Beide zulässigen Spannungsdesigns (ASD) als auch das "Load and Resistance Factor Design" (LRFD) sind im Schweißkapazitätsrechner verfügbar. Die ASD-Methode berücksichtigt die maximal zulässige Spannung für eine Schweißverbindung basierend auf der Art der Verbindung und den Grundmaterialien, Anschließend wird überprüft, ob die Spannungen die zulässigen Werte nicht überschreiten. Im Vergleich, Bei der LRFD-Methode wird kein fester zulässiger Spannungswert festgelegt, sondern die Berechnung einer Schweißverbindung erfolgt auf der Grundlage von Faktoren wie der Schweißnahtfestigkeit, den Materialeigenschaften, sowie die Belastung .

Der australische Standard für Stahl (AS 4100) verwendet einen Grenzzustandsentwurfsansatz. Bei diesem Ansatz werden Belastungen in Entwurfseinwirkungen einbezogen und dann in äquivalente Scherspannungen an Schweißgruppen aufgelöst. Anschließend wird die Scherfestigkeit der Schweißnaht berechnet und mit der maximalen Scherspannung der Schweißnahtgruppe verglichen.

Im Allgemeinen wird die Schweißlänge berechnet, indem der lineare Abstand entlang der Verbindung zwischen den beiden zu schweißenden Elementen gemessen wird. Es müssen auch andere Faktoren berücksichtigt werden, z. B. die Dicke und die Art der zu verbindenden Materialien. Die Geometrie von Abschnitten kann auch physisch die Fähigkeit des Schweißers einschränken, Räume zu erreichen, und dazu führen, dass bestimmte Seiten eines Abschnitts nicht geschweißt werden können.

Die Schweißfestigkeit wird typischerweise als Scherfestigkeit der Schweißnaht beim Versagen entlang der kleinstmöglichen Scherebene berechnet.

Bei einer Kehlnaht kann die Scherfläche der Schweißnaht durch Multiplikation mit der Halsdicke der Schweißnaht berechnet werden. Bei einer Kehlnaht mit gleichem Winkel ist dies die Größe der Schweißnaht dividiert durch √2 . Für eine ungleichmäßige Kehlnaht würde die Berechnung einige trigonometrische Berechnungen erfordern.

Die Scherfestigkeit beträgt typischerweise 0.6 x die ultimative Zugfestigkeit.

Die Berechnung der Schweißnahtfestigkeit hängt von der Art der Schweißnaht ab, aber das allgemeine Prinzip bleibt dasselbe: Wir prüfen das Versagen durch die schwächste Ebene. Für eine Kehlnaht berechnen wir die Halsdicke der Schweißnaht mithilfe der Trigonometrie, aber für andere Schweißnähte wie eine vollständig durchgeschweißte Stumpfnaht ist die Fehlerebene anders. Wenn die Stumpfnaht stärker ist als das Stahlmaterial und die Stumpfnaht eine kritische Querschnittsfläche hat, die größer oder gleich der des Grundmaterials ist, müssen wir die Festigkeit der Schweißnaht möglicherweise gar nicht berechnen und können sie einfach überprüfen Kapazität des Grundmetalls, da dies kritischer ist.

Die Gesamtkapazität einer Schweißnaht pro Längeneinheit wird im Allgemeinen bestimmt als:

0.6 * f_u * t_t

wo:

• f_u ist die maximale Zugfestigkeit der Schweißnaht
• t_t ist die Halsdicke der Schweißnaht

Die Kehlnahtfestigkeit wird auf die gleiche Weise berechnet wie die oben genannte Schweißnahtfestigkeit.

Der AISC 360-16 berechnet die Schweißnahtfestigkeit mit den folgenden Gleichungen:

LRFD: ϕ Rn = ϕ * F._nw * Ein_wir

ASD: R._n / Sie stellen nicht die gleiche Designherausforderung wie Momentverbindungen_nw * Ein_wir / Ω

wo:

• Fnw ist die Nennspannung des Schweißgutes
  • = 0.60 * F._EXX * (1.0 + 0.50 * ohne^1.5(θ))
  • Dabei ist θ der Winkel zwischen der Wirkungslinie der erforderlichen Kraft und der Längsachse der Schweißnaht
  • F._EXX ist die Klassifizierungsstärke des Schweißzusatzwerkstoffs
• Ehrfurcht ist die wirksame Fläche der Schweißnaht
• ϕ = 0.75
• Ω = 2

