Schweissnahtberechnung im geregelten und ungeregelten Bereich Leseprobe

Neumann · Neuhoff
FACHBUCHREIHE SCHWEISSTECHNIK
Schweißnahtberechnung
im geregelten und
ungeregelten Bereich
Grundlagen mit Berechnungsbeispielen

Neumann · Neuhoff
Schweißnahtberechnung
im geregelten und
ungeregelten Bereich
Grundlagen mit Berechnungsbeispielen

Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen
Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über
http://dnb.ddb.de abrufbar.
Fachbuchreihe Schweißtechnik
Band 132
ISBN 3-87155-171-6
Alle Rechte vorbehalten
© Verlag für Schweißen und verwandte Verfahren DVS-Verlag GmbH, Düsseldorf · 2003
Herstellung: Service-Druck Kleinherne GmbH, Neuss
Titelgestaltung: M + V Werbeagentur, Willich

Vorwort
Es ist schon eigenartig, daß mehrere, gleiche Schweißnähte (zum Beispiel Stumpfnähte von gleichen
Abmessungen, von gleicher Qualität in bezug auf äußere und innere Unregelmäßigkeiten, mit
gleichen Schweißprozessen und Schweißparametern, an gleichen Werkstoffen sowie von gleicher
Tragfähigkeit bei statischer und schwingender Beanspruchung), in verschiedenen Anwendungsbereichen
eingesetzt, ganz unterschiedlich beim Entwurf der Schweißkonstruktionen berechnet
werden. Der schweißtechnische Fachmann hat in der Praxis oft kleinere Entwürfe von geschweißten
Konstruktionen für seine Aufträge selbst zu erstellen. Nicht immer steht gleich ein ausgebildeter
Schweißkonstrukteur oder gar ein Schweißfachingenieur zur Verfügung. Und auch nicht immer
muß den Entwurf der Schweißkonstruktion eine anerkannte Stelle bestätigen.
Die Vorschriften für den Entwurf, aber auch der Berechnung von Schweißkonstruktionen, behandeln
die Bemessung selbstverständlich nur kurz und meist ohne Erläuterung. Es fehlen auch in den Vorschriften
oft Beispiele, die der Praktiker für eine leichte und schnelle Handhabung benötigt. Dieses
Fachbuch gibt als erstes maßgebliche Hinweise für welche Anwendungsbereiche von Schweißkonstruktionen
aus Stählen der geregelten Bereiche (zum Beispiel Stahlbau und Druckgerätebau) die
jeweiligen Regelwerke obligatorisch sind. Weiterhin gibt es Empfehlungen für die Berechnung der
geschweißten Konstruktionen in den noch nicht geregelten Bereichen (beispielsweise Maschinenbau
und Straßenfahrzeugbau).
Anhand vieler markanter Beispiele erhält der Anfänger die nötige Hilfe, einfache Berechnungen von
Schweißkonstruktionen durchzuführen. Fragen der Festigkeit und der Berechnung in der Schweißtechnik
sind im Schrifttum hinreichend behandelt und in umfangreichen Spezialwerken für konstruktiv
tätige Ingenieure enthalten, jedoch für den Praktiker im Betrieb nicht immer zugänglich und
verständlich. Eine Einführung in die Festigkeitslehre, als Anhang ergänzt, erleichtert die Handhabung
des dem Praktiker nicht immer geläufigen Stoffes. Diese Einführung ist nur sehr kurz gehalten.
Sie enthält Hinweise auf Beanspruchungen wie Kräfte, Momente, Spannungen sowie eine allgemeine
Übersicht der Werkstoffkennwerte (Stähle) für statische und dynamische Beanspruchungen.
Die für die Berechnung maßgeblichen Werkstoffkennwerte der jeweiligen Anwendungsbereiche
sind in den Kapiteln 3, 4 und 5 enthalten. In dem kleinen, gesonderten Kapitel 2 sind Formeln der
Ermittlung von Nennspannungen in Schweißnähten zusammengestellt.
