichen technischen Berechnungen auf einer Reihe von Konventionen und vereinfachenden Voraussetzungen. Dies führt logischerweise zu einer bestimmten Uneinigkeit der in der Praxis gewöhnlich eingesetzten Lösungsmodelle. Aus diesem Grund können in dem Programm drei verschiedene Berechnungsabläufe ausgewählt werden.

Obwohl alle drei angeführten Methoden bei der eigenen theoretischen Lösung des Spannungszustands in der untersuchten Schweißnahtstelle im Grunde analog vorgehen, unterscheiden sie sich im Zugang, mit welchem sie die gesamte Tragfähigkeit der vorgeschlagenen Verbindung auswerten. Deshalb operiert jede Berechnungsmethode mit einem eigenen, qualitativ unterschiedlichen Sicherheitsgrad. Die Wahl der geeigneten Methode wird dann von den konkreten Anforderungen und Erfahrungen des Benutzers abhängen.

Wählen Sie die eingestellte Berechnungsmethode durch Einschalten des jeweiligen Umschalters aus. Bei der ausgewählten Methode geben Sie dann die geforderte Sicherheit der Verbindung ein.

Tipp 1: Die Beschreibung der einzelnen Berechnungsmethoden und die empfohlenen Sicherheitswerte finden Sie in den entsprechenden Kommentaren oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Allgemeine Vorgänge der Festsetzungen der Sicherheitskoeffizienten finden Sie im Dokument "Sicherheitskoeffizienten".

1.3 Primäre Berechnungsmethode.

Diese Methode stellt ein allgemeines Lösungsverfahren der Schweißverbindungen dar und basiert auf den in der Literatur am häufigsten angeführten Berechnungsabläufen bei den Schweißverbindungen der Maschinenteile.

In Abhängigkeit vom jeweiligen Typ, der Ausführung und der Belastung der Schweißverbindung wird bei dieser Methode im ersten Schritt die entsprechende Nennspannung im tragenden Querschnitt der Schweißnaht (Normal- oder Schub- bzw. Vergleichsspannung) berechnet. Die Festigkeitsprüfung der Schweißnaht wird dann durch einen reinen Vergleich der berechneten Spannung mit der Streckgrenze des Grundmaterials durchgeführt. Die geforderte Sicherheit der Schweißverbindung stellt also das Verhältnis zwischen dem Streckgrenzenwert vom Grundmaterial und dem Wert der maximal zulässigen Beanspruchung der jeweiligen konkreten Schweißnaht dar.

Nachteil dieser Methode ist eine relativ komplizierte Vorgehensweise beim Festlegen des entsprechenden Wertes des Sicherheitsgrads. Außer den üblichen (qualitativen) Maßstäben sind bei der Wahl der geforderten Sicherheit auch die spezifischen Faktoren der jeweiligen konkreten Schweißverbindung (Typ, Ausführung und Belastungsart der Verbindung) zu beachten. Die geforderte Sicherheit an der Streckgrenze "FSy" bestimmen wir dann als Produkt von zwei Sicherheitsfaktoren FSy = FS1 * FS2.

Sicherheitsfaktor FS1:
Ist von der Richtung der wirkenden Spannung und den anisotropischen Materialeigenschaften in der untersuchten Schweißnahtstelle abhängig. In seinem Wert sollten auch die technologischen Parameter der Schweißnaht berücksichtigt sein. Unter Berücksichtigung des Typs, der Ausführung und der Belastungsart der Verbindung wird im Bereich von 1 bis 2 gewählt.

Anhaltswerte für die Auswahl des Sicherheitsfaktors FS1:
Stumpfnähte
- beansprucht durch Druck 1
- beansprucht durch Zug / Biegung 1 ... 1.2
- beansprucht durch Scherung 1.4 ... 1.5
* höhere Werte – einseitig durchgeschweißte Schweißnähte, unbearbeitete Schweißnähte, Handschweißen mit elektrischem Bogen oder Flamme
 * niedrigere Werte – beidseitig durchgeschweißte Schweißnähte, bearbeitete und wurzelseitig nachgeschweißte Schweißnähte, automatisches Schweißen in CO2 oder unter Flussmittel, Elektro-Schlacke-Schweißen
 
Kehlnähte
- Stirnkehlnähte 1.2 ... 1.5
- Flankenkehlnähte 1.3 ... 1.6
* höhere Werte – Flachschweißnähte, unbearbeitete Schweißnähte, Schweißnähte ohne Einbrand, Schweißnähte größerer Dicke, Handschweißen
 * niedrigere Werte – Hohlschweißnähte, Schweißnähte mit Einbrand, Schweißnähte kleinerer Dicke, automatisches Schweißen in CO2 oder unter Flussmittel
Lochnähte und Schlitznähte
- beansprucht durch Scherung 1.5 ... 2
* höhere Werte – Schweißnähte mit senkrechten Wänden, Handschweißen mit elektrischem Bogen
 * niedrigere Werte – Schweißnähte mit abgeschrägten Wänden, Schweißen in CO2 oder unter Flussmittel
Widerstandspunktnähte
- beansprucht auf Abscherung 1.5
- beansprucht auf Abriss 2
 

Sicherheitsfaktor FS2:
Berücksichtigt die Qualitätsparameter. Unter Berücksichtigung der Genauigkeit und Plausibilität der Eingangsinformationen, der Wichtigkeit der Verbindung, der Produktionsqualität, der Betriebsbedingungen und Berechnungsgenauigkeit wird gewöhnlich im Bereich von 1.1 bis 2 gewählt.

Anhaltswerte für die Auswahl des Sicherheitsfaktors FS2:
1.1 ... 1.3 - sehr genaue Eingangsinformationen
 - perfekte Kenntnis der Materialkennlinien
 - hohe Qualität und genaue Einhaltung der Fertigungstechnologie
 - hochwertige Schweißnähte ohne Innenspannungen
 - Schweißung nur durch sehr erfahrene, zertifizierte Schweißer ausgeführt
 - Schweißnahtqualität durch eine detaillierte Ausgangsprüfung (Durchstrahlung, magnetische Prüfungen, Ultraschall, … ) gewährleistet
 - irrelevante Verbindungen, deren Zerstörung keine besonderen Folgen hat
1.3 ... 1.6 - weniger genaue Berechnung ohne experimentelle Überprüfung
 - kleinere Genauigkeit in der Fertigungstechnologie
 - Schweißnähte üblicher Qualität
 - Schweißung durch qualifizierte Schweißer ausgeführt
 - Schweißnähte mit üblicher Ausgangsprüfung
 - weniger wichtige Verbindungen
1.6 ... 2.0 - niedrigere Genauigkeit der Berechnungen
 - annähernde Festlegung der Materialkennlinien
 - ungenaue Kenntnisse über die tatsächliche Wirkung der Außenbelastung
 - Schweißnähte mit erhöhtem Risiko des Aufkommens von Innenspannungen
 - Schweißnähte ohne gewährte Qualität
 - sehr wichtige Verbindungen, deren Zerstörung eine Gefährdung von Menschenleben oder hohe materielle Verluste zur Folge hätte

Bemerkung: Bei in einem aggressiven Umfeld oder unter hohen Temperaturen arbeitenden Verbindungen werden auch höhere Werte des Sicherheitsfaktors FS2 verwendet.

