Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (2024)

Schweißnahtverbindung

Seitenübersicht:

Vorschriften
- Vorschriften für Schweißnahtverbindungen
- Berechnungsgang
Nahtform
- Nahtform
- Nahtform für Steg- und Winkelstöße
- Stoßformen
- Zusatzsymbole für Nahtformen
- Nahtarten
Stumpfnaht
- Schweißnahtdicke Stumpfnaht
- Nahtlänge Stumpfnaht
Kehlnaht
- Schweißnahtdicke Kehlnaht
- Nahtdicke in Abhängigkeit der Bauteildicke
- Nahtlänge Kehlnaht
Werkstückdicke
- Richtwerte für die Werkstückdicke in Abhängigkeit der Nahtform und des Schweißverfahrens
Spannungen Stumpfnaht
- Spannungen in der Stumpfnaht
Spannungen Kehlnaht
- Spannungen in der Kehlnaht
Spannungsberechnung
- Schweißnahtquerschnitt zur Spannungsberechnung im Stahl- und Maschinenbau
- Berechnungsprogramm für Schweißnahtquerschnitte Maschinenbau
- Vergleichsspannung
- Zulässige Spannungen
- Bewertungsgruppen von Schweißnähten
- Schweißnahtbeiwert und zulässige Spannungen für S 235 und S 355
- Anhaltswerte für zulässige Spannungen im Maschinenbau
- Zulässige Spannungen Schiffsbaustähle nach GL
Punktschweißverbindung
- Spannungen in der Punktschweißverbindung
- Anhaltswerte für zul. Spannungen Punktschweißverbindungen im Maschinenbau


Vorschriften für Schweißnahtverbindungen


Verschiedene technische Regelwerke sind bei der Gestaltung und Berechnung von Schweißverbindungen je nach Anwendung zu beachten.

Maschinenbau

Im Maschinenbau gibt es keine Vorschriften für die Schweißnahtberechnung.
Es sollten jedoch die anderen vorhandenen Regelwerke berücksichtigt werden.

Stahlbau

Im Stahlbau wurde bisher der Spannungsnachweis nach DIN 18 800 durchgeführt.
Seit 2012 ist für den Stahlbau die Bemessung nach Eurocode 3 bzw. DIN EN 1993 durchzuführen.
Die bisherige und neue Berechnungsweise wird hier aufgeführt.
Bei der Berechnung nach Eurocode 3 gibt es die beiden Berechnungsverfahren, richtungsbezogenes und vereinfachtes Verfahren.
Das richtungsbezogene Verfahren ist aufwändiger, aber es werden meist günstigere Ergebnisse erzielt (ca. 10%).

Geschweißte Tragwerke im Kranbau

Vorschriften für die Berechnung ist die DIN 15 018, T1 und T2.
Bei diesem Regelwerk werden die statischen und dynamischen Lasten berücksichtigt unter der Schwere des Betriebs sowie der täglichen Einsatzdauer.
Dieses Regelwerk wird hier nicht beschrieben.

Druckbehälterbau

Der Spannungsnachweis erfolgt nach der Druckbehälter-Verordnung, AD-Merkblätter, TRD-Regeln. Die Belastungen sind überwiegend ruhend meistens bei erhöhter Temperatur und Druck.
Dieses Regelwerk wird hier nicht beschrieben.


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Berechnungsgang

Berechnungsgang

- Ermittlung der größten auftretenden Belastungen (Kräfte und Momente)
- Berechnung der Nennspannung, für jede Belastungsart einzeln für Bauteil und Naht.
- Berechnung der Vergleichsspannung aus der Belastungskombination, soweit es sinnvoll ist für Bauteil und Naht.
- Spannungsnachweis, auftretende Spannungen kleiner zulässige Spannungen.
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Nahtformen

Nahtformen

Darstellung der verschiedenen Nahtformen und ihre Symbole.