Im Anhang wird Grundsätzliches aus der Festigkeitslehre, die ein umfassendes Lehrgebiet darstellt,
wiederholt, nur einige Grundbegriffe werden erklärt, einige einfache Festigkeitsarten besprochen.
Die Kenntnis des Stoffes gibt dem Leser, der sich bisher nicht oder sehr wenig mit Festigkeitsfragen
beschäftigt hat, die Möglichkeit, leicht den nachstehenden Ausführungen über die Berechnung von
Schweißnähten zu folgen. Vielleicht kann diese kurze einfache Betrachtung der Festigkeitsprobleme
dem versierten Leser als kleine Wiederholung und Erleichterung dienen. Leser, die den Belangen
der allgemeinen Festigkeit sich mehr widmen wollen, werden auf das zahlreich, leicht zu beschaffende
Schrifttum verwiesen.
Die Kapitel 3, 4 und 5 behandeln für den Stahlbau, den Druckgerätebau und den Maschinenbau die
obligatorischen Regelwerke, die maßgeblichen Werkstoffkennwerte für die Bemessung der Schweißverbindungen
und die Festlegungen zu den Qualitätsstufen der Schweißverbindungen wie die Bewertungsgruppen
und die Berechnungsgrundlagen für statische und dynamische Beanspruchung

mit Erläuterungen. Das jeweilige Kernstück dieser Kapitel sind die Berechnungsbeispiele. Sie sind
für den jeweiligen Anwendungsbereich typisch ausgewählt worden. Es werden einfache Schweißverbindungen
und geschweißte Baugruppen behandelt.
Für den Schienenfahrzeugbau wurde in diesem Fachbuch auf Berechnungsbeispiele vorerst verzichtet.
Mit dem Entwurf und der Herstellung von geschweißten Schienenfahrzeugen befaßt sich
DIN 6700 „Schweißen von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen“ mit 6 Teilen. In dieser Norm
sind ausführliche Angaben zu Qualitätsanforderungen der Schweißverbindungen festgelegt. Neue
Berechnungsgrundlagen sind dort noch nicht enthalten. In einer Einführung der Richtlinie 951 „Gütesicherung
von Schweißarbeiten an Schienenfahrzeugen und deren Komponenten“ der DB AG,
gültig seit 1. März 1999, ist in Abschnitt 2 (2) ausgeführt: „... Für die Bemessung gelten die einschlägigen
Regelwerke, u. a. die DS 952, Anhang II und III (Ausgabe 01.01.1977), E DIN EN 12663,
DIN 15018, die Merkblätter DVS 1608, DVS 1612 sowie DVS 2923 und die Vorgaben im Lastenheft.
...“.
Diese Schweißnaht-Berechnungsfibel ist für den Praktiker geschrieben. Vielleicht schaut auch ein
in der Entwurfsarbeit stehender Ingenieur gern hinein, um seine Kenntnisse aufzufrischen. Hier findet
der Anwender die Festlegungen nach den noch geltenden nationalen Regelwerken, Hinweise auf
kommende europäische Normen und bereits geltende Richtlinien. Fachleuten in der Schweißtechnik,
aber auch vielleicht Studenten, die das Berechnen von Schweißverbindungen erlernen wollen,
bietet dieses Fachbuch dazu die Möglichkeit.
Chemnitz und Neuss, im Oktober 1999
Alexis Neumann und Rüdiger Neuhoff
Kurz vor Fertigstellung seines Manuskriptanteils für dieses Fachbuch verstarb im November 1999
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. e.h. Alexis Neumann. 45 Jahre lang hat er mit vielen Fachbeiträgen und
Buchveröffentlichungen die wissenschaftliche Literaturarbeit bereichert, besonders auf dem Gebiet
der Schweißtechnik.
Ich danke Herrn Prof. Neumann für die Mitarbeit an diesem Fachbuch und blicke auf eine anregende
sowie fruchtbare Zusammenarbeit zurück. Ich hoffe, daß es mir gelungen ist, die Arbeiten im Sinne
von Prof. Neumann zu Ende geführt zu haben.
