Kehlnaht berechnen nach EN 1993-1-8: Richtungsverfahren Schritt für Schritt

Was beim Kehlnaht-Nachweis geprüft wird

Die Kehlnaht überträgt Kräfte über ihre wirksame Fläche. Der Nachweis nach dem Richtungsverfahren der EN 1993-1-8 zerlegt die Beanspruchung in drei Komponenten, bezogen auf die Nahtwurzelfläche:

• σ⊥ — Normalspannung senkrecht zur Nahtfläche
• τ⊥ — Schubspannung in der Nahtfläche, senkrecht zur Nahtachse
• τ∥ — Schubspannung in der Nahtfläche, parallel zur Nahtachse

Aus diesen drei Werten folgen zwei Nachweisbedingungen. Die Trennung ist wichtig: Sie decken unterschiedliche Versagensmechanismen ab, und je nach Lastrichtung wird mal die eine, mal die andere maßgebend.

Der Korrelationsbeiwert β_w

β_w berücksichtigt, dass das Schweißgut je nach Grundwerkstoff unterschiedlich stark ausgenutzt werden darf. Er wächst mit der Festigkeit des Grundwerkstoffs — die zulässige Nahtspannung steigt also unterproportional zur Zugfestigkeit:

• S235 — f_u = 360 N/mm², β_w = 0,80
• S275 — f_u = 430 N/mm², β_w = 0,85
• S355 — f_u = 510 N/mm², β_w = 0,90

Für höherfeste Güten gelten weitere Werte; maßgeblich sind die Angaben der Norm und des jeweils gültigen Nationalen Anhangs.

Häufige Fehlerquellen

• Nur die Vergleichsspannung geprüft. Die Begrenzung von σ⊥ ist ein eigenständiger Nachweis, kein Zusatzhinweis.
• Nahtüberhöhung mitgerechnet. Das a-Maß bemisst sich am einbeschriebenen Dreieck, nicht an der sichtbaren Nahtaußenkontur.
• Volle Nahtlänge angesetzt. An Endkratern und Nahtanfängen ist die Naht nicht voll tragfähig; maßgeblich ist die wirksame Länge.
• Falscher β_w-Wert. Er hängt am Grundwerkstoff, nicht am Zusatzwerkstoff.
• Nur ein Lastfall betrachtet. Der maßgebende Fall ist nicht immer der mit der größten Resultierenden — die Lastrichtung entscheidet mit.

Was dieser Nachweis nicht abdeckt

Der hier gezeigte Weg ist der statische Nachweis. Bei schwingender Beanspruchung tritt der Ermüdungsnachweis nach EN 1993-1-9 hinzu — mit Kerbfallklasse, Schwingbreite und Lastspielzahl. Er ersetzt den statischen Nachweis nicht, sondern kommt hinzu.

Für Stumpfnähte und HV-Nähte gilt das Richtungsverfahren nicht: Durchgeschweißte Stumpfnähte werden über das schwächere der verbundenen Bauteile nachgewiesen. NahtNorm rechnet derzeit ausschließlich Kehlnähte und weist andere Nahtformen ausdrücklich als noch nicht rechenbar aus, statt ein Ergebnis zu liefern — siehe Entwicklungsstand.

Häufige Fragen

Welche Formel gilt für den Kehlnaht-Nachweis nach EN 1993-1-8?

Das Richtungsverfahren verlangt zwei Bedingungen: Erstens die Vergleichsspannung σ_w,v = √(σ⊥² + 3·(τ⊥² + τ∥²)) ≤ f_u/(β_w·γ_M2), zweitens die Begrenzung der Normalspannung |σ⊥| ≤ 0,9·f_u/γ_M2. Maßgebend ist die ungünstigere der beiden.

Warum reicht die Vergleichsspannung allein nicht?

Weil die zweite Bedingung einen anderen Versagensmechanismus abdeckt: die reine Zugbeanspruchung senkrecht zur Nahtfläche. Bei überwiegender Querbeanspruchung kann sie maßgebend werden, obwohl die Vergleichsspannung noch Reserven zeigt. In vielen Excel-Sheets fehlt genau diese Bedingung.

Was ist die wirksame Nahtdicke a?

Die Höhe des größten Dreiecks, das sich in den Nahtquerschnitt einbeschreiben lässt, gemessen ab der theoretischen Wurzel — ohne Nahtüberhöhung. Die wirksame Nahtfläche ergibt sich daraus als A_w = a · l mit der wirksamen Nahtlänge l. Details dazu auf der Seite zum a-Maß.

Wie wirkt sich eine beidseitige Naht aus?

Zwei Nahtseiten teilen sich die Kraft, die Spannung je Seite halbiert sich entsprechend. In der Rechnung erscheint das als Faktor n in der Nennerposition — bei sonst gleichen Werten sinkt der Ausnutzungsgrad gegenüber der einseitigen Ausführung.

Gilt das auch für Stumpfnähte?

Nein. Durchgeschweißte Stumpfnähte werden nicht über das Richtungsverfahren nachgewiesen, sondern über den Nachweis des schwächeren der verbundenen Bauteile. Für teilweise durchgeschweißte Nähte und HV-Nähte gelten eigene Regeln. NahtNorm rechnet derzeit ausschließlich Kehlnähte.