Читать книгу Stahlbau-Kalender 2021 - Ulrike Kuhlmann - Страница 80

(1) Die Tragfähigkeit einer Schlitznaht ist in der Regel nach einem der in 4.5 angegebenen Verfahren zu ermitteln.

Tabelle 4.1. Korrelationsbeiwert β_w für Kehlnähte

Zu 4.5.3

Für die Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Kehlnähten bietet DIN EN 1993-1-8 zwei alternativ einsetzbare Verfahren an. Bei dem richtungsbezogenen Verfahren nach Abschnitt 4.5.3.2 erfolgt der Nachweis über die in der wirksamen Kehlnahtfläche vorhandenen Spannungen, wobei neben dem Vergleichsspannungsnachweis (Mieses-Fließbedingung) zusätzlich nachzuweisen ist, dass die Normalspannung senkrecht zur Schweißnahtachse σ_⊥ kleiner ist als die durch den Teilsicherheitsbeiwert γ_M2 dividierte Zugfestigkeit. Normalspannungen parallel zur Schweißnahtachse (σ_||) dürfen vernachlässigt werden. Bei dem vereinfachten Verfahren nach Abschnitt 4.5.3.3 erfolgt der Nachweis über die Resultierende aller auf die wirksame Kehlnahtfläche einwirkenden Kräfte je Längeneinheit, die an jeder Stelle der Schweißnaht kleiner sein muss als die nach Gleichung (4.3) ermittelte Beanspruchbarkeit. Bei der Ermittlung der Beanspruchbarkeit der Schweißnähte ist unabhängig vom gewählten Nachweisverfahren mit den Korrelationsbeiwerten β_w nach Tabelle 4.1 zu rechnen. Der Nationale Anhang erlaubt hier abweichend zur DIN EN 1993-1-8 für Stahlsorten S420 und S460 Korrelationsbeiwerte β_w ≤ 1,0, siehe NDP zu Absatz 2.2 (2).

In beiden Verfahren wird – wie auch schon bei den Schraubverbindungen – der Nachweis einheitlich auf f_u-Niveau geführt. In der Handhabung ist das richtungsbezogene Verfahren aufwendiger, in der Regel führt es aber zu wirtschaftlicheren Kehlnahtdicken.

Einen umfassenden Vergleich der beiden Verfahren zur Ermittlung der Beanspruchbarkeit von Kehlnähten nach DIN EN 1993-1-8 und den Grenzschweißnahtspannungen nach DIN 18800 ist in [43] zu finden. Ungermann et al. zeigen dabei auch die Hintergründe für die Festlegung der Korrelationsbeiwerte β_w auf.

Zu 4.5.3.2 Richtungsbezogenes Verfahren

Das richtungsbezogene Verfahren darf nach DIN EN 1993-1-12 [K10] für Stahlsorten bis S700 verwendet werden. Abweichend von [K10] schreibt der Nationale Anhang zur DIN EN 1993-1-12 [K12] dabei einen Korrelationsbeiwert von β_w = 1,20 und die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit höheren Festigkeiten als die der zu verschweißenden Grundwerkstoffe vor. Für normalfeste Baustähle ergeben sich nach dem richtungsbezogenen Verfahren in der Regel wirtschaftliche Schweißnahtdicken und auch die Forderung nach Schweißzusatzwerkstoffen mit höheren Festigkeiten als die der Grundwerkstoffe ist sinnvoll und hat sich in der Vergangenheit bewährt. Für höherfeste Baustähle mit Streckgrenzen über f_y > 460 N/mm² kann der im Nationalen Anhang zur DIN EN 1993-1-12 vorgegebenen Korrelationsbeiwert β_w = 1,20 zu einer konservativen Auslegung von Kehlnähten beitragen, wie die Ergebnisse von zwei Forschungsvorhaben zeigen (vgl. [K24] und [K25]). Basierend auf den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen aus [K24] und [K25] hat Rasche in ihrer Dissertation (vgl. [K32]) einen Bemessungsansatz entwickelt, der eine wirtschaftlichere Auslegung von Kehlnähten bei höherfesten Baustählen erlaubt. Da in den zugrunde liegenden experimentellen Untersuchungen auch die Festigkeit der verwendeten Schweißzusatzwerkstoffe variiert wurde, konnte Rasche den Einfluss unterschiedlicher Festigkeiten von Grund- und Schweißzusatzwerkstoff in ihren Bemessungsansatz implementieren. Dies geschieht über eine Wichtung der unterschiedlichen Festigkeiten. So ist bei der Ermittlung der Grenzspannungen der Kehlnähte die Zugfestigkeit des Grundwerkstoffs mit 25 % und die des Schweißzusatzwerkstoffs mit 75 % zu berücksichtigen. Auf Basis von statistischen Auswertungen der Versuchsergebnisse konnten des Weiteren Korrelationsbeiwerte β_w < 1,20 in Abhängigkeit vom eingesetzten Schweißzusatzwerkstoff bestimmt werden, die ebenfalls zu einer wirtschaftlicheren Dimensionierung von Kehlnähten bei höherfesten Baustählen beitragen. Eine Zusammenfassung des von Rasche vorgeschlagenen Bemessungsansatzes findet sich in [K33].