Nahtform Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (2) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (3) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (4)
Bezeichnung I-Naht V-Naht HV-Naht
Symbol Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (5) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (6) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (7)
Nahtform Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (8) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (9) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (10)
Bezeichnung Y-Naht HY-Naht UV-Naht
Symbol Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (11) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (12) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (13)
Nahtform Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (14) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (15) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (16)
Bezeichnung DV (X)-Naht DHV (K)-Naht U-Naht
Symbol Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (17) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (18) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (19)
Nahtform Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (20) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (21) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (22)
Bezeichnung HU (J)-Naht DU - Naht DHU - Naht
Symbol Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (23) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (24) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (25)

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Nahtform für Steg- und Winkelstöße


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (26) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (27) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (28)
I-Naht Flachkehlnaht Doppelkehlnaht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (29) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (30) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (31)
Wölbkehlnaht Hohlkehlnaht HV-Naht
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Stoßformen

Verschiedene Stoßformen der Schweißnähte.


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (32) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (33) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (34) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (35)
Stumpfstoß Überlappungsstoß Laschenstoß Stegstoß
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (36) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (37) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (38) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (39)
Schrägstoß Eckstoß Kreuzstoß Mehrblechstoß

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Zusatzsymbole für Nahtformen


flach Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (40) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (41) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (42) gewölbt - konvex Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (43) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (44) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (45)
hohl - konkav Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (46) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (47) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (48) Nahtübergang kerbfrei Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (49) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (50) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (51)

[ ] DIN EN 22553

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Nahtarten

Nahtarten für die verschiedenen Schweißnahtverbindungen.


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (52) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (53)
Ecknaht Flankennaht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (54) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (55)
Stirnnaht Lochnaht

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Stumpfnaht

Schweißnahtdicke

Bei Stumpfnähten wird die rechnerische Schweißnahtdicke a meistens gleich der Bauteildicke t gesetzt. Die meistens vorhandene Nahtüberhöhung bleibt dabei unberücksichtigt.
Bei unterschiedlichen Blechdicken ist die kleinere maßgebend.
Wird eine Naht nicht völlig durchgeschweißt, so darf nur die tatsächlich erreichte Nahtdicke in die Berechnung eingesetzt werden.


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (56)

Bördelnaht

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (57)

durchgeschweißte V-Naht

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (58)

nicht durchgeschweißte V-Naht

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (59)

Bleche verschiedener Dicke

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (60)

Zentrischer Stoß
α < 14°


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Nahtlänge Stumpfnaht

Rechnerische Nahtlänge mit und ohne Endkrater.


Schweißnahtlänge mit Endkrater
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (61)
Schweißnahtlänge ohne Endkrater
oder mit Vorsatzstück
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (62)
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (63)
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (64)

L = Nahtlänge (mm)
a = Schweißnahtdicke (mm)
b = Bauteilbreite(mm)
Bei Rundumschweißung kein Endkraterabzug


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Kehlnaht

Schweißnahtdicke

Bei Kehlnähten ist die Nahtdicke a gleich der bis zum theoretischen Wurzelpunkt gemessenen Höhe des einschreibbaren gleichschenkligen Dreiecks ABC.


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (65)
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (66)

Kehl­naht flach

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (67)

Wölb­naht

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (68)

Hohl­naht

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (69)

Ungleich­schenklige Kehlnaht
a=0,5*√2*z2 wenn Z1 > Z2


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Nahtdicke in Abhängigkeit der Bauteildicke

Um ein Missverhältnis von Nahtquerschnitt und verbundenen Querschnittsteilen zu vermeiden, müssen bei Bauteildicken t ≥ 3 mm folgende Grenzwerte bei Kehlnäthen eingehalten werden:


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (70)
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (71)

a = Nahtdicke (mm)
tmin = minimale Bauteildicke (mm)
tmax = maximale Bauteildicke (mm)

a = Nahtdicke (mm)
tmin = minimale Bauteildicke (mm)
tmax = maximale Bauteildicke (mm)

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Nahtlänge Kehlnaht

Die rechnerische Länge L einer Schweißnaht ist ihre geometrische Länge.
Für Kehlnähte ist sie die Länge der Wurzellinie.
Krater, Nahtanfänge und Nahtenden, die die verlangte Nahtdicke nicht erreichen, zählen nicht zur Nahtlänge.