Neuss, im Juni 2003
Rüdiger Neuhoff

1 Einführung und Übersichten [von A. Neumann]
1.1 Kurzübersicht der Belastungsarten
Das vorliegende Fachbuch, eine Schweißnaht-Berechnungsfibel, behandelt in erster Linie die Bemessung
von Schweißnähten von beanspruchten Konstruktionen. Dabei ist festzustellen, daß jede
Konstruktion unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen hat.
Jede Konstruktion hat eine Funktion zu erfüllen. Die Funktionen jeder Konstruktion können von
dem Schema zur Erfüllung technischer Bedürfnisse abgeleitet werden, zum Beispiel:
– Stoffherstellung,
– Stoffbearbeitung und Stoffverarbeitung,
– Automatisierung von Prozessen,
– Information,
– Transport,
– Energieumwandlung.
Für Konstruktionen aus Stählen lassen sich nachstehende markante Funktionen ableiten:
– Kräfte übertragen als Tragwerk; dabei genügend Sicherheit gegen Versagen in bezug auf Bruch,
Verformung (elastisch, plastisch), Verschleiß, Korrosion,
– Stoffe speichern, zum Beispiel als Behälter,
– Stoffe transportieren, beispielsweise als Rohrleitungen.
Eine vorrangige Funktion einer Konstruktion ist das Übertragen von Kräften aller Art als Tragwerk.
Dieses Fachbuch befaßt sich daher speziell mit geschweißten stählernen Tragwerken. Zur Einführung
werden deshalb einige allgemeingültige Hinweise über die Tragfähigkeit gegeben.
Der Entwerfende einer Konstruktion hat stets zwei entgegengesetzt wirkende Kriterien zu beachten:
1. die maximale Erfüllung der Funktion, in diesem Fall der Tragfähigkeit mit ausreichender Sicherheit,
das bedeutet bei der Bemessung die Wahl von möglichst großen Querschnitten mit Werkstoffen
möglichst hoher Festigkeit,
2. die Gewährleistung einer großen Wirtschaftlichkeit, das bedeutet die Wahl möglichst kleiner
Querschnitte, aber mit ausreichenden Sicherheiten, und die Wahl möglichst wirtschaftlicher
Werkstoffe.
Diese sich eigentlich widersprechenden Grundkriterien beim Entwurf einer Konstruktion erfordern,
daß der Entwerfende die eingesetzten Werkstoffe mit den für die Bemessung maßgeblichen Kennwerten
(beziehungsweise Kennwertfunktionen) sowie die einzelnen Einflüsse der Gestaltung, der
Fertigung und der Qualität auf diese Werkstoffkennwerte kennt.
Die Bemessung der einzelnen Querschnitte der Bauteile von Tragwerken erfolgt nach den jeweils
vorliegenden Teilfunktionen. So sind in der Regel nachstehende Nachweise maßgebend:
1

– Festigkeitsnachweis (einschließlich Ermüdungssicherheitsnachweis und Sprödbruchsicherheitsnachweis),
– Stabilitätsnachweis,
– Standsicherheitsnachweis,
– Nachweis der elastischen Verformungen (einschließlich Nachweis von Schwingungen und
Dämpfungen).
Die Bemessung von Tragwerken aller Art in bezug auf das Übertragen von Kräften erfolgt in den
meisten Fällen in Festigkeitsnachweisen. Für die Bestimmung der Querschnitte von beanspruchten
Konstruktionen sind mehrere Werkstoffkennwerte (Festigkeitskennwerte) maßgebend. Diese Werkstoffkennwerte
sind von der Beanspruchungsart abhängig und weisen ein verschiedenartiges Verhalten
auf. Allgemeingültig kann man die Festigkeitsnachweise in 3 Elemente einteilen:
– Kraft- und Verformungsgrößen im Tragwerk (Beanspruchungen),
– Werkstoffkenngrößen (Widerstandsgrößen),
– Sicherheit (rechnerische Sicherheit gegen Versagen).
Das Bemessen von stählernen Tragwerken mit den genannten Werkstoffkennwerten bestimmt deren
wirtschaftlichen Einsatz. Die genaue Kenntnis über das Verhalten dieser Werkstoffkennwerte
(Widerstandsgrößen) bestimmt auch die Art der Gestaltung der Konstruktion.
