Normnachweis von Schweißnähten (EN)

Kehlnähte werden nach EN 1993-1-8 nachgewiesen. Die Festigkeit von Stumpfnähten wird als gleich der des Grundwerkstoffs angenommen und nicht nachgewiesen.

Kehlnähte

Bemessungswiderstand

Die plastische Umlagerung in Schweißnähten wird verwendet, um Spannungsspitzen (Singularitäten) in den Nahtelementen automatisch zu vermeiden und die Spannung weiter entlang der Nahtlänge umzulagern. Die Festigkeit der Naht entspricht näherungsweise der Handrechnung, und die Spannung wird auch bei komplexen Fragestellungen wie dem Anschweißen an einen unausgesteiften Flansch korrekt verteilt (EN 1993-1-8 – Kap. 4.10). Die Spannung im Kehlnahtquerschnitt wird nach EN 1993-1-8, Kap. 4.5.3 ermittelt. Die Spannungen werden aus den Spannungen im Nahtelement berechnet. Das Biegemoment um die Nahtlängsachse wird nicht berücksichtigt.

$$\sigma_{w,Ed}=\sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \left ( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 \right )}$$

$$\sigma_{w,Rd} = \frac{f_u}{\beta_w \gamma_{M2}}$$

Ausnutzung der Schweißnaht

$$U_t = \max \left\{ \frac{\sigma_{{w,Ed}}}{\sigma_{w,Rd}}, \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 f_u / {\gamma_{M2}}} \right\}$$

mit:

• σ_w,Ed – Vergleichsspannung in der Schweißnaht
• σ_w,Rd – Widerstand der Schweißnaht
• β_w – Korrelationsbeiwert (EN 1993-1-8 – Tabelle 4.1)
• f_u – Zugfestigkeit, gewählt als der kleinere Wert der beiden angeschlossenen Grundwerkstoffe oder gemäß dem vom Benutzer gewählten Werkstoff
• γ_M2 – Teilsicherheitsbeiwert (EN 1993-1-8 – Tabelle 2.1; in den Normeinstellungen editierbar)
• σ_┴, τ_┴, τ_‖ – Spannungen in der Schweißnaht gemäß der folgenden Abbildung:

Alle für den Nachweis erforderlichen Werte werden in Tabellen ausgegeben. Ut ist die Ausnutzung des am höchsten beanspruchten Elements. Da die plastische Umlagerung der Spannung in der Schweißnaht verwendet wird, ist dies die maßgebende Ausnutzung. Utc gibt Auskunft über die Ausnutzung entlang der Nahtlänge. Sie ist das Verhältnis der tatsächlichen Spannung in allen Elementen der Schweißnaht zum Bemessungswiderstand der Spannung über die gesamte Nahtlänge.

Das Diagramm der Vergleichsspannung in der Schweißnaht zeigt die folgende Spannung:

$$\sigma = \max \left \{ \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 \beta_w}, \, \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2}  \right \}$$

Stumpfnähte

Schweißnähte können als Stumpfnähte festgelegt werden. Für Stumpfnähte wird eine vollständige Durchschweißung angenommen, daher werden solche Nähte nicht nachgewiesen.

Konstruktive Durchbildung

Die Mindestblechdicke geschweißter Verbindungen wird nach EN 1993-1-8 – 4.1(1) geprüft:

• Bei Hohlprofilen muss die Blechdicke mindestens 2,5 mm betragen
• Bei anderen Blechen muss die Blechdicke mindestens 4 mm betragen

Die maximale Nahtdicke von Kehlnähten wird für parallele Bleche geprüft. Es wird ein Fehler ausgegeben, da eine solche Naht aufgrund geometrischer Randbedingungen nicht ausführbar ist.

Die Mindestnahtdicke von Kehlnähten muss nach EN 1993-1-8 – 4.5.2(2) mindestens 3 mm betragen. Wird diese Anforderung nicht erfüllt, wird ein Fehler ausgegeben.

Eine Warnung wird ausgegeben, wenn die Nahtdicke größer ist als die Anforderung in DIN EN 1993-1-8 – NA zu 4.5.2:

$$a \le \sqrt{t_{max}}-0.5$$

mit:

• $a$ – Nahtdicke
• $t_{max}$ – Dicke des dickeren angeschlossenen Blechs 
• Die Einheiten müssen in [mm] angegeben werden

Eine Information wird ausgegeben, wenn die Nahtdicke kleiner ist als die Anforderung an die Mindestduktilität geschweißter Verbindungen in FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Diese Anforderung wird für beidseitige Kehlnähte wie folgt geprüft:

$$a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right\}$$

mit:

• $a$ – Nahtdicke
• $t$ – Dicke des an der Kante angeschlossenen Blechs
• $\beta_w$ – Korrelationsbeiwert der Schweißnaht 
• $\gamma_{M2}$ – Teilsicherheitsbeiwert für Schrauben und Schweißnähte; in den Normeinstellungen editierbar
• $f_y$ – Streckgrenze des Blechs
• $f_u$ – Zugfestigkeit der Schweißnaht
• $\gamma_{M0}$ – Teilsicherheitsbeiwert für Bleche; in den Normeinstellungen editierbar

Die Nahtdicke einer einseitigen Kehlnaht ist doppelt so groß wie die einer beidseitigen Kehlnaht.