Tipp 1: Eine detaillierte Beschreibung der Berechnung der Nennspannungen für verschiedene Ausführungen der Schweißverbindungen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Diese Methode ist für erfahrenere Benutzer geeignet, die es zuverlässig schaffen, den geforderten Sicherheitsgrad in Abhängigkeit vom jeweiligen Typ, von der Ausführung und Belastung der Schweißverbindung vorzuschlagen.

1.5 Methode der Konversionsfaktoren.

Diese Methode ist eine Erweiterung der primären Berechnungsmethode und bringt eine bestimmte Vereinfachung in den Bereich der Betrachtung der Tragfähigkeit der vorgeschlagenen Verbindung. Ebenso wie bei der vorherigen Methode werden hier zuerst die jeweiligen theoretischen Nennspannungen im tragenden Querschnitt der Schweißnaht berechnet. Im folgenden Schritt wird anhand dieser Nennspannungen eine resultierende Vergleichsspannung mit den vordefinierten, empirisch festgelegten Übertragungsfaktoren bestimmt. Diese Faktoren berücksichtigen die anisotropischen Materialeigenschaften der Schweißnaht in Richtung der wirkenden Spannungen und ihre Größe hängt also vom Typ, von der Ausführung und der Belastungsart der Schweißverbindung ab.

Die Festigkeitsprüfung der Schweißnaht wird dann durch einen Vergleich der berechneten Vergleichsspannung mit der Streckgrenze des Grundmaterials durchgeführt. Die geforderte Sicherheit an der Streckgrenze "FSy" wird bei dieser Methode nur die qualitativen Parameter der Schweißverbindung berücksichtigen. Unter Berücksichtigung der Genauigkeit und Plausibilität der Eingangsinformationen, der Wichtigkeit der Verbindung, der Produktionsqualität, der Betriebsbedingungen und Berechnungsgenauigkeit wird gewöhnlich im Bereich von 1.1 bis 2 gewählt.

Anhaltswerte für die Auswahl des Sicherheitsfaktors FSy:
1.1 ... 1.3 - sehr genaue Eingangsinformationen
 - perfekte Kenntnis der Materialkennlinien
 - hohe Qualität und genaue Einhaltung der Fertigungstechnologie
 - hochwertige Schweißnähte ohne Innenspannungen
 - Schweißung nur durch sehr erfahrene, zertifizierte Schweißer ausgeführt
 - Schweißnahtqualität durch eine detaillierte Ausgangsprüfung (Durchstrahlung, magnetische Prüfungen, Ultraschall, … ) gewährleistet
 - irrelevante Verbindungen, deren Zerstörung keine besonderen Folgen hat
1.3 ... 1.6 - weniger genaue Berechnung ohne experimentelle Überprüfung
 - kleinere Genauigkeit in der Fertigungstechnologie
 - Schweißnähte üblicher Qualität
 - Schweißung durch qualifizierte Schweißer ausgeführt
 - Schweißnähte mit üblicher Ausgangsprüfung
 - weniger wichtige Verbindungen
1.6 ... 2.0 - niedrigere Genauigkeit der Berechnungen
 - annähernde Festlegung der Materialkennlinien
 - ungenaue Kenntnisse über die tatsächliche Wirkung der Außenbelastung
 - Schweißnähte mit erhöhtem Risiko des Aufkommens von Innenspannungen
 - Schweißnähte ohne gewährte Qualität
 - sehr wichtige Verbindungen, deren Zerstörung eine Gefährdung von Menschenleben oder hohe materielle Verluste zur Folge hätte

Bemerkung: Bei in einem aggressiven Umfeld oder unter hohen Temperaturen arbeitenden Verbindungen werden auch höhere Werte des Sicherheitsfaktors FSy verwendet.

Tipp 1: Die Werte der vordefinierten Übertragungsfaktoren können Sie im Abschnitt [3.1] am Blatt "Einstellung" korrigieren.
Tipp 2: Diese Methode ist besonders für weniger erfahrene Benutzer geeignet. Ihr Einsatz kann auch bei den Vergleichsberechnungen, wo mehrere vorgeschlagene Lösungen mit der unterschiedlichen Ausführung der Schweißnaht zu vergleichen sind, vorteilhaft sein.

1.7 Methode der zulässigen Spannungen.

Die komplizierteste Aufgabe bei der Festigkeitsprüfung der Schweißverbindungen ist gewöhnlich die Bestimmung des korrekten Wertes der zulässigen Beanspruchung der Schweißnaht. Die logische Folge ist dann die Tatsache, dass jeweils im Bereich der Festlegung der zulässigen Spannungen markanteste Unterschiede zwischen verschiedenen empfohlenen, in der technischen Praxis eingesetzten Abläufen auftreten.

Die vorherigen Berechnungsmethoden prüfen die Tragfähigkeit der Verbindung durch einen reinen Vergleich der berechneten Spannungen mit der Streckgrenze des Grundmaterials. Sie ermöglichen es also nicht direkt, die Anforderung der Festigkeitsprüfung für die bekannten, durch eine Norm oder firmeneigene Abläufe vorgeschriebenen Werte der zulässigen Schweißnahtspannung zu lösen. Diese Methode kommt deshalb den Benutzern, die dieses Programm zum Entwurf einer Verbindung nutzen möchten und gleichfalls die vorgeschriebenen Abläufe der Festigkeitsprüfung einhalten wollen, entgegen.

Im Unterschied zu den vorherigen Methoden erfolgt bei dieser Methode die Festigkeitsprüfung durch einen Vergleich der berechneten Spannungen mit dem direkt durch den Benutzer definierten Wert der zulässigen Spannung "SwA". Da der geforderte Sicherheitsgrad normalerweise bereits im Wert der vorgeschriebenen zulässigen Spannung einbezogen ist, hat hier der benutzte Sicherheitsfaktor "FS" den Charakter einer Hilfsgröße und drückt nur einen bestimmten Grad einer "Überdimensionierung" der vorgeschlagenen Verbindung aus. Der Sicherheitswert "FS" ist so von der durch den Benutzer angewandten Vorgehensweise für die Festlegung der zulässigen Spannung abhängig und ist normalerweise FS≥1.

Tipp 1: Einige Werte der zulässigen Spannungen, die in der Fachliteratur angegeben werden, sind für eine unterschiedliche Berechnungsmethodik der Vergleichsspannung abgeleitet. Deshalb ist bei dieser Methode ein variables Verhalten der Berechnung möglich. Stellen Sie die Grundparameter der Berechnung für die Vergleichsspannung im Abschnitt [3.10] am Blatt "Einstellung" ein.
Tipp 2: Benutzen Sie diese Methode dann, wenn Sie die Tragfähigkeit der Schweißverbindung für die bekannte (vorgeschriebene) zulässige Belastung prüfen wollen.

1.9 Material der zu verbindenden Teile.

Dieser Abschnitt dient zur Auswahl des geeigneten Materials der zu verbindenden Teile.

Das Verzeichnis in der Zeile [1.10] ist zur Auswahl der gewünschten Materialnorm bestimmt. Wählen Sie das Material der zu verbindenden Teile aus dem Verzeichnis [1.11] aus. Die ersten fünf Verzeichniszeilen sind für die vom Benutzer definierten Werkstoffe vorbehalten. Informationen über Einstellung der eigenen Werkstoffe sind dem Dokument "Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung" zu entnehmen. Die weiteren Verzeichniszeilen enthalten eine Auswahl der Werkstoffe für die aktuell eingestellte Norm [1.10].