Die Belastung eines Tragwerks ist der Ausgangspunkt eines Festigkeitsnachweises. Unterschieden
werden die einzelnen Schnittgrößen am Tragwerk:
– Kräfte (zum Beispiel N, V z oder V y ),
– Momente (zum Beispiel M y , M z ).
Spannungen ergeben sich, wenn man diese Schnittkräfte auf die maßgebenden Querschnitte des
Tragwerks bezieht und die entsprechende Verteilung berücksichtigt. Man unterscheidet:
– Normalspannung σ,
– Schubspannung τ.
Die Beanspruchung der einzelnen Querschnitte der Bauteile von Tragwerken mit den oben genannten
Spannungen kann in Abhängigkeit von Zeit und Größe unterschiedlich erfolgen, zum Beispiel:
– statisch (Kurzzeit oder Langzeit),
– dynamisch (schwingend oder schlagartig).
In Abhängigkeit von den Belastungsarten (bezogen auf Kräfte) beziehungsweise den Beanspruchungsarten
(bezogen auf Spannungen) kann man auch die zugehörigen Werkstoffkennwerte (beziehungsweise
Kennwertfunktionen) der Stähle zusammenfassend darstellen. In dieser Einführung
werden keine absoluten Werte für die einzelnen Stähle genannt. Im Anhang A2 ist eine allgemeingültige
kürze Übersicht der Werkstoffkennwerte (Stähle) für die Bemessung von Konstruktionen bei
statischer und dynamischer Beanspruchung zusammengestellt. In den einzelnen Kapiteln 3, 4 und
5 sind ausführliche Angaben zu den maßgeblichen Werkstoffkennwerten gemacht.
Die Kennwerte beziehungsweise Kennwertfunktionen sind außer von den Belastungsarten für die
verschiedenartigen Stähle von einer Reihe weiterer Einflüsse abhängig. Besonderen Einfluß haben
dabei:
– die Temperatur während der Belastung,
– das Medium, in dem die Funktion „Tragfähigkeit“ erfüllt werden soll.
Maßgebend für diese Werkstoffkennwerte sind die verschiedenen Formen des Versagens der Tragwerke.
Hier sind von großer Bedeutung die Probleme des Fließens und besonders die verschiedenen
Arten von Brüchen der Werkstoffe in Abhängigkeit von den Belastungsarten.
2

1.2 Allgemeingültige Berechnungskonzepte und Berechnungsansätze
Berechnungskonzepte
Für die Festigkeitsnachweise haben sich in den letzten Jahren mehrere Konzepte für die Berechnung
(Bemessung) unabhängig voneinander in der Praxis durchgesetzt:
– Nennspannungsnachweis,
– Strukturspannungsnachweis,
– Kerbspannungsnachweis,
– bruchmechanischer Sicherheitsnachweis.
Zur kurzen Einführung sind in Bild 1-1 die Spannungsarten, und zwar die Nennspannung (σ n ), die
Strukturspannung (σ s max ) und die Kerbspannung (σ k max ), am Beispiel einer geschweißten Kehlnaht
dargestellt.
Bild 1-1.
Spannungsarten (Normal-, Struktur- und Kerbspannungen) am Beispiel einer Kehlnaht.
3

Die Normalspannungen in der Schweißnaht und im beeinflußten Querschnitt werden nach vereinbarten
Regeln ermittelt. Örtliche Kerbwirkungen der Schweißverbindungen selbst werden rechnerisch
nicht berücksichtigt. Dies erfolgt in den Abminderungen der zulässigen Spannungen für die
jeweilige Schweißverbindung unter Berücksichtigung der Beanspruchungsart und der in Qualitätsstufen
zugelassenen Imperfektionen (Unregelmäßigkeiten).
