Beschreibung

Drei Platten sind in zwei Konfigurationen verbunden, nämlich mit einer Quernaht und mit einer Längsnaht. Die Stahlgüte, die Länge und die Nahtdicke der Schweißnaht sind die variablen Parameter in der Studie. Die Verbindung wird durch eine Normalkraft belastet.

Das Modell wurde in der IDEA StatiCa Connection-Anwendung erstellt.

Abb. 1: Geometrie der geschweißten Überlappungsverbindung mit Quernaht

Analytisches Modell

Der Bemessungswiderstand je Längeneinheit einer Kehlnaht im Brandfall ist wie folgt zu bestimmen:

\[ F_{w,t,Rd}=F_{w,Rd}k_{w,\theta}\frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}}\]

wobei \(k_{w,\theta}\) aus EN 1993-1-2, Tabelle D.1 für die entsprechende Schweißnahttemperatur entnommen wird; \(F_{w,Rd}\) wird nach EN 1993-1-8, Abschn. 4.5.3 bestimmt.

Verifizierung

Tab. 1: Querlaufende Kehlnähte

Abb. 2: Parameterstudie der Temperatur für die Quernaht

Abb. 3: Parameterstudie der Stahlgüte für die Quernaht

Abb. 4: Parameterstudie der Nahtlänge und Nahtdicke für die Quernaht

Der Widerstand querlaufender Kehlnähte ist in den meisten Fällen im CBFEM geringfügig höher (im Durchschnitt um 3 %) als im analytischen Modell. Die Ausnahme bildet die Temperatur von 350 °C. Bei dieser Temperatur wird der Widerstand der Schweißnähte durch den Brand nur geringfügig beeinflusst, und der Unterschied zwischen den Teilsicherheitsbeiwerten \(\gamma_{M,fi}=1{,}0\) und \(\gamma_{M2}=1{,}25\) überwiegt die brandbedingten Abminderungen. IDEA StatiCa lässt nicht zu, dass der Schrauben- oder Schweißnahtwiderstand im Brandfall höher ist als bei Raumtemperatur, und setzt das Minimum aus folgenden Werten an:

• Lastwiderstand multipliziert mit dem Abminderungsfaktor für die Temperatur, \(k_{\theta}\), und dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert für die Brandbemessungssituation, \(\gamma_{M,fi}\)
• Lastwiderstand dividiert durch den Teilsicherheitsbeiwert für Schrauben und Schweißnähte, \(\gamma_{M2}\)

Tab. 2: Längslaufende Kehlnähte

Abb. 5: Parameterstudie der Temperatur für die Längsnaht

Abb. 6: Parameterstudie der Stahlgüte für die Längsnaht

Abb. 7: Parameterstudie der Nahtlänge und Nahtdicke für die Längsnaht

Der Widerstand längslaufender Kehlnähte ist in den meisten Fällen im CBFEM geringfügig niedriger (im Durchschnitt um 4 %) als im analytischen Modell. Die Ausnahme bildet die Temperatur von 350 °C aus demselben Grund wie bei den Quernähten.

Benchmark-Beispiel

Eingaben

Platte 2-3: Benutzerdefiniertes I-Profil

• Dicke t_2-3 = 12 mm
• Breite b_2-3 = 40 mm
• Stahl S355

Platte 1

• Dicke t₁ = 12 mm
• Breite b₁ = 50 mm
• Stahl S355
• Modelltyp N-Vy-Vz

Schweißnaht, querlaufende Kehlnähte

• Nahtdicke a_b = 3 mm
• Nahtlänge L_b = 40 mm

Temperatur: Beide Bauteile

• \(\theta=550\,^\circ C\)

Ergebnis

• Bemessungswiderstand auf Zug F_Rd = 48 kN

Abb. 8: Benchmark-Beispiel für die geschweißte Überlappungsverbindung 

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