Bemerkung: Wenn das Feld rechts von der Auswahlliste angekreuzt ist, werden für das gewählte Material die erforderlichen Parameter automatisch festgelegt. Im Gegenfall geben Sie die Materialbeschaffenheit manuell ein.

1.10 Materialnorm.

Aus der Auflistung die verlangte nationale Norm zur Auswahl des Werkstoffs auswählen.

Empfehlung: In den meisten europäischen Ländern verläuft z. Z. das Ersetzen der lokalen Materialnormen (DIN, BS, UNI, UNE, ...) durch entsprechende Norm-Äquivalente EN, oder ist schon verlaufen. Deshalb empfehlen wir weiter nur die entsprechenden europäischen Normen EN anzuwenden.

Stumpfnähte. [2]

Dieser Abschnitt ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der Verbindungen mit Stumpfschweißnähten bestimmt.

Die Stumpfnähte entstehen in der Anschlussfuge der zu verbindenden Teile und werden gewöhnlich als Festigkeits- und Kraftschweißnähte eingesetzt. Mit Rücksicht auf die Möglichkeit ihrer fehlerfreien Ausführung ist es in der Regel erforderlich, eine Anpassung der Anlageflächen von den zu verbindenden Teilen durchzuführen. Das Anpassungsverfahren der Schweißflächen ist dabei durch die Ausführung der Verbindung, der Dicke der zu verbindenden Teile, das Schweißverfahren und die Zugänglichkeit zur Schweißnahtstelle gegeben.

Hinweis: Dieses Programm ist für die Berechnung der Verbindungen mit standfesten, voll durchgeschweißten Stumpfschweißnähten bestimmt. Die empfohlenen Lösungsabläufe für spezielle Verbindungsfälle (teilweise durchgeschweißte Schweißnähte, unterbrochene Schweißnähte, kombinierte Schweißnähte) finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

Entwurfsvorgang der Verbindung:

  1. In der Zeile [2.1] die gewünschte Ausführung der Verbindung auswählen.
  2. Im Abschnitt [2.2] alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.
  3. In der Zeile [2.6] auswählen, ob die Verbindung nur für die tragende Länge der Schweißnaht geprüft wird.
  4. Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im Abschnitt [2.7] die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.
  5. Sofern Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in der Zeile [2.15] die Größe der zulässigen Spannung ein.
  6. Bei der vorgeschlagenen Verbindung in der Zeile [2.17] die berechnete Sicherheit prüfen.
  7. Sofern Sie die Abmessungen der Verbindung optimieren möchten oder wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, benutzen Sie die Taste "min" im Abschnitt [2.2] zum Finden der entsprechenden Abmessungen der Verbindung.
  8. Wenn Sie für die jeweilige Verbindung die maximale zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" im Abschnitt [2.7].
Tipp: Detaillierte Informationen über die Berechnung der Stumpfschweißnähte finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

2.1 Typ der Verbindung.

Den gewünschten Typ der Verbindung wählen Sie durch Einschalten des Umschalters bei der entsprechenden Abbildung.

2.2 Abmessungen der Verbindung.

In diesem Abschnitt alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.

Tipp: Nach Drücken einer der Tasten "min" angeordnet rechts von den Eingangsfeldern finden Sie das Programm der minimalen entsprechenden Größe für die entsprechende Abmessung für die jeweilige Belastung, das ausgewählte Material und die geforderte Sicherheit der Verbindung.  

2.6 Tragende Länge der Schweißnaht.

Bei den üblich ausgeführten Schweißnähten entstehen die sogenannten "Endkrater". Die Folge von diesen ist eine Abschwächung des Querschnitts am Anfang und am Ende der Schweißnaht. Die tragende Länge der Schweißnaht wird dann kleiner sein als die Ist-Länge (um einen weniger hochwertigen Anfang und ein weniger hochwertiges Ende der Schweißnaht). Bei genaueren Berechnungen wird deshalb empfohlen, die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen nur für den Teil (Länge) der Schweißnaht zu prüfen, der einen vorgeschriebenen Querschnitt hat.

Durch Ankreuzen dieses Umschalters erreichen Sie, dass bei der Festigkeitsprüfung der Verbindung in der Berechnung nur die tragende Länge der Schweißnaht betrachtet wird. Die Größe der tragenden Länge wird dabei durch das Programm aus den eingegebenen Abmessungen automatisch festgelegt. Wenn die Ankreuztaste ausgeschaltet bleibt, wird die Tragfähigkeit der Schweißnaht direkt für die im Abschnitt [2.2] eingestellten Abmessungen der Verbindung berechnet.

Empfehlung: Die Berechnungen, die für die Schweißnahtprüfung die tragenden Längen benutzen, sind an der Seite der Sicherheit. Deshalb sollte dieser Umschalter soweit wie möglich stets eingeschaltet sein. Eine Ausnahme können die Fälle sein, wo die Schweißnaht speziell angepasst ist (siehe Abbildung) oder dann, wenn es nicht möglich ist, für die Festlegung der tragenden Länge die Funktion der automatischen Berechnung zu benutzen (z.B. bei unterbrochenen Schweißnähten).

Bemerkung: Dieser Parameter hat keine Bedeutung bei Verbindungen mit Rundschweißnähten.

2.7 Belastung der Verbindung.

Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im linken Teil dieses Abschnittes die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.

Bemerkung: Für manche Verbindungstypen [2.1] ermöglicht das Programm die Berechnung nur mit einem Belastungstyp.
Tipp: Sofern Sie für die jeweilige Verbindung die maximal zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" angeordnet rechts vom entsprechenden Eingangsfeld.

2.13 Festigkeitskontrolle der Verbindung.

Beim Benutzen der "Primären Berechnungsmethode" oder der "Methode der Konversionsfaktoren" (siehe [1.3] bzw. [1.5]) wird die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich der berechneten theoretischen Spannung in der Schweißnaht [2.16] mit der Streckgrenze des ausgewählten Materials der Verbindung [2.14] durchgeführt. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss die resultierende Sicherheit an der Streckgrenze [2.17] größer als die geforderte Sicherheit ([1.4] bzw. [1.6]) sein.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) anwenden, erfolgt die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich der berechneten theoretischen Spannung [2.16] mit der zulässigen Spannung [2.15]. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss der resultierende Sicherheitsfaktor [2.17] größer als die geforderte Sicherheit [1.8] sein.

Tipp 1: Die empfohlenen minimalen Werte der Sicherheit finden Sie in den entsprechenden Kommentaren des Abschnittes [1.2] oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, können Sie zum Finden der entsprechenden Abmessung die entsprechende Taste "min" im Abschnitt [2.2] benutzen.

2.15 Zulässige Spannung.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in dieser Zeile die Größe der zulässigen Spannung ein. Dieser Wert dient nachstehend zur Festlegung des Sicherheitsfaktors [2.17] der vorgeschlagenen Verbindung.

Bemerkung: Für die restlichen zwei Berechnungsmethoden (siehe [1.3], [1.5]) hat diese Zeile nur informativen Charakter und der Wert der zulässigen Spannung wird automatisch anhand der geforderten Sicherheit und der Streckgrenze des ausgewählten Materials bestimmt.