Kehl­naht­länge bei Direkt­anschluss
L > 6 * a bzw. min. 30 mm
L < 150 * a
L = Nahtlänge (mm)
a = Schweißnahtdicke (mm)
2 Flanken­kehl­nähte
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (72)
L = l1 * 2
1 Stirn­kehl­naht
2 Flanken­kehl­nähte
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (73)
L = l1 * 2 + b
umlauf­ende Kehl­naht
kurze Flanke nahe der Schwerachse
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (74)
L = l2 * 2 + b * 2
umlauf­ende Kehlnaht
lange Flanke nahe der Schwerachse
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (75)
L = l1 + l2 + b * 2

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Richtwert für die Werkstückdicke in Abhängigkeit der Nahtform und des Schweißverfahrens

Die in der Tabelle aufgeführten Bauteildicken sind Näherungswerte.


Schweißverfahren
G WIG
E
MIG
MAG
UP - PA UP - PC
Nahtform Werkstückdicke (mm)
I - Naht ... 4 ... 8 1,5 ... 30 6 ... 10
V - Naht 3 ... 10 3 ... 40 4 ... 20 -
Y - Naht - ... 10 14 ... 30 -
U - Naht - > 10 > 30 -
HV - Naht - 3 ... 40 - 10 ... 20
DV - Naht - > 10 - -
2/3 DV - Naht - > 10 10 ... 50 -
DHV - Naht - > 10 - -
DU - Naht - > 30 > 50 -
U - Naht auf
V - Wurzel
- > 12 - -

G = Gasschweißen
WIG = Wolfram-Intergas-Schweißen
E = Lichtbogenhandschweißen
MIG = Metall-Intergas-Schweißen
MAG = Metall-Aktivgas-Schweißen
UP-PA = Unter-Pulver-Schweißen - waagerechtes Schweißen von Stumpf- und Kehlnähten
UP-PC = Unter-Pulver-Schweißen - waagrechtes Schweißen an senkrechter Wand


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Spannungen Stumpfnaht

Spannungen in der Stumpfnaht

Die Schweißnahtnennspannungen werden aus den Belastungen nach den Regeln der allgemeinen Festigkeitslehre ermittelt, mit teilweise vereinfachten Annahmen.
Dynamische Lasten werden durch Stoßfaktoren und Schwingbeiwerte (Betriebsfaktoren) berücksichtigt.
In manchen Regelwerken werden auch abweichende Gleichungen verwendet.
Die Schweißnahtnennspannungen werden aus den Belastungen nach den Regeln der elementaren Festigkeitslehre ermittelt. Dabei werden bewusst vereinfachende Annahmen getroffen.
Stoßhafte auftretende Lasten sind durch Stoßfaktoren und Schwingbeiwerte (Betriebsfaktoren) zu berücksichtigen.
Zum Teil sind die Lastannahmen und die anzuwendenden Gleichungen in Regelwerken festgelegt.


Spannungs­arten Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (76) σ ⊥ = Normal­spannung quer zur Naht­richtung
τ || = Schub­spannung in Naht­richtung
Zug
Normal­kraft
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (77) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (78)
Biege­spannung
hochkant
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (79) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (80)
Biege­spannung
flachkant
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (81) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (82)
Scher­spannung
Fq parallel zur Naht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (83) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (84)
Torsionsspannung Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (85) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (86)

b = L - 2 * a (bei Berücksichtigung der Endkrater)