Die Strukturspannungen werden an der anrißgefährdeten Stelle bei idealer Schweißnahtgeometrie
bestimmt (hot spot stress). Diese Spannungen berücksichtigen realistisch großräumige Kerbwirkungen,
besonders dort, wo die konstruktiven Kerben von den Kerben der Schweißverbindung
nicht getrennt werden können. Strukturspannungen können ermittelt werden durch Berechnungen
mit „Finiten Elementen“, durch das direkte Messen mit Dehnungsmeßstreifen und durch das
Bestimmen mit parametrischen Formeln.
Die Kerbspannungen sind ermittelte Spannungen im Kerbgrund. Es wird von einer effektiven
Ersatzkerbe oder einem rechnerischen Kerbfaktor ausgegangen und eine relative Bewertung der
geometrischen Größen vorgenommen. Eindeutige Definitionen der Kerbformen sind wegen der
Unregelmäßigkeiten der fertigungsbedingten Kerben oft nicht möglich. Zum Nachweis wird für
geschweißte Stahlkonstruktionen in der FEM-Rechnung („Finite Elemente“-Methode) mit einem
Radius von 1 mm modelliert. Für die Beurteilung von Schweißverbindungen, besonders mit Fehlern
in bezug auf Zäh-, Spröd- und Ermüdungsbruch, hat das Konzept der Bruchmechanik in letzter
Zeit große Bedeutung gewonnen.
Im Vordergrund aller Regelwerke, Standards und der allermeisten Anwendungen der Bemessung von
geschweißten Tragwerken in der Praxis steht das Nennspannungskonzept. Das Nennspannungskonzept
wird deshalb in den nachstehenden Abschnitten zur Berechnung der Tragwerke zugrunde gelegt.
Die Berechnung von ungeschweißten und geschweißten Bauteilen nach den jeweiligen Konzepten,
besonders dem Kerbspannungskonzept, sowie dem bruchmechanischen Sicherheitsnachweis ist in
der Literatur ausführlich erörtert. Besonders von Radaj wurden viele Beispiele behandelt. Für diese
Konzepte ist die exakte Berechnung der Spannungsverteilungen aus den Lastspannungen an allen
maßgeblichen Konstruktionsteilen, einschließlich dazugehöriger Schweißverbindungen, mit der
Methode der „Finiten Elemente“ notwendig.
Natürlich wird der Aufwand des gesamten Entwurfes von einzelnen Baugruppen erheblich größer.
Diese exaktere Dimensionierung führt aber zu besser ausgelasteten Konstruktionen und zu wesentlichen
Werkstoffeinsparungen. Für größere Serien wird dieser Weg sicher der günstigere sein.
Nachstehend wird der ganz einfache Weg der Berechnung mit dem Nennspannungskonzept und mit
vereinfachten Belastungsannahmen erläutert, um auch bei kleineren Stückzahlen und auch in kleineren
und mittleren Betrieben sicher zu dimensionieren.
Berechnungsansätze
• Übersicht
Ein ideeller Verlauf von Spannungsgrößen in der Zeit ist in Bild 1-2 dargestellt.
Die statische Beanspruchung (auch vorwiegend ruhende) wird im Verlauf der Zeit als fast unverändernd
wirkend angenommen.
Wechselt in der Zeit die Spannung an einer Stelle der Konstruktion Größe und/oder Richtung, so
wird diese Beanspruchung als dynamisch bezeichnet. Die einzelnen Beanspruchungsarten sind in
Bild 1-2 für eine jeweils gleichmäßige Beanspruchung veranschaulicht. Man unterscheidet den
Schwell- und den Wechselbereich. In Abhängigkeit der Lastspielzahlen werden Kurzzeitfestigkeit,
Zeitfestigkeit und Dauerfestigkeit unterschieden. Bei einer nicht gleichmäßigen dynamischen
Beanspruchung gilt der Begriff der Betriebsfestigkeit.
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Bild 1-2.
Beanspruchungsarten: statisch – dynamisch.
Bild 1-3.
Beispiele des Schwingfestigkeitsverhaltens.
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Bild 1-3 veranschaulicht diese Begriffe der Schwingfestigkeit (Ermüdungsfestigkeit).
Bild 1-4.
Spannungsverteilung am Beispiel innerer Kerben.
