Rechner
Kehlnaht a-Maß berechnen: Richtungsbezogenes Verfahren nach EN 1993-1-8
Kraft oder Spannungen eingeben, Stahlsorte wählen — der Rechner löst beide Bedingungen der Gl. (4.1) nach der Nahtdicke auf und zeigt, welche maßgebend ist.
Eingaben
Annahme: gleichschenklige Kehlnaht am rechtwinkligen T-Stoß — die Querkraft wird je zur Hälfte als Normal- und Schubanteil in der 45°-Nahtfläche angesetzt (Rechenweg wie SCI/BCSA, New Steel Construction 2016). EN 1993-1-8 gibt dafür keine Formel vor.
β_w = 0,8
Vorbelegung: Mindest-Zugfestigkeit nach EN 10025-2:2019 Tabelle 6 für Nenndicken 3 bis 100 mm. Maßgebend ist f_u des schwächeren Bauteils (EN 1993-1-8 §4.5.3.2(7)).
Bei deutschem NA für Flacherzeugnisse und offene Profile: a ≥ √t_max − 0,5 (NCI zu 4.5.2).
Vorbelegt mit 1,25 — empfohlener Wert nach EN 1993-1-8 §2.2(2), in Deutschland durch den Nationalen Anhang bestätigt.
So rechnet der a-Maß-Rechner
Das richtungsbezogene Verfahren nach EN 1993-1-8 §4.5.3.2 zerlegt die Kraft je Längeneinheit der Naht in drei Anteile, bezogen auf die Nahtfläche Aw = a · leff: die Normalspannung σ⊥ senkrecht zur Nahtfläche, die Schubspannung τ⊥ in der Nahtfläche quer zur Nahtachse und die Schubspannung τ∥ parallel zur Nahtachse. Jede dieser Spannungen ist die Kraft je Längeneinheit geteilt durch a. Damit lässt sich die Gl. (4.1) direkt nach dem erforderlichen a auflösen, statt ein a zu raten und nachzuweisen.
Im Modus Kräfte und Nahtlänge teilt der Rechner die Kräfte auf die Anzahl der Nähte und deren wirksame Länge auf. Eine Querkraft am rechtwinkligen T-Stoß wird dabei je zur Hälfte als Normal- und Schubanteil in der unter 45° liegenden Nahtfläche angesetzt — das ist der übliche Rechenweg für gleichschenklige Kehlnähte, aber keine Formel aus der Norm. Bei schrägen Stößen oder Momentenbeanspruchung und bei einseitigen Kehlnähten unter Querzug (lokale Exzentrizität, EN 1993-1-8 §4.12(2)) ermitteln Sie die Spannungen selbst und nutzen den Modus Spannungen bei vorhandenem a.
Was der Rechner nicht abnimmt
Die Werkstoffkennwerte gehören zur konkreten Lieferung: f_u ist ein sichtbares Eingabefeld, und für S420 und S460 gibt es keine Vorbelegung. γM2 ist mit dem empfohlenen Wert 1,25 vorbelegt und lässt sich ändern. Konstruktive Regeln wie die Mindestnahtdicke von 3 mm und die Mindestlänge tragender Nähte zeigt der Rechner mit Fundstelle an; weitere Anforderungen aus Ausführungsklasse, Ermüdung oder nationalen Regeln prüfen Sie gesondert.
Wie a-Maß und Schenkellänge z zusammenhängen und welches Maß am Bauteil gemessen wird, steht auf der Seite a-Maß Schweißnaht berechnen. Für ein bereits festgelegtes a prüfen Sie die Ausnutzung mit dem Schweißnaht-Rechner EC3. Welche Unregelmäßigkeiten an einer Kehlnaht später auffallen können, zeigt die Schweißnahtfehler-Übersicht nach ISO 6520-1, die zulässigen Grenzwerte je Bewertungsgruppe der Spickzettel zu den ISO-5817-Bewertungsgruppen; alle Rechner finden Sie unter Tools.
Häufige Fragen
Wie berechne ich das erforderliche a-Maß einer Kehlnaht?
Beim richtungsbezogenen Verfahren nach EN 1993-1-8 §4.5.3.2 werden die Kräfte je Längeneinheit in die Komponenten senkrecht und parallel zur Nahtfläche zerlegt. Weil alle Spannungen mit 1/a abnehmen, lässt sich jede der beiden Bedingungen der Gl. (4.1) nach a auflösen. Das größere Ergebnis ist das erforderliche a.
Welche zwei Bedingungen prüft der Rechner?
Bedingung 1 begrenzt die Vergleichsspannung √(σ⊥² + 3(τ⊥² + τ∥²)) auf f_u/(β_w·γ_M2). Bedingung 2 begrenzt die Normalspannung σ⊥ auf 0,9·f_u/γ_M2. Beide müssen erfüllt sein; der Rechner zeigt, welche maßgebend ist.
Welches f_u setze ich ein?
Die Zugfestigkeit des schwächeren der verbundenen Bauteile (EN 1993-1-8 §4.5.3.2(7)). Der Rechner belegt für S235, S275 und S355 die Mindestwerte nach EN 10025-2 Tabelle 6 für Dicken von 3 bis 100 mm vor. Für S420 und S460 tragen Sie den Wert aus Produktnorm oder Abnahmeprüfzeugnis selbst ein.
Warum weichen β_w für S420 und S460 in Deutschland ab?
Tabelle 4.1 der EN 1993-1-8 nennt für beide β_w = 1,0. Der deutsche Nationale Anhang lässt γ_M2 = 1,25 mit β_w = 0,88 (S420) bzw. 0,85 (S460) zu. Im Rechner wählen Sie, welche Fassung gilt.
Gibt es ein Mindest-a-Maß?
EN 1993-1-8 §4.5.2(2) empfiehlt für Kehlnähte mindestens a = 3 mm. Der deutsche Nationale Anhang ergänzt in der NCI zu 4.5.2 für Flacherzeugnisse und offene Profile a ≥ √t_max − 0,5 abhängig von der größten Blechdicke; in Abhängigkeit von den gewählten Schweißbedingungen darf darauf verzichtet werden, dann sollte ab 30 mm Blechdicke a ≥ 5 mm gewählt werden. Eine Kehlnaht mit einer wirksamen Länge unter 30 mm oder unter dem 6-Fachen von a sollte nicht als tragend angesetzt werden (§4.5.1(2)).