Kehlnähte, belastet in der Verbindungsebene (Überlappstöße). [3]

Die Kehlschweißnähte werden entlang einer keilförmigen Kante der zu verbindenden Teile angebracht und ihr Grundprofil ist ein gleichseitiges rechtwinkliges Dreieck. Sie werden gewöhnlich als tragende, kraftschlüssige Schweißnähte für Verbindungen in T-Form, Kreuz- und Eckverbindungen und für überlappte Verbindungen verwendet. Die geschweißten Bauteile sind nicht formschlüssig anzupassen. Bei den statisch belasteten Verbindungen wird gewöhnlich eine Flachnaht eingesetzt, bei dynamisch belasteten Verbindungen ist eine Hohlnaht, die kleinere Kerbwirkungen hat, vorteilhafter.

Dieser Teil der Berechnung ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der Verbindungen mit Kehlschweißnähten, die in der Verbindungsebene belastet sind, bestimmt. Typisches Beispiel dieser Verbindungen sind die überlappten Verbindungen oder beidseitigen Anschlüsse der kurzen starren Träger.

Hinweis: Dieses Programm ist für die Berechnung der Verbindungen mit standfesten Kehlschweißnähten bestimmt. Die empfohlenen Lösungsabläufe für die Verbindung mit unterbrochenen Schweißnähten oder mit kombinierten Schweißnähten finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

Entwurfsvorgang der Verbindung:

  1. In der Zeile [3.1] die gewünschte Ausführung der Verbindung (Form der Schweißnahtgruppe) auswählen.
  2. Im Abschnitt [3.2] alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.
  3. Im Abschnitt [3.11] die entsprechenden Parameter der Verbindung und Berechnung einstellen.
  4. Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im Abschnitt [3.15] die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.
  5. Sofern Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in der Zeile [3.26] die Größe der zulässigen Spannung ein.
  6. Bei der vorgeschlagenen Verbindung in der Zeile [3.31] die berechnete Sicherheit prüfen.
  7. Sofern Sie die Abmessungen der Verbindung optimieren möchten oder wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, benutzen Sie die Taste "min" im Abschnitt [3.2] zum Finden der entsprechenden Abmessungen der Verbindung.
  8. Wenn Sie für die jeweilige Verbindung die maximale zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" im Abschnitt [3.15].
Tipp: Detaillierte Informationen über die Berechnung der Kehlschweißnähte finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

3.1 Form der Schweißnahtgruppe.

Die gewünschte Ausführung der Verbindung (Form der Schweißnahtgruppe) durch Einschalten des Umschalters bei der entsprechenden Abbildung wählen.

Bemerkung: Die in dieser Abbildung mit blauer Farbe der Schweißnaht gekennzeichneten Umschalter (Verbindung Nummer 17,18 und 36) dienen zur Berechnung der Verbindungen mit einer nicht weiter definierten Form der Schweißnahtgruppe. Bei Verbindungen mit einer axial asymmetrischen Form der Schweißnahtgruppe (Verbindung Nummer 18) wird empfohlen, eine Spannungsprüfung in der jeweiligen Schweißnahtstelle (am weitesten vom Schwerpunkt entfernt) stufenweise in allen vier Quadranten durchzuführen.

3.2 Abmessungen der Verbindung.

In diesem Abschnitt alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.

Tipp 1: Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtabmessungen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Nach Drücken einer der Tasten "min" angeordnet rechts von den Eingangsfeldern finden Sie das Programm der minimalen entsprechenden Größe für die entsprechende Abmessung für die jeweilige Belastung, das ausgewählte Material und die geforderte Sicherheit der Verbindung.  

3.3 Berechnungsdicke der Schweißnaht.

Die Berechnungsdicke der Kehlschweißnaht ist als die Höhe des größten gleichseitigen Dreiecks, welches in den Querschnitt der Schweißnaht ohne Einbrand eingeschrieben ist, definiert.

Tipp: Die minimale Dicke der Kehlnaht wird gewöhnlich in Abhängigkeit vom eingesetzten Material und der Dicke der zu schweißenden Teile gewählt. Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtdicke finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

3.8 Normprofile.

Dieser Abschnitt dient zur Erleichterung der Eingabe (automatisches Ausfüllen) der entsprechenden Schweißnahtabmessungen [3.2] bei Verbindungen mit angeschweißten Trägern normalisierter Profile.

Bei der Auswahl des Profils gehen Sie in folgender Reihenfolge vor:

  1. Aus dem Entpackungsverzeichnis [3.9] den gewünschten Typ (Norm) des Profils auswählen.
  2. Im Verzeichnis [3.10] die entsprechende Abmessung des Profils auswählen.
  3. Durch Drücken der Taste "<" im linken Teil des Verzeichnisses übertragen Sie die Abmessungen des ausgewählten Profils in die Eingangsfelder des Absatzes [3.2]. 
Bemerkung: Dieser Abschnitt ist nur für die ausgewählten Formen der Schweißgruppen entsprechend der normalisierten Profile funktionsfähig.

3.12 Tragende Länge der Schweißnaht.

Bei den üblich ausgeführten Schweißnähten entstehen die sogenannten "Endkrater". Die Folge von diesen ist eine Abschwächung des Querschnitts am Anfang und am Ende der Schweißnaht. Die tragende Länge der Schweißnaht wird dann kleiner sein als die Ist-Länge (um einen weniger hochwertigen Anfang und ein weniger hochwertiges Ende der Schweißnaht). Bei genaueren Berechnungen wird deshalb empfohlen, die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen nur für den Teil (Länge) der Schweißnaht zu prüfen, der einen vorgeschriebenen Querschnitt hat.

Durch Ankreuzen dieses Umschalters erreichen Sie, dass bei der Festigkeitsprüfung der Verbindung in der Berechnung nur die tragende Länge der Schweißnaht betrachtet wird. Die Größe der tragenden Länge wird dabei durch das Programm aus den eingegebenen Abmessungen automatisch festgelegt. Wenn die Ankreuztaste ausgeschaltet bleibt, wird die Tragfähigkeit der Schweißnaht direkt für die im Abschnitt [3.2] eingestellten Abmessungen der Verbindung berechnet.

Empfehlung: Die Berechnungen, die für die Schweißnahtprüfung die tragenden Längen benutzen, sind an der Seite der Sicherheit. Deshalb sollte dieser Umschalter soweit wie möglich stets eingeschaltet sein. Eine Ausnahme können die Fälle sein, wo die Schweißnaht speziell angepasst ist (siehe Abbildung) oder dann, wenn es nicht möglich ist, für die Festlegung der tragenden Länge die Funktion der automatischen Berechnung zu benutzen (z.B. bei unterbrochenen Schweißnähten).

Bemerkung: Dieser Parameter hat keine Bedeutung bei Verbindungen mit Rundschweißnähten.

3.13 Innenschweißnaht.

Diese Ankreuztaste nur dann ankreuzen, wenn die Verbindung mit einer am Innenumfang eines des zu verbindenden Teiles gebildeten Kehlschweißnaht realisiert wird.

Bemerkung: Dieser Parameter hat nur Bedeutung für einige ausgewählte Verbindungen mit Rundschweißnähten.

3.14 Nahtausführung.

Die gewünschte Ausführung der Verbindung durch die Auswahl aus dem Entpackungsverzeichnis wählen.

Einschnittige Verbindung:

Zweischnittige Verbindung:

3.15 Belastung der Verbindung.

Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im linken Teil dieses Abschnittes die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.