Der Eurocode 3 (EC3) berechnet die Schweißnahtfestigkeit mit der folgenden Gleichung für die vereinfachte Methode:

F._w,Rd = a * f_u / (0.577 * b_w * γ _M2)

wo:

• f_u =nominelle Zugfestigkeit des schwächeren verbundenen Teils
• a = Halsdicke der Schweißnaht
  • für Kehlnähte mit gleichem Winkel = t_w / √2
  • wo t_w ist Beinlänge
• b_w = Korrelationsfaktor für Kehlnähte
  • 0.80 für S 235 Stahlsorte
  • 0.85 für S 275 Stahlsorte
  • 0.90 für S 355 Stahlsorte
  • 1.00 für S 420 Stahlsorte
  • 1.00 für S 460 Stahlsorte
• γ _M2 = 1.25

Bei der obigen Berechnung handelt es sich um einen vereinfachten Ansatz zur Schweißnahtfestigkeit, Eurocode verfügt außerdem über eine Richtungsmethode zur Berechnung der Anforderungen an die Schweißnahtfestigkeit. Der Richtungsansatz berücksichtigt die Normalspannungen am Schweißnahthals und die Scherspannungen am Schweißnahthals unterschiedlich und ermöglicht so eine höhere Festigkeit in der Normalrichtung. Die Formulierung zur Beurteilung der gerichteten Schweißnahtfestigkeit lautet:

[σ_⊥² + 3 (τ_⊥² + τ_||² )]^0.5 ≤ f_u / (b_w * γ _M2)

sowie

σ_⊥² ≤ 0.9 * das Programm weist Länge zu / γM2

wo:

• σ_⊥ ist die Normalspannung senkrecht zur Nahtstelle der Schweißnaht
• τ_⊥ ist die Scherspannung senkrecht zur Schweißnahtachse
• τ_|| ist die Scherspannung parallel zur Achse der Schweißnaht

Für den Fall, dass wir keine Normalspannungen an der Schweißnaht hatten, können wir sehen, dass wir, wenn wir die Formel der direkten Methode umstellen, die gleiche Formel wie die vereinfachte Methode erhalten.

Der AS4100:2020 berechnet die Schweißnahtfestigkeit mit der folgenden Gleichung:

ϕ v_w = ϕ * 0.6 * f_uf * t_t * k_r

wo:

• ϕ = Reduktionsfaktor
  • 0.6 für allgemeine Zwecke (Hausarzt) Kehlnähte
  • 0.8 für bauliche Zwecke (SP) Kehlnähte
• f_uf =Zugfestigkeit des Schweißgutes
• t_t = Halsdicke der Schweißnaht
  • für Kehlnähte mit gleichem Winkel = t_w / √2
  • wobei tw die Beinlänge ist
• k_r = Reduktionsfaktor für Überlappungsverbindungen
  • 1 für typische Schweißnähte und Überlappungsschnitte weniger als 1.7 minimale Länge
  • 1.10 - 0.06 lw für Überlappungsverbindungen dazwischen 1.7 m und 8 minimale Länge
  • 0.62 für Überlappungsverbindungen größer als 8 minimale Länge

Der SkyCiv WeldStrength-Rechner ist hilfreich, um die maximale Belastung zu bestimmen, der eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen sicher standhalten kann, bevor sie versagt. Die Überprüfung der Schweißkapazität ist ein wichtiger Teil des Konstruktionsprozesses, um sicherzustellen, dass die Verbindungen strukturell einwandfrei sind und den Designstandardanforderungen entsprechen.

Der SkyCiv Blodgett Weld Strength Calculator ist bei einer Reihe von Hochbauprojekten nützlich, zu denen auch der Hochbau gehören kann, Brückenbau und viele andere Infrastrukturprojekte. Schweißen findet auch im Automobilbereich Anwendung, Luft- und Raumfahrt, Marine (Schiffbau), Eisenbahn, Offshore- und Bergbautechnik. Aufgrund der Art und der Sicherheitsanforderungen gelten in diesen Branchen häufig besondere Schweißvorschriften, die befolgt werden müssen.

