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2. September 2022

Linienschweißverbindungen in RFEM 6

In RFEM 6 können Linienschweißnähte an Linien zwischen Flächen definiert und die Schweißnahtspannungen mithilfe des Add-Ons Spannungs-Dehnungs-Berechnung ermittelt werden. In diesem Fachbeitrag erfahren Sie, wie es geht.

Linienschweißverbindungen können wie in Bild 1 gezeigt über den Dialog "Neue Linienschweißverbindung" festgelegt werden. Die Auswahl des Verbindungstyps ist wichtig für die Definition einer Linienschweißverbindung. Im Programm stehen mehrere Typen zur Verfügung: Stumpf-, Eck-, Überlapp- und T-Stoß. Bitte beachten Sie, dass auch ein Schweißnahttyp festgelegt werden muss. Je nach Anschlusstyp bietet die Liste unterschiedliche Möglichkeiten an, Schweißnahtbemessungen durchzuführen.

Linienschweißverbindungen können "Kontinuierlich" über die gesamte Linienlänge angeordnet werden. Dabei müssen Sie bei der Eingabe der Parameter die "Schweißnahtgröße" zuweisen, um die Schweißnahtdicke festzulegen, wohingegen die "Schweißnahtlänge" der Linienlänge entnommen wird. Für unsymmetrische Schweißnahtkonfigurationen kann die Lage der Schweißnaht in Bezug auf die angeschlossene Fläche definiert werden (rote Fläche in der Dialoggrafik). Ist die Option "Flächennormale (+z)" ausgewählt, wird die Schweißnaht an der Unterseite der angeschlossenen Fläche definiert, wohingegen die Option "Flächennormale umkehren (-z)" eine Definition auf der Oberseite ermöglicht, ohne die Flächenorientierung selbst ändern zu müssen.

Eine Linienschweißverbindung kann einer Linie zugewiesen werden, die zu den nachfolgend selektierten Flächen gehört oder in diese integriert ist. Die Linien- und Flächennummern können rechts oben im Dialog oder grafisch im Arbeitsfenster zugewiesen werden. Bitte beachten Sie, dass die Reihenfolge, in der die Flächen ausgewählt werden, nicht beliebig ist. Die erste Fläche gilt per Definition immer als die "angeschlossene Fläche" und wird für die Spannungsermittlung in der Schweißnaht verwendet.

Die Orientierung der Schweißnaht ist durch folgende Regeln geregelt:

  • w korrespondiert mit der Schweißnahtachse und ist stets identisch mit der x -Achse der Linie, an der die Linienschweißnaht definiert ist.
  • s ist parallel zur z-Achse der ersten Fläche aus der Liniennahtdefinition (vereinfachtes Verfahren) bzw. parallel zur wirksamen Nahtfläche (richtungsbezogenes Verfahren) ausgerichtet.
  • j ist orthogonal zur w-s-Ebene orientiert.

Das Koordinatensystem der Schweißnaht kann über den Zeigen -Navigator aktiviert/deaktiviert werden.

Nachdem Sie die Linienschweißverbindungen angelegt und zugeordnet haben, können Sie nun weitergehende Angaben zum Nachweis der Linienschweißverbindungen treffen. Dies kann über das Register Spannungs-Dehnungs-Berechnung - Konfiguration im selben Dialog (Bild 4) oder über den Eintrag Spannungs-Dehnungs-Berechnung im Navigator (Bild 5) erfolgen.

Zunächst können Sie die für Ihre Berechnung relevanten Spannungskomponenten auswählen. Es können Normalspannungen in j -Richtung σj (entspricht σ in EN 1993-1-8 [1]) sowie die Querschubspannungen τs (gleich τ in [1]) und Längsschubspannungen τw (entspricht τ nach [1]) an den kritischen Nachweispunkten der Schweißnaht (nähere Erläuterungen hierzu finden Sie in ) untersucht werden). Es stehen auch verschiedene Vergleichsspannungen zur Verfügung.

Für Spannungskomponenten mit definierter Grenzspannung werden neben den Spannungswerten auch Ausnutzungswerte berechnet. Dadurch lassen sich Spannungsnachweise nach nationalen Normen wie z. B. der DIN EN 1993-1-8 [1] ohne großen Aufwand führen.

In diesem Dialog stehen auch spezielle Optionen zur Verfügung. So können beispielsweise die Glättung der Spannungen (d. h. die Verteilung der lokalen Spannungsspitzen über die Schweißnahtlänge) und die Nachweismethode der Spannungen gesteuert werden. Für Schweißnahtkonfigurationen mit Kehlnähten können die Spannungen unter Bezug auf die Orientierung der angeschlossenen Fläche (vereinfachtes Verfahren nach EN 1993-1-8 [1]) oder die geneigte wirksame Schweißnaht (richtungsbezogenes Verfahren nach [1]) ermittelt werden.

Schweißnahtexzentrizitäten können berücksichtigt werden, falls relevant. Dadurch können z. B. bei einseitigen Kehlnahtstrukturen zusätzliche Momente entstehen.

Nach der Berechnung stehen die Spannungen in den Linienschweißnähten sowohl grafisch als auch tabellarisch zur Verfügung. Während im Navigator gesteuert werden kann, welche Spannungen grafisch angezeigt werden, bietet die Tabelle eine Übersicht über die Spannungen geordnet nach Bemessungssituationen, Belastung, Linie und Lage.

The result details provide additional intermediate results such as the opening angle between the connected surfaces, the inclination angle of the effective weld throat or line weld forces per unit length M, W, V and P that provide the basis for stress calculation.


Autor

Frau Kirova ist bei Dlubal zuständig für die Erstellung von technischen Fachbeiträgen und unterstützt unsere Anwender im Kundensupport.

Links
Referenzen
  1. EN 1993-1-8: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-8: Bemessung von Anschlüssen. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010