Norm-Prüfung von Schweißnähten (EN)

Kehlnähte werden gemäß EN 1993-1-8 nachgewiesen. Die Festigkeit von Stumpfnähten wird als gleich dem Grundwerkstoff angenommen und wird nicht nachgewiesen.

Kehlnähte

Bemessungswiderstand

Die plastische Umlagerung in Schweißnähten wird verwendet, um Spannungssingularitäten in Schweißnahtelementen automatisch zu vermeiden und die Spannung entlang der Schweißnahtlänge weiter umzuverteilen. Die Festigkeit der Schweißnaht entspricht annähernd der Handrechnung, und die Spannung wird bei komplizierten Problemstellungen wie dem Anschweißen an einen unversteiften Flansch korrekt verteilt (EN 1993-1-8 – Abschn. 4.10). Die Spannung im Schweißnahtquerschnitt einer Kehlnaht wird gemäß EN 1993-1-8 Abschn. 4.5.3 bestimmt. Die Spannungen werden aus den Spannungen im Schweißnahtelement berechnet. Das Biegemoment um die Längsachse der Schweißnaht 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

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

wobei:

• σ_w,Ed – äquivalente Spannung in der Schweißnaht
• σ_w,Rd – Widerstand der Schweißnaht
• β_w – Korrelationsbeiwert (EN 1993-1-8 – Tabelle 4.1)
• f_u – Zugfestigkeit, gewählt als die kleinere der beiden verbundenen Grundwerkstoffe oder gemäß dem vom Benutzer gewählten Werkstoff
• γ_M2 – Sicherheitsbeiwert (EN 1993-1-8 – Tabelle 2.1; editierbar in Code setup)
• σ_┴, τ_┴, τ_‖ – Spannungen in der Schweißnaht gemäß der Abbildung unten:

Alle für den Nachweis erforderlichen Werte werden in Tabellen ausgegeben. Ut ist die Ausnutzung des am stärksten beanspruchten Elements. Da die plastische Umlagerung der Spannung in der Schweißnaht verwendet wird, ist dies die maßgebende Ausnutzung. Utc liefert Informationen zur Ausnutzung entlang der Schweißnahtlänge. Es handelt sich um das Verhältnis der tatsächlichen Spannung an allen Elementen der Schweißnaht zum Bemessungswiderstand der Spannung über die gesamte Länge der Schweißnaht.

Das Diagramm der äquivalenten Spannung in der Schweißnaht zeigt 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 definiert werden. Für Stumpfnähte wird von einer vollständigen Durchschweißung ausgegangen, weshalb solche Nähte nicht nachgewiesen werden.

Konstruktive Durchbildung

Die Mindestblechdicke von geschweißten Verbindungen wird gemäß EN 1993-1-8 – 4.1(1) überprüft:

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

Die maximale Schweißnahtdicke von Kehlnähten wird für parallele Bleche überprüft. Es wird ein Fehler ausgegeben, wenn eine solche Schweißnaht aufgrund geometrischer Randbedingungen nicht ausführbar ist.

Die minimale Schweißnahtdicke von Kehlnähten sollte gemäß EN 1993-1-8 – 4.5.2(2) mindestens 3 mm betragen. Ein Fehler wird ausgegeben, wenn diese Anforderung nicht erfüllt ist.

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

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

wobei:

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

Ein Hinweis wird ausgegeben, wenn die Schweißnahtdicke kleiner ist als die Anforderung für die Mindestduktilität geschweißter Verbindungen gemäß FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Diese Anforderung wird für beidseitige Kehlnähte wie folgt überprüft:

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

wobei:

• $a$ – Schweißnahtdicke
• $t$ – Dicke des am Rand angeschlossenen Blechs 
• $\beta_w$ – Korrelationsbeiwert der Schweißnaht 
• $\gamma_{M2}$ – Sicherheitsbeiwert für Schrauben und Schweißnähte; editierbar in Code setup
• $f_y$ – Streckgrenze des Blechs
• $f_u$ – Zugfestigkeit der Schweißnaht
• $\gamma_{M0}$ – Sicherheitsbeiwert für Bleche; editierbar in Code setup

Die Schweißnahtdicke für einseitige Kehlnähte ist doppelt so groß wie die für beidseitige Kehlnähte.