In Bild 1-4 ist vereinfacht nochmals die Spannungsverteilung durch Kerben und in Bild 1-5 bei
Stumpf- und Kehlnähten dargestellt. Nachstehend werden Bemessungen von Schweißverbindungen
mit dem Berechnungskonzept der Nennspannungen erläutert. Die Wirkung der maximalen Spannungen
auf die Tragfähigkeit bei statischer oder dynamischer Beanspruchung wird in den Berechnungsansätzen
erfaßt (siehe hierzu Anhang A2).
• Berechnungsansätze für statische Beanspruchung
Zulässige Spannungen
Der Nachweis nach dem Nennspannungskonzept mit zulässigen Spannungen wird bekanntlich allgemein
durchgeführt:
vorhandene Nennspannung ≤ zulässige Spannung
vorh σ N ≤ zul σ
Der Sicherheitsfaktor (S) wird einheitlich nach den Sicherheitsanforderungen, den Unsicherheiten
in der Ermittlung der Beanspruchungen und nach den Streuungen der Werkstoffkennwerte festgelegt.
Beim Nennspannungsnachweis sind in den zulässigen Spannungen (zul σ) auch noch die Wirkung
konstruktiver Kerben und fertigungstechnische Imperfektionen (Unregelmäßigkeiten) durch
Abminderung der Werkstoffkennwerte berücksichtigt.
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Bild 1-5.
Spannungsverteilungen in Stumpf- und Kehlnähten.
Das Bemessen nach dem Nennspannungskonzept mit zulässigen Spannungen, das zur Zeit am weitesten
verbreitete Berechnungsverfahren, hat naturgemäß mehrere Nachteile in bezug auf die
Genauigkeit der Bewertungsergebnisse. Es findet seine Grenzen beim Bewerten neuer Details und
bei Bauteilen, in denen großräumige Kerbwirkung im Bereich der Schweißverbindung und Kerbwirkung
der Schweißverbindung selbst nicht mehr getrennt werden können.
Teilsicherheiten
In den neuen Darstellungen nach ISO werden die Elemente eines Festigkeitsnachweises klar voneinander
getrennt. Es wird unterschieden zwischen:
– Einwirkungen: Ursachen von Kraft- und Verformungsgrößen im Tragwerk (F).
– Widerstandsgrößen: Widerstand bei elastischen oder plastischen Grenzzuständen (M).
– Sicherheitselementen: Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen γ F und für Widerstandsgrößen
γ M sowie ein Kombinationsbeiwert ψ für die Einwirkungen.
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Beim Festigkeitsnachweis der Teile werden die Einwirkungen auf die übliche Weise ermittelt. Die
so ermittelten charakteristischen Werte F k werden dann mit dem Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkungen
γ F und gegebenenfalls mit dem Kombinationsbeiwert ψ multipliziert. Hieraus entsteht
der Bemessungswert der Einwirkungen F d . Dieser ist mit dem Bemessungswert der jeweiligen
Widerstandsgröße M d zu vergleichen, der durch Teilung des „charakteristischen“ Widerstandskennwertes
M k durch den Teilsicherheitsbeiwert γ M ermittelt wird. Im einfachsten Fall ist dieser „charakteristische“
Widerstand der Werkstoffkennwert. Das bedeutet:
Bemessungswert der Einwirkungen ≤ Bemessungswert der Widerstandsgröße
• Berechnungsansätze für dynamische Beanspruchung
Wie in Anhang A2 erwähnt, sind mehrere Berechnungsansätze für die Bemessung von Bauteilen
und von Schweißverbindungen in der Praxis üblich. In den nachstehend behandelten Regelwerken
und Empfehlungen sind zwei Berechnungsansätze von Bedeutung: der R-Berechnungsansatz und
der ∆σ-Berechnungsansatz.
R-Berechnungsansatz
(R-Spannungsverhältnis, siehe Bild 1-2)
Maßgeblicher Ermüdungsnachweis: max σ N ≤ zul σ D
Die zulässige Nennspannung ist hier abhängig vom Spannungsverhältnis R, von der Lastspielzahl
N und von den Abminderungen der Werkstoffkennwerte durch Kerben (auch Schweißnahtarten).