Bemerkung: Für manche Formen der Schweißnahtgruppe [3.1] ermöglicht das Programm die Berechnung nur mit einem Belastungstyp. 
Tipp: Sofern Sie für die jeweilige Verbindung die maximal zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" angeordnet rechts vom entsprechenden Eingangsfeld.

3.24 Festigkeitskontrolle der Verbindung.

Beim Benutzen der "Primären Berechnungsmethode" oder der "Methode der Konversionsfaktoren" (siehe [1.3] bzw. [1.5]) wird die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [3.27 - 3.30] mit der Streckgrenze des ausgewählten Materials der Verbindung [3.25] durchgeführt. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss die resultierende Sicherheit an der Streckgrenze [3.31] größer als die geforderte Sicherheit ([1.4] bzw. [1.6]) sein.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) anwenden, erfolgt die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [3.27 - 3.30] mit der zulässigen Spannung [3.26]. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss der resultierende Sicherheitsfaktor [3.31] größer als die geforderte Sicherheit [1.8] sein.

Tipp 1: Die empfohlenen minimalen Werte der Sicherheit finden Sie in den entsprechenden Kommentaren des Abschnittes [1.2] oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, können Sie zum Finden der entsprechenden Abmessung die entsprechende Taste "min" im Abschnitt [3.2] benutzen.

3.26 Zulässige Spannung.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in dieser Zeile die Größe der zulässigen Spannung ein. Dieser Wert dient nachstehend zur Festlegung des Sicherheitsfaktors [3.31] der vorgeschlagenen Verbindung.

Bemerkung: Für die restlichen zwei Berechnungsmethoden (siehe [1.3], [1.5]) hat diese Zeile nur informativen Charakter und der Wert der zulässigen Spannung wird automatisch anhand der geforderten Sicherheit und der Streckgrenze des ausgewählten Materials bestimmt.

Kehlnähte, belastet in der Ebene senkrecht zur Verbindungsebene (T-Stoß). [4]

Die Kehlschweißnähte werden entlang einer keilförmigen Kante der zu verbindenden Teile angebracht und ihr Grundprofil ist ein gleichseitiges rechtwinkliges Dreieck. Sie werden gewöhnlich als tragende, kraftschlüssige Schweißnähte für Verbindungen in T-Form, Kreuz- und Eckverbindungen und für überlappte Verbindungen verwendet. Die geschweißten Bauteile sind nicht formschlüssig anzupassen. Bei den statisch belasteten Verbindungen wird gewöhnlich eine Flachnaht eingesetzt, bei dynamisch belasteten Verbindungen ist eine Hohlnaht, die kleinere Kerbwirkungen hat, vorteilhafter.

Dieser Teil der Berechnung ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der Verbindungen mit Kehlschweißnähten, die in der Ebene senkrecht zur Verbindungsebene belastet sind, bestimmt. Typisches Beispiel dieser Verbindungen ist der Anschluss von Trägern zur Grundplatte (T-Verbindung).

Hinweis: Dieses Programm ist für die Berechnung der Verbindungen mit standfesten Kehlschweißnähten bestimmt. Die empfohlenen Lösungsabläufe für die Verbindung mit unterbrochenen Schweißnähten oder mit kombinierten Schweißnähten finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

Entwurfsvorgang der Verbindung:

  1. In der Zeile [4.1] die gewünschte Ausführung der Verbindung (Form der Schweißnahtgruppe) auswählen.
  2. Im Abschnitt [4.2] alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.
  3. Im Abschnitt [4.11] die entsprechenden Parameter der Verbindung und Berechnung einstellen.
  4. Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im Abschnitt [4.14] die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.
  5. Sofern Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in der Zeile [4.26] die Größe der zulässigen Spannung ein.
  6. Bei der vorgeschlagenen Verbindung in der Zeile [4.29] die berechnete Sicherheit prüfen.
  7. Sofern Sie die Abmessungen der Verbindung optimieren möchten oder wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, benutzen Sie die Taste "min" im Abschnitt [4.2] zum Finden der entsprechenden Abmessungen der Verbindung.
  8. Wenn Sie für die jeweilige Verbindung die maximale zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" im Abschnitt [4.14].
Tipp: Detaillierte Informationen über die Berechnung der Kehlschweißnähte finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

4.1 Form der Schweißnahtgruppe.

Die gewünschte Ausführung der Verbindung (Form der Schweißnahtgruppe) durch Einschalten des Umschalters bei der entsprechenden Abbildung wählen.

Bemerkung: Die in dieser Abbildung mit blauer Farbe der Schweißnaht gekennzeichneten Umschalter (Verbindung Nummer 25 und 26) dienen zur Berechnung der Verbindungen mit einer nicht weiter definierten Form der Schweißnahtgruppe.

4.2 Abmessungen der Verbindung.

In diesem Abschnitt alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.

Tipp 1: Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtabmessungen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Nach Drücken einer der Tasten "min" angeordnet rechts von den Eingangsfeldern finden Sie das Programm der minimalen entsprechenden Größe für die entsprechende Abmessung für die jeweilige Belastung, das ausgewählte Material und die geforderte Sicherheit der Verbindung.  

4.3 Berechnungsdicke der Schweißnaht.

Die Berechnungsdicke der Kehlschweißnaht ist als die Höhe des größten gleichseitigen Dreiecks, welches in den Querschnitt der Schweißnaht ohne Einbrand eingeschrieben ist, definiert.

Tipp: Die minimale Dicke der Kehlnaht wird gewöhnlich in Abhängigkeit vom eingesetzten Material und der Dicke der zu schweißenden Teile gewählt. Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtdicke finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

4.8 Normprofile.

Dieser Abschnitt dient zur Erleichterung der Eingabe (automatisches Ausfüllen) der entsprechenden Schweißnahtabmessungen [4.2] bei Verbindungen mit angeschweißten Trägern normalisierter Profile.

Bei der Auswahl des Profils gehen Sie in folgender Reihenfolge vor:

  1. Aus dem Entpackungsverzeichnis [4.9] den gewünschten Typ (Norm) des Profils auswählen.
  2. Im Verzeichnis [4.10] die entsprechende Abmessung des Profils auswählen.
  3. Durch Drücken der Taste "<" im linken Teil des Verzeichnisses übertragen Sie die Abmessungen des ausgewählten Profils in die Eingangsfelder des Absatzes [4.2]. 
Bemerkung: Dieser Abschnitt ist nur für die ausgewählten Formen der Schweißgruppen entsprechend der normalisierten Profile funktionsfähig.

4.12 Tragende Länge der Schweißnaht.

Bei den üblich ausgeführten Schweißnähten entstehen die sogenannten "Endkrater". Die Folge von diesen ist eine Abschwächung des Querschnitts am Anfang und am Ende der Schweißnaht. Die tragende Länge der Schweißnaht wird dann kleiner sein als die Ist-Länge (um einen weniger hochwertigen Anfang und ein weniger hochwertiges Ende der Schweißnaht). Bei genaueren Berechnungen wird deshalb empfohlen, die Tragfähigkeit der Schweißverbindungen nur für den Teil (Länge) der Schweißnaht zu prüfen, der einen vorgeschriebenen Querschnitt hat.

