Beanspruchung der Halskehlnähte
Die Halskehlnähte von geschweißten I-Profilen oder die Flankenkehlnähte von geschweißten Kastenträgern werden bei Biegung des Trägers durch eine Schubkraft parallel zur Schweißnahtachse beansprucht. Ursache dieser Längsschubkraft ist, dass die Schweißnähte die Verschiebung der Gurte und des Steges gegeneinander verhindern. Nur so kann der Querschnitt als ein zusammengesetzter Querschnitt wirken.
Die in der Schweißnaht resultierende Schubspannung kann aus dem, Querkraftverlauf bestimmt werden. Hierzu wird die folgende Formel genutzt:
| τ∥,Vz | Längsschubspannung in den Halsnähten aus Schubkraft |
| Vz | Querkraft |
| Sy | Statisches Moment des angeschlossenen Querschnittsteils |
| Iy | Flächenträgheitsmoment des Gesamtquerschnitts |
| ∑a | Summe aller Schweißnahtdicken, die an das betrachtete Querschnittsteil anschließen |
Bei Hohlkastenquerschnitten werden die Flankenkehlnähte zusätzlich durch ein einwirkendes Torsionsmoment beansprucht. Hier ermittelt sich die Schubspannung in den Schweißnähten wie folgt:
| τ∥,Mx | Längsschubspannung in den Flankenkehlnähten aus Torsionsmoment |
| Mx | Torsionsmoment |
| Am | Kernfläche |
| aw | Nahtdicke einer Flankenkehlnaht |
Überprüfung am Flächenmodell in RFEM
Eine weitere Methode ist die Bemessung der Halsnähte an einem Flächenmodell in RFEM. Über die Nutzung von Linienfreigaben kann der Schubfluss in der Verbindung effizient abgelesen und anschließend für die Auswertung genutzt werden. Alternativ kann auch die Schubspannung am Steg ausgewertet werden.
Im folgenden Beispiel werden die Halsnähte des geschweißten I-Trägers unter Biegung nachgewiesen. Hierzu werden die am Flächenmodell ermittelten Spannungen mit den Ergebnissen der Berechnung in RF-STAHL EC3 verglichen.
Die Halsnähte sind jeweils mit 5 mm gewählt und somit ergibt sich aus dem Flächenmodell eine maximale Längsschubspannung von τ∥ = 266 kN/m / (2 · 5 mm) = 2,66 kN/cm².
Eine alternative Auswertung ergibt sich aus den Schubspannungen τxy im Steg. Hier ist eine Umrechnung der Spannungen von der Stegdicke von 8 mm zur wirksamen Schweißnahtdicke von 10 mm notwendig. Im Beispiel wird der Verlauf der Schubspannung über einen Schnitt an der unteren Schweißnaht ausgewertet.
τ∥ = 3,34 kN/cm² · 8 mm / 10 mm = 2,67 kN/cm²
Die Bemessung in RF-STAHL EC3 liefert eine vergleichbare Schubspannung von τ∥ = 2,72 kN/cm².
Hinweise
Für benutzerdefinierte Querschnitte, die mit DUENQ erstellt wurden, ist die Bemessung der Halsnähte im Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 leider nicht möglich.
Die Beanspruchung der Schweißnähte durch eine konzentrierte Lasteinleitung (z.B. Radlasten bei Kranbahnen) muss gesondert betrachtet werden.