∆σ-Berechnungsansatz
∆σ = σ max – σ min = σ o – σ u (Spannungen, siehe Bild 1-2)
Maßgeblicher Ermüdungsnachweis: ∆σ N ≤ zul ∆σ
Die zulässige Spannung ist hier abhängig vom ∆σ-Wert der Belastung, von der Lastspielzahl N und
von den Abminderungen der Werkstoffkennwerte durch Kerben (auch Schweißnahtarten). Das
unterschiedliche Verhalten von Schweißnähten, zum Beispiel in bezug auf Art, Belastung und Unregelmäßigkeiten,
wird bei diesem ∆σ-Berechnungsansatz in der Regel berücksichtigt mit einer
Schwingfestigkeitszahl (FAT), ein Schwingfestigkeitswert bei N = 2 Mio., bei R = σ max /σ min = 0, bei
Überlebenswahrscheinlichkeit p ü = 97,5 % und einer Teilsicherheit γ M = 1,0.
• Schlußbetrachtung
In den einzelnen Kapiteln 3, 4 und 5 werden die jeweils verbindlichen beziehungsweise empfohlenen
Berechnungsansätze nochmals mit den dort maßgeblichen Bezeichnungen und den jeweiligen
dazugehörigen Werkstoffkennwerten ausführlich erörtert.
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2 Ermittlung von Nennspannungen in Schweißverbindungen
an Stählen [von A. Neumann]
Im Kapitel 1 sind kurz die üblichen allgemein gültigen Berechnungskonzepte für Schweißverbindungen
erörtert worden. In fast allen Regelwerken steht zur Zeit noch das Berechnungskonzept mit
Nennspannungen im Vordergrund. Die Ermittlung der Nennspannungen für Schweißverbindungen
beruht in den Regelwerken auf gleichen Annahmen. Nur wenige geringe Abweichungen kann man
in den Regelwerken feststellen.
Nachstehend sind diese einheitlichen Berechnungsansätze für Schweißnahtquerschnitten und
Schweißnaht-Nennspannungen zusammengestellt. In den Kapiteln 3 bis 5 wird zur Bemessung von
Schweißverbindungen in den Anwendungsbereichen auf diese Ermittlung von Nennspannungen
Bezug genommen.
2.1 Stumpf- und DHV-Nähte
Stumpfnähte und DHV-Nähte unter Zugbeanspruchung
(Belastung senkrecht zur Naht durch Zugkraft F in [N])
• Stumpfnaht (ohne Endkraterbleche, gleiche Blechdicken, Bild 2-1)
(bei abweichenden Bestimmungen für Stumpfnähte ohne Endkraterbleche sind die jeweiligen Normen
zu beachten)
Schweißnahtlänge: l w = 1 – 2s [mm]
Schweißnahtdicke: a = s [mm]
Schweißnahtfläche: A w = l w ⋅ a [mm 2 ]
Bild 2-1.
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• Stumpfnaht (mit Endkraterblechen, gleiche Blechdicken, Bild 2-2)
Schweißnahtlänge: l w [mm]
Schweißnahtdicke: a = s [mm]
Schweißnahtfläche: A w = l w ⋅ a [mm 2 ]
Bild 2-2.
• Stumpfnaht (ohne Endkraterbleche, ungleiche Blechdicken, Bild 2-3)
(bei abweichenden Bestimmungen für Stumpfnähte ohne Endkraterbleche sind die jeweiligen Normen
zu beachten)
Schweißnahtlänge: l w = 1 – 2s 1 [mm]
Schweißnahtdicke: a = s 1 [mm]
Schweißnahtfläche: A w = l w ⋅ a [mm 2 ]
Bild 2-3.
• DHV-Naht und HV-Naht (ohne Endkraterbleche, Bild 2-4)
Schweißnahtlänge: l w = 1 1 – 2s 1 [mm]
Schweißnahtdicke: a = s 1 [mm]
Schweißnahtfläche: A w = l w ⋅ a [mm 2 ]
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