Durch Ankreuzen dieses Umschalters erreichen Sie, dass bei der Festigkeitsprüfung der Verbindung in der Berechnung nur die tragende Länge der Schweißnaht betrachtet wird. Die Größe der tragenden Länge wird dabei durch das Programm aus den eingegebenen Abmessungen automatisch festgelegt. Wenn die Ankreuztaste ausgeschaltet bleibt, wird die Tragfähigkeit der Schweißnaht direkt für die im Abschnitt [4.2] eingestellten Abmessungen der Verbindung berechnet.

Empfehlung: Die Berechnungen, die für die Schweißnahtprüfung die tragenden Längen benutzen, sind an der Seite der Sicherheit. Deshalb sollte dieser Umschalter soweit wie möglich stets eingeschaltet sein. Eine Ausnahme können die Fälle sein, wo die Schweißnaht speziell angepasst ist (siehe Abbildung) oder dann, wenn es nicht möglich ist, für die Festlegung der tragenden Länge die Funktion der automatischen Berechnung zu benutzen (z.B. bei unterbrochenen Schweißnähten).

Bemerkung: Dieser Parameter hat keine Bedeutung bei Verbindungen mit Rundschweißnähten.

4.13 Zug-/Druckspannung.

Bei den angeschweißten Trägern, belastet durch Biegemoment, entsteht in der Schweißnaht eine Normalspannung, deren Verlauf in der Abbildung dargestellt ist. Die maximale Spannung wirkt dabei in den Randpunkten der Schweißgruppe, die am meisten von der Neutralachse entfernt sind.

Wie man aus der Abbildung sieht, wirkt die Spannung in der oberen Schweißnaht in Richtung des Trägerabrisses und hat also den Charakter einer Zugspannung. Die Spannung in der unteren Schweißnaht hat den Charakter einer Druckspannung. Bei den nach der Neutralachse symmetrischen Schweißnähten wird die Größe der beiden Spannungen gleich sein, bei asymmetrischen Schweißnähten kann die Druckspannung größere Werte erlangen. Aus der Sicht der Tragfähigkeit der Schweißverbindung hat aber bei den so angeschlossenen Trägern normalerweise die Zugspannung eine größere Bedeutung.

Bei einer üblichen Berechnung beurteilt das Programm bei der Festigkeitsprüfung die maximale berechnete Spannung ohne Berücksichtigung ihrer Richtung. Durch Ankreuzen dieses Umschalters unterdrücken Sie die Prüfung der (negativen) Druckspannungen. Bei der Festigkeitsprüfung wird dann das Programm nur die (positive) Zugspannung beurteilen.

Bemerkung: Dieser Parameter hat keine Bedeutung bei den nach der Neutralachse symmetrischen Schweißnähten.

4.14 Belastung der Verbindung.

Durch Ankreuzen der entsprechenden Ankreuztasten im linken Teil dieses Abschnittes die entsprechende Belastungskombination einstellen. Bei den ausgewählten Belastungen geben Sie dann deren Größe ein.

Tipp: Sofern Sie für die jeweilige Verbindung die maximal zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" angeordnet rechts vom entsprechenden Eingangsfeld.

4.24 Festigkeitskontrolle der Verbindung.

Beim Benutzen der "Primären Berechnungsmethode" oder der "Methode der Konversionsfaktoren" (siehe [1.3] bzw. [1.5]) wird die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [4.27, 4.28] mit der Streckgrenze des ausgewählten Materials der Verbindung [4.25] durchgeführt. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss die resultierende Sicherheit an der Streckgrenze [4.29] größer als die geforderte Sicherheit ([1.4] bzw. [1.6]) sein.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) anwenden, erfolgt die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [4.27, 4.28] mit der zulässigen Spannung [4.26]. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss der resultierende Sicherheitsfaktor [4.29] größer als die geforderte Sicherheit [1.8] sein.

Tipp 1: Die empfohlenen minimalen Werte der Sicherheit finden Sie in den entsprechenden Kommentaren des Abschnittes [1.2] oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, können Sie zum Finden der entsprechenden Abmessung die entsprechende Taste "min" im Abschnitt [4.2] benutzen.

4.26 Zulässige Spannung.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in dieser Zeile die Größe der zulässigen Spannung ein. Dieser Wert dient nachstehend zur Festlegung des Sicherheitsfaktors [4.29] der vorgeschlagenen Verbindung.

Bemerkung: Für die restlichen zwei Berechnungsmethoden (siehe [1.3], [1.5]) hat diese Zeile nur informativen Charakter und der Wert der zulässigen Spannung wird automatisch anhand der geforderten Sicherheit und der Streckgrenze des ausgewählten Materials bestimmt.

Lochnähte und Schlitznähte. [5]

Dieser Abschnitt ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der Verbindungen mit Loch- und Schlitzschweißnähten bestimmt.

Die Loch- und Schlitzschweißnähte werden in der Regel bei den überlappten Verbindungen eingesetzt. Sie sind nicht zur Übertragung von großen Kräften geeignet und eignen sich vor allem nicht für dynamisch beanspruchte Verbindungen. Die Verbindung besteht aus einer Schweißnaht an den Wänden der kreisförmigen oder ovalen Öffnungen und in der Anlagefläche des anliegenden Teiles. Die Löcher und Schlitze kleinerer Abmessungen sind normalerweise mit der Schweißnaht ausgefüllt.

Diese Schweißnähte sind nicht allzu sehr zum Anschließen von starken Blechen geeignet und werden gewöhnlich nur für schwächere Bleche mit einer Dicke bis zu ca. 15 mm eingesetzt. Aus Beanspruchungssicht sind dabei die Schlitzschweißnähte durch ihre hochwertigere Ausführung des Einbrands von der Schweißnahtwurzel vorteilhafter. Eine fehlerfreiere Ausführung der Schweißnaht und also auch eine bessere Festigkeitskennlinie der Verbindung kann man auch mit schrägen Wänden der Öffnungen erreichen.

Entwurfsvorgang der Verbindung:

  1. In der Zeile [5.1] die gewünschte Ausführung der Verbindung auswählen.
  2. Im Abschnitt [5.2] alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.
  3. In der Zeile [5.8] die entsprechende Größe der Belastung der Verbindung eingeben.
  4. Sofern Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in der Zeile [5.11] die Größe der zulässigen Spannung ein.
  5. Bei der vorgeschlagenen Verbindung in der Zeile [5.14] die berechnete Sicherheit prüfen.
  6. Sofern Sie die Abmessungen der Verbindung optimieren möchten oder wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, benutzen Sie die Taste "min" im Abschnitt [5.2] zum Finden der entsprechenden Abmessungen der Verbindung.
  7. Wenn Sie für die jeweilige Verbindung die maximale zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" im Abschnitt [5.8].
Tipp: Detaillierte Informationen über die Berechnung der Loch- und Schlitzschweißnähte finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

5.1 Typ der Verbindung.

Den gewünschten Typ der Verbindung aus dem Entpackungsverzeichnis auswählen.

5.2 Abmessungen der Verbindung.

In diesem Abschnitt alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.

Tipp 1: Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtabmessungen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Nach Drücken einer der Tasten "min" angeordnet rechts von den Eingangsfeldern finden Sie das Programm der minimalen entsprechenden Größe für die entsprechende Abmessung für die jeweilige Belastung, das ausgewählte Material und die geforderte Sicherheit der Verbindung.  