b/a 1 1,5 2 3 4 6 8 10 ∞
c 0,208 0,231 0,246 0,267 0,282 0,299 0,307 0,312 0,333

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Spannungen Kehlnaht

Spannungen in der Kehlnaht

Die Schweißnahtnennspannungen werden aus den Belastungen nach den Regeln der allgemeinen Festigkeitslehre ermittelt, mit teilweise vereinfachten Annahmen.
Dynamische Lasten werden durch Stoßfaktoren und Schwingbeiwerte (Betriebsfaktoren) berücksichtigt.
In manchen Regelwerken werden auch abweichende Gleichungen verwendet.
Die Schweißnahtnennspannungen werden aus den Belastungen nach den Regeln der elementaren Festigkeitslehre ermittelt. Dabei werden bewusst vereinfachende Annahmen getroffen.
Stoßhafte auftretende Lasten sind durch Stoßfaktoren und Schwingbeiwerte (Betriebsfaktoren) zu berücksichtigen.
Zum Teil sind die Lastannahmen und die anzuwendenden Gleichungen in Regelwerken festgelegt.


Spannungsarten Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (87) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (88)
Zug- Druckkraft am Steg Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (89) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (90)
Schubkraft längs der Naht
Flankenkehlnaht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (91) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (92)
Schubkraft quer zur Naht
Stirnkehlnaht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (93) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (94)
Biegemoment senkrecht zum Steg Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (95) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (96)
Biegemoment zum Steg
parallel zur Naht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (97) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (98)
Torsionsmoment Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (99) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (100)

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Spannungsberechnung

Schweißnahtquerschnitt zur Spannungsberechnung im Stahl- und Maschinenbau

Die Schweißnahtquerschnitte zur Berechnung der Schweißnahtspannung werden im Stahlbau nach DIN 18800 und im Maschinenbau teilweise unterschiedlich ermittelt.
- Stahlbau DIN 18800 - Die Mittellinie der Schweißnaht wird auf die Nahtwurzel gelegt. Scherspannungen quer zur Nahtrichtung werden nicht berücksichtigt.
- Stahlbau Eurocode 3 - Beim richtungsbezogenen Verfahren werden die Beanspruchungen auf die Fläche der Seitenhalbierenden des Kehlnahtdreiecks bezogen.
- Maschinenbau - Als Mittellinie der Schweißnaht wird die tatsächliche Schwerachse der Naht genommen.


Trägheitsmoment bei Biegemoment
senkrecht zum Steg
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (101)

•Nahtwurzel

Maschinenbau
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (102)

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (103)

Stahlbau DIN 18800
Die Nahtmittellinie ist auf die Nahtwurzel zu legen


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (104) Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (105)
Trägheitsmoment bei Biegemoment
parallel zur Naht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (106) Bei Maschinenbau und Stahlbau DIN 18800 gleich.
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (107)
Scherquerschnitt
bei Belastung längs und quer zur Naht
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (108) Bei Maschinenbau und Stahlbau DIN 18800gleich.
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (109)

Nur Maschinenbau, wird im Stahlbau nicht berücksichtigt
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (110)


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Berechnungsprogramm für Schweißnahtquerschnitte Maschinenbau

Bei dem Berechnungsprogramm wird die Mittellinie in der Schwerachs der Schweißnaht angenommen, wie bei der Berechnungsmethode Maschinenbau.

Berechnungsprogramm



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Vergleichsspannung

Aus den einzelnen Spannungen ist die Vergleichsspannung zu ermitteln, die mit der zul. Spannung zu vergleichen ist.


Vergleichsspannung
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (112)
Normalspannungen quer zur Nahtrichtung
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (113)
Scherspannung in Nahtrichtung
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (114)

σ v = Vergleichsspannung (N/mm²)
σ ⊥ = Normalspannung senkrecht zur Naht (N/mm²)
τ ⊥ = Scherspannung senkrecht zur Naht (N/mm²)
τ || = Scherspannung parallel zur Naht (N/mm²)
σ ⊥ Zug = Normalspannung durch Zugbelastung (N/mm²)
σ ⊥ Druck = Normalspannung durch Druckbelastung (N/mm²)
σ ⊥ Biegung = Normalspannung durch Biegebelastung (N/mm²)
τ || Scherung = Scherspannung parallel zur Naht (N/mm²)
τ || Torsion = Scherspannung durch Torsionsbelastung(N/mm²)

