Festigkeitsnachweis und zulässige Spannungen

(Quelle: Steinhilper/ Röper [4])

Eine Schweißnaht ist dann als ausreichend dimensioniert anzusehen, wenn die Vergleichsnennspannung kleiner ist als die für die Schweißnaht zulässige Spannung. Die zulässige Spannung ist vornehmlich von der zulässigen Festigkeit des Grundwerkstoffes bzw. des Schweißzusatzwerkstoffes abhängig, berücksichtigt aber auch besondere schweißtechnische Gesichtspunkte, welche im besonderen

die unterschiedliche Güte der Schweißung (Schweißnahtausführung)
die Schweißeigenspannungen
die Störungen des Kraftlinienverlaufs durch die Nahtformen und/ oder Kerben
die unterschiedliche Tragfähigkeit der einzelnen Schweißnähte infolge ihrer unterschiedlichen Steifigkeit sowie
die geringere Gestaltfestigkeit der Schweißkonstruktion gegenüber der Festigkeit von Probestäben

erfassen.

Alle diese Einflüsse werden im Maschinenbau in Ermangelung einer genormten speziellen Berechnungsvorschrift für Schweißverbindungen sehr oft in einem Verschwächungsbeiwert zusammengefasst, der das Verhältnis der für die Schweißnaht zulässigen Spannung zur zulässigen Spannung des Grundwerkstoffes angibt. Damit ergibt sich die zulässige Schweißnahtspannung aus:

σ_w,zul= v · σ_w,zul

τ_w,zul= v · τ_w,zul

Da bei Verwendung des richtigen Schweißzusatzwerkstoffes und bei sachgemäßer Anwendung des jeweils geeigneten Schweißverfahrens die Festigkeit der Schweißnaht und der Schweißübergangszone mindestens so hoch ist wie die des Grundwerkstoffes, bezieht sich der Festigkeitsnachweis für die Schweißnaht immer auf die Festigkeit des Grundwerkstoffes. Der Verschwächungsbeiwert v liegt aufgrund von Erfahrungen mit gleichartig belasteten Schweißkonstruktionen als Produkt von zwei Einzelbeiwerten v₁ und v₂ vor, die als Nahtbeiwert (Nahtform und Beanspruchungsart!) und als Gütebeiwert (Ausführung der Schweißnaht!) gedeutet werden.
Somit gilt: v = v₁ · v₂

v₁ ist für statische und dynamische Beanspruchung unterschiedlich groß.
Für v₂ gelten unter Beachtung der Ausführungsgüte der Schweißnaht folgende Zahlenwerte:

Tabelle:

Güteklasse I	v₂ = 1	Schweißer und fehlerfreie Ausführung der Schweißnaht werksneutral geprüft.
Güteklasse II	v₂ = 0,8	Schweißer werksneutral geprüft, aber werksneutraler Nachweis einer fehlerfreien Ausführung der Schweißnaht nicht durchgeführt.
Güteklasse III	v₂ = 0,5	Schweißer und fehlerfreie Ausführung der Schweißnaht werksneutral nicht geprüft.