5.7 Belastung der Verbindung.

In der Zeile [5.8] die entsprechende Größe der Belastung der Verbindung eingeben.

Tipp: Sofern Sie für die jeweilige Verbindung die maximal zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" angeordnet rechts von dem Eingangsfeld.

5.9 Festigkeitskontrolle der Verbindung.

Beim Benutzen der "Primären Berechnungsmethode" oder der "Methode der Konversionsfaktoren" (siehe [1.3] bzw. [1.5]) wird die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [5.12, 5.13] mit der Streckgrenze des ausgewählten Materials der Verbindung [5.10] durchgeführt. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss die resultierende Sicherheit an der Streckgrenze [5.14] größer als die geforderte Sicherheit ([1.4] bzw. [1.6]) sein.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) anwenden, erfolgt die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [5.12, 5.13] mit der zulässigen Spannung [5.11]. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss der resultierende Sicherheitsfaktor [5.14] größer als die geforderte Sicherheit [1.8] sein.

Tipp 1: Die empfohlenen minimalen Werte der Sicherheit finden Sie in den entsprechenden Kommentaren des Abschnittes [1.2] oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, können Sie zum Finden der entsprechenden Abmessung die entsprechende Taste "min" im Abschnitt [5.2] benutzen.

5.11 Zulässige Spannung.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in dieser Zeile die Größe der zulässigen Spannung ein. Dieser Wert dient nachstehend zur Festlegung des Sicherheitsfaktors [5.14] der vorgeschlagenen Verbindung.

Bemerkung: Für die restlichen zwei Berechnungsmethoden (siehe [1.3], [1.5]) hat diese Zeile nur informativen Charakter und der Wert der zulässigen Spannung wird automatisch anhand der geforderten Sicherheit und der Streckgrenze des ausgewählten Materials bestimmt.

Punktnähte (Widerstandsnähte). [6]

Dieser Abschnitt ist für den geometrischen Entwurf und die Festigkeitsprüfung der Verbindungen mit Punktschweißnähten bestimmt.

Die Widerstandspunktnähte werden in der Regel zum Verbinden von dünnen Blechen und dünnwandigen Teilen verwendet. Ihre Nutzung ist besonders in der Serienproduktion sehr vorteilhaft. Die Verbindungen mit den Punktschweißnähten sind nicht allzu sehr zum Übertragen von großen Kräften geeignet. Aus der Sicht der Beanspruchungsart unterscheiden wir zwei Grundtypen der Verbindungen mit Punktschweißnähten:
- Verbindungen mit auf Scherung beanspruchten Schweißnähten (überlappte Verbindungen)
- Verbindungen mit auf Abriss beanspruchten Schweißnähten (durch Zug)

In der technischen Praxis werden bei den Verbindungen mit Widerstandsschweißnähten gewöhnlich höchstens 3 Bauteile mit einer maximalen Gesamtdicke bis zu ca. 15 mm zugelassen. Das Verhältnis der Dicken von den einzelnen Teilen soll dabei nicht den Wert 1:3 überschreiten. Angesichts der Außenkraft sollen die Schweißnähte soweit wie möglich so ausgelegt werden, dass diese nur auf Abscherung beansprucht werden. Die durch Zug beanspruchten Schweißnähte haben eine wesentlich niedrigere Tragfähigkeit, deshalb wird ihr Einsatz nicht empfohlen. Die überlappten Verbindungen kann man als einschnittige oder zweischnittige realisieren. In Richtung der wirkenden Kraft sollten dabei mindestens 2 oder meist 5 Punktverbindungen angebracht sein.

Entwurfsvorgang der Verbindung:

  1. In der Zeile [6.1] die gewünschte Ausführung der Verbindung auswählen.
  2. Im Abschnitt [6.2] alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.
  3. In der Zeile [6.7] die entsprechende Größe der Belastung der Verbindung eingeben.
  4. Sofern Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in der Zeile [6.10] die Größe der zulässigen Spannung ein.
  5. Bei der vorgeschlagenen Verbindung in der Zeile [6.13] die berechnete Sicherheit prüfen.
  6. Sofern Sie die Abmessungen der Verbindung optimieren möchten oder wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, benutzen Sie die Taste "min" im Abschnitt [6.2] zum Finden der entsprechenden Abmessungen der Verbindung.
  7. Wenn Sie für die jeweilige Verbindung die maximale zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" im Abschnitt [6.7].
Tipp: Detaillierte Informationen über die Berechnung der Punktschweißnähte finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

6.1 Typ der Verbindung.

Den gewünschten Typ der Verbindung wählen Sie durch Einschalten des Umschalters bei der entsprechenden Abbildung.

6.2 Abmessungen der Verbindung.

In diesem Abschnitt alle erforderlichen Abmessungen der Verbindung eingeben.

Tipp 1: Die empfohlenen Abläufe für die Wahl der geeigneten Schweißnahtabmessungen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Nach Drücken einer der Tasten "min" angeordnet rechts von den Eingangsfeldern finden Sie das Programm der minimalen entsprechenden Größe für die entsprechende Abmessung für die jeweilige Belastung, das ausgewählte Material und die geforderte Sicherheit der Verbindung.  

6.6 Belastung der Verbindung.

In der Zeile [6.7] die entsprechende Größe der Belastung der Verbindung eingeben.

Tipp: Sofern Sie für die jeweilige Verbindung die maximal zulässige Belastung ermitteln möchten, benutzen Sie die Taste "max" angeordnet rechts von dem Eingangsfeld.

6.8 Festigkeitskontrolle der Verbindung.

Beim Benutzen der "Primären Berechnungsmethode" oder der "Methode der Konversionsfaktoren" (siehe [1.3] bzw. [1.5]) wird die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [6.11, 6.12] mit der Streckgrenze des ausgewählten Materials der Verbindung [6.9] durchgeführt. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss die resultierende Sicherheit an der Streckgrenze [6.13] größer als die geforderte Sicherheit ([1.4] bzw. [1.6]) sein.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) anwenden, erfolgt die Festigkeitsprüfung der Verbindung durch einen Vergleich des maximalen Wertes der berechneten theoretischen Spannungen [6.11, 6.12] mit der zulässigen Spannung [6.10]. Wenn die Verbindung entsprechen soll, muss der resultierende Sicherheitsfaktor [6.13] größer als die geforderte Sicherheit [1.8] sein.

Tipp 1: Die empfohlenen minimalen Werte der Sicherheit finden Sie in den entsprechenden Kommentaren des Abschnittes [1.2] oder im theoretischen Teil der Hilfe.
Tipp 2: Wenn die vorgeschlagene Verbindung nicht der Festigkeitsprüfung entspricht, können Sie zum Finden der entsprechenden Abmessung die entsprechende Taste "min" im Abschnitt [6.2] benutzen.

6.10 Zulässige Spannung.

Wenn Sie in der Berechnung die "Methode der zulässigen Spannungen" (siehe [1.7]) benutzen, geben Sie in dieser Zeile die Größe der zulässigen Spannung ein. Dieser Wert dient nachstehend zur Festlegung des Sicherheitsfaktors [6.13] der vorgeschlagenen Verbindung.

Bemerkung: Für die restlichen zwei Berechnungsmethoden (siehe [1.3], [1.5]) hat diese Zeile nur informativen Charakter und der Wert der zulässigen Spannung wird automatisch anhand der geforderten Sicherheit und der Streckgrenze des ausgewählten Materials bestimmt.

Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung.

Die Informationen über die Einstellung der Berechnungsparameter und der Spracheneinstellung finden Sie im Dokument "Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung".

Anhänge - Diese Berechnung:

3.0 Benutzereinstellung der Berechnungsparameter.

In Abhängigkeit von der verwendeten Berechnungsmethode (siehe Hauptberechnung [1.2]) können Sie in diesem Teil einige Parameter, die die eigene Berechnung der Schweißnahtverbindungen beeinflussen, einstellen. Im Abschnitt [3.1] ist es möglich, die gewünschte Größe der bei der "Methode der Konversionsfaktoren" benutzten Faktoren einzustellen. Der Abschnitt [3.10] dient zur Einstellung der Grundparameter der Berechnung für die "Methode der zulässigen Spannungen".

Tipp: Detaillierte Informationen über die verwendeten Berechnungsmethoden finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

 

3.2 Einstellung der Anisotropiefaktoren der Schweißnaht.

In diesem Abschnitt stellen Sie die Werte der Übertragungsfaktoren, die das Programm bei der Berechnung der Vergleichsspannungen bei der "Methode der Konversionsfaktoren" benutzt, ein.

Empfohlene Werte der Konversionsfaktoren:
Schweißnahttyp, Belastungsart Koeffizient
Stumpfnähte beansprucht durch Druck 1.00
Stumpfnähte beansprucht durch Zug

- Handschweißen mit elektrischem Bogen oder Flamme
 - Widerstandsstumpfschweißen
 - Handschweißen, Verbindungen nach Ausnuten, wurzelseitig nachgeschweißte Naht
 - automatisches Schweißen unter Flussmittel oder in CO2 , beidseitig durchgeschweißte Verbindungen
 - Elektro-Schlacke-Schweißen

0.85 ... 1.00
» 0.85
» 0.90
» 0.95
» 1.00
» 1.00
Stumpfnähte beansprucht durch Scherung 0.70
Stirnkehlnähte
 - Handschweißen, Schweißnaht ohne Einbrand
 - Handschweißen mit elektrischem Bogen, Elektroden mit höherer Festigkeit (min. um 20%)
 - automatisches Schweißen unter Flussmittel oder in CO2 , Schweißnahtdicke > 8mm, Einbrandtiefe 0.2a
 - automatisches Schweißen unter Flussmittel, einschichtige Schweißnähte mit der Dicke < 8mm, Einbrandtiefe 0.4a  
0.75 ... 1.00
» 0.75
» 0.85
» 0.90
» 1.00
Flankenkehlnähte
 - Handschweißen, Schweißnaht ohne Einbrand
 - Handschweißen mit elektrischem Bogen, Elektroden mit höherer Festigkeit (min. um 20%)
 - automatisches Schweißen unter Flussmittel oder in CO2 , Schweißnahtdicke > 8mm, Einbrandtiefe 0.2a
 - automatisches Schweißen unter Flussmittel, einschichtige Schweißnähte mit der Dicke < 8mm, Einbrandtiefe 0.4a  
0.65 ... 0.90
» 0.65
» 0.75
» 0.80
» 0.90
Lochnähte und Schlitznähte
 - Handschweißen mit elektrischem Bogen, Schweißnähte mit senkrechten Wänden
 - Schweißen unter Flussmittel oder in CO2 , Schweißnähte mit abgeschrägten Wänden
0.50 ... 0.65
» 0.50
» 0.65
Widerstandspunktnähte beansprucht durch Scherung 0.65
Widerstandspunktnähte beansprucht durch Zug 0.50

 

3.11 Berechnungsverfahren der Vergleichsspannung bei Stumpfnähten.

Durch Einschalten des entsprechenden Umschalters wählen Sie die gewünschte Beziehung aus, die das Programm weiter zur Berechnung der Vergleichsspannung benutzen soll.

Bei den Verbindungen mit Stumpfschweißnähten wird in den technischen Berechnungen am häufigsten die zweite Beziehung benutzt,

die auch durch das Programm bei der "Primären Berechnungsmethode" angewendet wird. Beim Benutzen dieser Beziehung wird zum Bestimmen der zulässigen Spannung im Schweißnahtquerschnitt normalerweise von der zulässigen Spannung des Grundmaterials im Zug ausgegangen.

Weniger häufig wird zum Bestimmen der Nennspannungen im Querschnitt der Stumpfschweißnaht die erste Beziehung benutzt.

Dieses Verfahren wird zum Beispiel in der DIN 18800 oder bei der vereinfachten Berechnungsmethode nach prEN 1993-1-8 genutzt. Allgemein kann man dann sagen, dass bei seinem Einsatz der Wert der zulässigen Spannung von der zulässigen Spannung des Materials in Scherung abgeleitet sein sollte.

 

3.12 Berechnungsverfahren der Vergleichsspannung bei Kehlnähten.

Durch Einschalten des entsprechenden Umschalters wählen Sie die gewünschte Beziehung aus, die das Programm weiter zur Berechnung der Vergleichsspannung benutzen soll.

Bei den Verbindungen mit Kehlschweißnähten wird in den technischen Berechnungen am häufigsten die erste Beziehung benutzt,

die auch durch das Programm bei der "Primären Berechnungsmethode" angewendet wird. Beim Benutzen dieser Beziehung wird zum Bestimmen der zulässigen Spannung im Schweißnahtquerschnitt normalerweise von der zulässigen Spannung des Grundmaterials in Scherung ausgegangen.

Unter Berücksichtigung der eingeführten Berechnungskonvention (der tragende Schweißnahtquerschnitt ist für die Berechnungszwecke in die Ebene des Bauteilanschlusses gekippt) wird in der Literatur bei den Kehlschweißnähten die zweite Beziehung nur ganz selten angegeben.

Wenn Sie diese trotzdem verwenden, dann sollte der Wert der zulässigen Spannung von der zulässigen Spannung des Materials im Zug abgeleitet sein.

 

3.13 Berechnung mit Aufteilung der Scherspannungen.

Bei einigen technischen Berechnungen wird bei der Festigkeitsprüfung der Kehlschweißnähte, belastet durch Scherkraft in der Ebene des Teilanschlusses, aus der Theorie der Aufteilung von den Scherspannungen ausgegangen. Nach dieser Theorie werden die Scherspannungen im belasteten Querschnitt nur durch die mit der Spannungsrichtung parallelen Schweißnähte übertragen. Beim Ankreuzen dieses Umschalters verwendet das Programm für die Berechnung der Scherspannungen den entsprechenden reduzierten tragenden Querschnitt der Schweißnahtgruppe.

Empfehlung: Dieser Umschalter sollte nicht in den Fällen benutzt werden, wo die Gesamtlänge der zur Spannungsrichtung senkrechten Schweißnähte erheblich größer als die Gesamtlänge der mit der Spannungsrichtung parallelen Schweißnähte ist. Für solche Schweißverbindungen würde bei dem eingeschalteten Umschalter die Berechnung irreführende Ergebnisse bringen.
Bemerkung: Dieser Umschalter hat keine Bedeutung bei den Verbindungen mit den nur in einer Richtung angebrachten Schweißnähten.

Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung.

Die allgemeinen Informationen darüber, wie man die Berechnungshefte ändern und erweitern kann, sind im Dokument "Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung" aufgeführt.