σ v = Vergleichsspannung (N/mm²)
σ ⊥ = Normalspannung senkrecht zur Naht (N/mm²)
τ ⊥ = Scherspannung senkrecht zur Naht (N/mm²)
τ || = Scherspannung parallel zur Naht (N/mm²)
σ ⊥ Zug = Normalspannung durch Zugbelastung (N/mm²)
σ ⊥ Druck = Normalspannung durch Druckbelastung (N/mm²)
σ ⊥ Biegung = Normalspannung durch Biegebelastung (N/mm²)
τ || Scherung = Scherspannung parallel zur Naht (N/mm²)
τ || Torsion = Scherspannung durch Torsionsbelastung(N/mm²)

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Zulässige Spannungen

Für die zulässige Spannung in der Schweißnaht ist der Festigkeitswert des Bauteils maßgebend.
Die zulässige Spannung der Schweißnaht berechnet sich aus der Streckgrenze und dem Schweißnaht- und Materialbeiwert.


Sicherheitsfaktoren bei Belastungsannahmen:

Ständige Belastung : S = 1,3
Veränderliche Belastung : S = 1,5

Sicherheitsfaktor für Werkstoffunsicherheiten:

γ M = 1,1 - bei abgesicherten Werkstoffwerten

Zul. Spannung:

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (115)

Forderung:

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (116)

σ w = zulässige Spannung (N/mm²)
α w = Schweißnahtbeiwert (-) - siehe Tabelle unten
R e = Streckgrenze Bauteil (N/mm²)
γ M = Materialbeiwert (-)
σ v = Vergleichsspannung (N/mm²)

σ w = zulässige Spannung (N/mm²)
α w = Schweißnahtbeiwert (-) - siehe Tabelle unten
R e = Streckgrenze Bauteil (N/mm²)
γ M = Materialbeiwert (-)
σ v = Vergleichsspannung (N/mm²)

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Bewertungsgruppen von Schweißnähten

Zur Schweißnahtbeurteilung und Qualitätssicherung werden die Schweißnähte in Bewertungsgruppen eingeteilt.
Die Bewertungsgruppen dienen zur einheitlichen Bewertung der Schweißverbindung sowie zur Qualitätssicherung.
Ohne Unterscheidung nach Nahtart werden die Unregelmäßigkeiten an Schweißverbindungen in drei Bewertungsgruppen festgelegt:
- B hoch z. B. dynamisch beanspruchte Schweißnähte, hoch beanspruchte Bauteile
- C mittel z. B. mittlere Schwingbeanspruchung, Rahmen, Gehäuse
- D niedrig z. B. überdimensionierte Bauteile, Gestelle
Die Einteilung der Unregelmäßigkeiten erfolgt in sechs Gruppen: 1 - Risse, 2 - Hohlräume, 3 - feste Einschlüsse, 4 - Durchschweißung, 5 - Form- und Maßabweichungen, 6 - sonstige Unregelmäßigkeiten (siehe DIN EN ISO 6520-1).
Je nach Verwendungszweck ist das Bauteil einer Bewertungsgruppe zu zuordnen, dabei sind z. B. die Beanspruchungsart (dynamisch oder statisch), konstruktive Verhältnisse oder Betriebsbedingungen zu berücksichtigen.