Schweißnähte haben gegenüber Schraubverbindungen mehrere Vorteile:

• Kein Abtragen von Stahlmaterial. Während Schweißnähte nur Material an der Seite eines Elements hinzufügen, entfernen Schraubverbindungen Material vom Stahlprofil, Reduzierung der Abschnittskapazität und Einführung konzentrierter Spannungspunkte im Bauteil.
• Schweißnähte sind steifer als Schraubverbindungen. Dies kann hilfreich sein, wenn ein Statiker eine Verbindung als feste Verbindung statt als Stiftverbindung entworfen hat.
• Schweißverbindungen können eine höhere Festigkeit bieten, da sie eine durchgehende Verbindung ermöglichen. Bei Schraubverbindungen kann es aufgrund von Abstandsanforderungen zu physikalischen Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl der Schrauben kommen, und sie bieten nur diskrete Haltepunkte.
• Schrauben werden extrudiert, während Schweißnähte sauber und verborgen bleiben können. Schweißnähte verlaufen entlang bestehender Verbindungen und sind optisch weniger störend als Schrauben, die weiter vom Ende eines Trägers entfernt sind und weniger subtil sind als Schweißnähte.

Eine als Linienmuster behandelte Schweißnaht in einer Methode zur grafischen Darstellung von Unkräutern in Konstruktionszeichnungen. Der obige Schweißkapazitätsrechner stellt einundzwanzig Schweißmuster zur Verfügung, die auf dem Blodgett-Schweißtyp basieren, der im Buch „Design of Welded Structures“ beschrieben wird. Diese Schweißmuster repräsentieren eine Vielzahl unterschiedlicher Querschnittstypen, die üblicherweise in Strukturbauwerken vorkommen Elemente.

Die AS 4100 Der Schweißkapazitätsrechner ermöglicht auch den Import der Abmessungen typischer Stahlprofile und die Bearbeitung von Schweißmustern in benutzerdefinierten Anordnungen. Berechnungen für benutzerdefinierte Schweißmuster werden mithilfe des Parallelachsensatzes und der elastischen Theorie gelöst.

Es gibt zahlreiche Arten von Schweißverbindungen, die im Hochbau eingesetzt werden. Zu den häufigsten Verbindungsarten gehören Stoßverbindungen, T-Verbindungen, Überlappungsverbindungen, Eckverbindungen, Randverbindungen, Nutverbindungen, Lochschweißungen, Filetstücke, Punktschweißen und Nahtschweißen.

Eine Stumpfnahtschweißung wird verwendet, um zwei parallel zueinander liegende Metallteile Ende an Ende zu verbinden.

Eine Kehlnaht ist eine Schweißnaht zwischen zwei senkrechten Verbindungen (oder nahezu senkrecht) Elemente. Sie kommen häufig bei Grundplatten und Träger-Stützen-Verbindungen vor.

Eine Überlappungsschweißung wird verwendet, um zwei überlappende Metallstücke zu verschweißen, die parallel zueinander sind und bündig abschließen. Kehlnähte werden einseitig oder beidseitig der Verbindung verwendet.

Blodgett Welding basiert auf Omer W. Blodgett-Buch Entwurf von Schweißkonstruktionen.

Wir können auch kundenspezifische Anordnungen entwerfen, indem wir die Fläche des zweiten Moments von Linienschweißnähten verwenden und dann den Satz der parallelen Achsen verwenden, um das Ergebnis zu ermitteln. Blodgett Welding hat verschiedene Anordnungen in einer Reihe einfach anzuwendender Formeln vereinfacht, um die Anzahl der Berechnungsschritte zu reduzieren.

Der SkyCiv-Schweißkapazitätsrechner berücksichtigt unter anderem die Endfestigkeit der Schweißnaht, die Schweißnahtgröße und die Schweißnahttiefe.

Der Schweißkapazitätsrechner liefert ein Schweißkapazitätsergebnis sowie einen Ausnutzungsgrad für die Schweißverbindung. Darüber hinaus werden auch die folgenden Ergebnisse bereitgestellt:

• Bevorzugte Schweißnahtgröße
• Schweißkapazität der Mitglieder
• Kehlnahtkapazität
• Maximale effektive Schweißnahtgröße
• Maximale Kraft pro Schweißeinheit

Der SkyCiv-Schweißkapazitätsrechner benötigt die aufgebrachte Kraft entlang der x-Achse, y- und z-Richtung sowie das Moment um die x- und z-Achse.

Derzeit ist für den AISC nur das imperiale Einheitensystem verfügbar 360-16 Rechner und nur das metrische System ist für die AS verfügbar 4100 Taschenrechner und EN 1993-1-8 Schweißnahtfestigkeitsrechner.

• Stützenknickrechner
• Schraubendrehmoment-Rechner
• RC-Feuerwiderstandsrechner
• Steifigkeitsmatrix-Rechner
• Kicker-Brace-Verbindungsrechner