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Schweißnahtbeiwert und zulässige Spannungen für S 235 und S 355 nach DIN 18800


Nahtart Nahtgüte Belastung α w - (σ w)
S 235 S 355
durchgeschweißte Nähte alle Nahtgüten Druck 1,0 (218) 1,0 (327)
Nahtgüte nachgewiesen Zug
Nahtgüte nicht nachgewiesen 0,95 (207) 0,8 (262)
nicht durchgehende Nähte alle Nahtgüten Druck - Zug
alle Nahtarten Schub


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Anhaltswerte für zulässige Spannungen im Maschinenbau


Nahtart Spannungsart Bewertungsgruppe Lastfall
ruhend schwellend wechselnd
Bauteilwerkstoff
S235 S355 S235 S355 S235 S335
Stumpfnaht mit Gegenlage Zug, Druck, Biegung B 160 220 110 130 55 65
C 130 175 85 105 45 50
D 110 155 75 90 40 45
Schub B 100 140 70 80 35 40
C 80 110 55 65 30 32
D 70 100 50 55 25 28
Stumpfnaht ohne Gegenlage Zug, Druck, Biegung B 140 180 95 100 45 50
C 110 145 75 80 35 40
D 100 125 65 70 32 35
Schub B 90 110 60 70 30 35
C 70 85 50 55 25 30
D 60 75 40 50 20 25
Flachkehlnaht jede B 90 110 60 70 30 35
C 70 85 50 55 25 30
D 60 75 40 50 20 25
Hohlkehlnaht jede B 120 150 75 90 40 45
C 95 120 60 70 30 35
D 85 100 50 60 25 30
Doppel-Flachkehlnaht,
umlaufende Kehlnaht
jede B 140 190 90 120 50 55
C 110 150 70 95 40 45
D 100 130 60 85 35 40

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Zulässige Spannungen Schiffsbaustähle nach GL [1]

Die folgende Tabelle enthält die zulässigen Schweißnahtspannungen für Schiffbaustähle.
An Hand dieser Angaben, hat man einen Anhaltspunkt, für die zul. Schweißnahtspannung für Stähle, die nicht in der DIN 18800 aufgeführt sind.


Werkstoff Werkstoff Werkstoff Nr. Streck­grenze
Re (N/mm²)
Zulässige Spannung
σ v (N/mm²)
Normal­fester Schiffs­baustahl GL-A/B/D/E 235 115
Höher­feste Schiffs­baustähle GL-A/D/E/F 32 315 145
GL-A/D/E/F 36 355 160
GL-A/D/E/F 40 390 175
Hoch­feste Stähle S 460 460 200
S 690 685 290
Nicht­rostende auste­nitische
und auste­nitische-­ferritisch
Stähle
X2CrNi19-11 1.4306 180 110
X 2 CrNiMo 17 12 2 1.4404 190
X 2 CrNiMo 18 14 3 1.4435 190
X 2 CrNiMo 18 15 4 1.4438 195
X 6 CrNiTi 18 10 1.4541 205
X 6 CrNiMoTi 17 12 2 1.4571 215
X 2 CrNiMoN 17 11 1.4406 280 130
X 2 CrNiMoN 17 13 1.4429 295
X 2 CrNiMoN 17 13 1.4439 285
X 2 CrNiMoN 22 5 3 1.4462 480 205
Alu­minium­legierungen Al Mg 3 80 (1 35
Al Mg 4,5 Mn 0,7 125 (1 56
Al Mg Si 65 (2 30
Al Si Mg Mn 110 (2 45

[ ] Germanischer Llody I - Teil 1 - Kapitel 1 - Abschnitt 19C - Schweißverbindungen


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Punktschweißverbindung

Bei vorwiegend ruhend belastete Verbindungen im Stahlhochbau wird die Berechnung im Prinzip wie bei Nietverbindungen durchgeführt. Zur Vereinfachung stellt man sich den Schweißpunkt als einen auf Abscheren und Lochleibungsdruck beanspruchten Bolzen mit dem rechnerischen Durchmesser d vor.


Schweißpunkt-Durchmesser

Rechnerischer Schweißpunkt-Durchmesser in Abhängigkeit der Bauteildicke


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (117)

dmax = rechnerischer Schweißpunkt-Durchmesser (mm)
tmin = kleinste Blechdicke (mm)

tmin 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0
dmax 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0

dmax = rechnerischer Schweißpunkt-Durchmesser (mm)
tmin = kleinste Blechdicke (mm)

tmin 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0
dmax 5,0 6,0 8,0 10,0 12,0

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Scherspannungen in der Schweißpunktverbindung

Scherspannungen in der Schweißpunktverbindung für ein- und zweischnitte Verbindungen.


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (118)

Einschnittige Verbindung
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (119)

Zweischnittige Verbindung
Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (120)

τw = Scherspannung (N/mm²)
F = Scherkraft (N)
n = Anzahl Schweißpunkte (-)
m = Schnittigkeit der Verbindung (-)
A = Scherquerschnitt (mm²)
τw zul = zul. Scherspannung (N/mm²)
Re = Streckgrenze Bauteilwerkstoff (N/mm²)
γM = Teilsicherheitsbeiwert (-) = 1,1

τw = Scherspannung (N/mm²)
F = Scherkraft (N)
n = Anzahl Schweißpunkte (-)
m = Schnittigkeit der Verbindung (-)
A = Scherquerschnitt (mm²)
τw zul = zul. Scherspannung (N/mm²)
Re = Streckgrenze Bauteilwerkstoff (N/mm²)
γM = Teilsicherheitsbeiwert (-) = 1,1

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Lochleibungsdruck in der Schweißpunktverbindung


Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (121)

σwl = Lochleibungsdruck (N/mm²)
F = Scherkraft (N)
n = Anzahl Schweißpunkte (-)
dmax = rechnerischer Schweißpunkt-Durchmesser (mm)
tmin = kleinere Dicke der Bauteile (mm)
bei zweischnittiger Verbindung sind die Dicken beider Außenteile zu einer zusammenzufassen
σwl zul = zulässige Lochleibungsspannung (N/mm2)
– einschnittige Verbindung: 1,8 * Re / γM
– zweischnittige Verbindung: 2,5 * Re / γM
Re = Streckgrenze Bauteilwerkstoff (N/mm²)
γM = Teilsicherheitsbeiwert (-) = 1,1

σwl = Lochleibungsdruck (N/mm²)
F = Scherkraft (N)
n = Anzahl Schweißpunkte (-)
dmax = rechnerischer Schweißpunkt-Durchmesser (mm)
tmin = kleinere Dicke der Bauteile (mm)
bei zweischnittiger Verbindung sind die Dicken beider Außenteile zu einer zusammenzufassen
σwl zul = zulässige Lochleibungsspannung (N/mm2)
– einschnittige Verbindung: 1,8 * Re / γM
– zweischnittige Verbindung: 2,5 * Re / γM
Re = Streckgrenze Bauteilwerkstoff (N/mm²)
γM = Teilsicherheitsbeiwert (-) = 1,1

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Zul. Spannungen für Punktschweißverbindungen [1]

Anhaltswerte für die zulässige Spannung von Punktschweißverbindungen im Maschinenbau.


Werkstoff-Zugfestigkeit Rm (N/mm²) 250 300 350 400 450 500 550 600
zulässige Spannung Punktschweißverbindungen (N/mm²)
τw - ruhend 60 75 90 100 110 125 135 150
τw - schwellend 40 50 55 65 70 80 90 95
τw - wechselnd 20 25 30 35 35 40 45 50
σwl - einschnittig - ruhend 165 200 235 265 300 335 365 400
σwl - einschnittig - schwellend 110 130 150 175 195 215 240 260
σwl - einschnittig - wechselnd 55 65 75 90 100 110 120 130
σwl - zweischnittig - ruhend 275 335 390 445 500 555 610 665
σwl - zweischnittig - schwellend 180 215 250 285 320 355 390 425
σwl - zweischnittig - wechselnd 90 110 125 145 160 180 195 215

Berechnung und Auslegung einer Schweißnahtverbindung (2024)
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Introduction: My name is Fredrick Kertzmann, I am a gleaming, encouraging, inexpensive, thankful, tender, quaint, precious person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.