Schweißen / Schweißnähte in IDEA StatiCa
Theoretischer Hintergrund
Lesen Sie die wichtigsten Informationen über das Schweißmodell in unserem Theoretischen Hintergrund. Der allgemeine Teil beschreibt das Berechnungsmodell selbst:
Theoretischer Hintergrund: Analyse geschweißter Verbindungen
Spezifische Teile des Theoretischen Hintergrunds für jede der unterstützten nationalen Normen:
- Code-Kontrolle von Schweißnähten (EN)
- Code-Nachweis von Schweißnähten (AISC)
- Code-Kontrolle von Schweißnähten (CISC)
- Code-Prüfung von Schweißnähten (AS)
- Code-Prüfung von Schweißnähten (IS)
- Code-Prüfung von Schweißnähten (HKG)
- Code-Prüfung von Schweißnähten (GB)
- Code-Kontrolle der Schweißnähte (SP)
Eine anschauliche Demonstration, wie sich die Spannung während der Belastung entwickelt und wie sich die Spannung entlang der langen Schweißnähte verteilt, finden Sie im Artikel Wie werden Schweißnähte in IDEA StatiCa modelliert.
Schweißnähte und Schweißverbindungen werden auch in unseren Blog-Beiträgen Geschweißte Stahlverbindungen - to worry or not to worry? und Reduce weld costs by enhanced fabrication (wo eine Kombination von Lastübertragung durch eine Schweißnaht und Kontakt in Kompression besprochen wird) diskutiert.
Schweißnahtgröße und -länge
Die Größe der Schweißnaht wird je nach Region auf unterschiedliche Weise definiert. Lesen Sie den Artikel Schweißnahtgröße und -länge, um herauszufinden, wie IDEA StatiCa die Schweißnahtgröße definiert oder falls Sie die genaue Länge der Schweißnaht wissen müssen:
Überprüfungen
In unserem Support Center finden Sie viele Verifizierungsstudien, die die Leistung verschiedener Schweißnahtmodelle beschreiben, sowie Vergleiche mit Labortests.
Verifikationsstudien zu Modellen mit Schweißnähten
Aktualisierungen in Versionen
Die folgenden Features sind Teil unserer Release Notes von IDEA StatiCa und können mit den Schweißnähten in Verbindung stehen. Lesen Sie mehr über die Funktionen in den entsprechenden Artikeln unter den Links:
Prüfung auf fehlende Schweißnähte (Version 20.1)
Wir haben ein weiteres nützliches Werkzeug hinzugefügt, das dem Benutzer automatisch hilft, nicht geschweißte Teile der Verbindung zu finden: das Dienstprogramm zur Analyse eines Verbindungsmodells auf potentiell fehlende Schweißnähte.
Import von empfohlenen Schweißnähten (Version 20.1)
Beim Importieren einer Verbindung aus einer CAD-Software gibt es jetzt eine Option zum Hinzufügen empfohlener Schweißnähte.
Verbessertes Modell von Stumpfnähten (Version 20.1)
Die Größe von Stumpfnähten wurde für Stumpfnähte von Kante zu Fläche korrigiert.
Spezifische Schweißnahtprüfungen gemäß Eurocode (EN) und Indischer Norm (IS) (Version 21.1)
Um die Normen zu erfüllen und die Sicherheit der Konstruktion zu gewährleisten, wird der Festigkeitswert, der beim Code-Nachweis von Schweißnähten berücksichtigt wird, neu aus dem Festigkeitswert des Grundstahls für EN- und IS-Normen und dem Schweißmaterial selbst berechnet.
Kombination von Schweiß- und Kontaktvorgängen ( Version 22.1)
Seit der Version 22.1 können die Schweiß- und Kontaktoperationen kombiniert werden.
Kollisionsprüfung von Platten und Schweißnähten ( Version 22.1)
Platten und Teile des Modells können so positioniert werden, dass sie mit anderen Platten und Stäben kollidieren.
Schweißnähte von geschweißten Profilen prüfen (Version 23.0)
IDEA StatiCa kann nun die Längsnähte von Stäben mit geschweißten Querschnitten überprüfen.
Verbesserte Visualisierung der Schweißnahtprüfung (Version 23.0)
Der Nachweis von Schweißnähten mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode unterscheidet sich von herkömmlichen Berechnungen. In traditionellen Berechnungen können kleine Exzentrizitäten, Verformungen, Torsionen, Poisson-Koeffizienten usw. vernachlässigt werden.
Detailverbesserungen für Bolzen und Schweißnähte in Eurocode (Version 23.0)
Die Detaillierungsprüfung in IDEA StatiCa Connection wurde verbessert. Ingenieure haben einen besseren Überblick über die Bemessung und den Code-Nachweis von Schrauben und Schweißnähten dank der ausführlichen Informationen und Empfehlungen gemäß Eurocode, die in den Nachweistabellen und im Bericht enthalten sind.
Benutzerdefinierte Schweißelektroden (Version 23.1)
Schweißmaterial ist ein editierbares Element in der MPRL (Material and Product Range Library). Das bedeutet, dass Sie die Schweißelektroden unabhängig von der Stahlsorte der verbundenen Bleche definieren können.
Um ein benutzerdefiniertes Schweißmaterial hinzuzufügen, gehen Sie zur Registerkarte Materialien, fügen Sie ein Schweißmaterial hinzu und bearbeiten Sie dessen Eigenschaften.
Allgemeine Schweißnaht in der 3D-Szene hervorgehoben (Version 23.1)
Es gibt eine einfache Verbesserung in der 3D-Szene der Verbindungs-App zur besseren Orientierung, insbesondere bei größeren Verbindungsmodellen, die über BIM-Links aus CAD-Anwendungen importiert werden.
Wenn eine allgemeine Schweißnaht oder eine Kontaktoperation ausgewählt ist, wird die Schweißnaht in der 3D-Szene orange hervorgehoben (standardmäßig).
Warnung für Elektroden, die stärker als Platten sind (Version 23.1)
Wenn die Detaillierungsprüfung im Code-Setup der Verbindungs-App aktiviert ist, erhalten Benutzer eine Warnung, wenn ein Schweißelektrodenmaterial stärker ist als die geschweißten Platten. Dies hilft, die Sicherheitsstandards der Konstruktion zu gewährleisten.
Dies gilt für den Eurocode (EN) und die indische Norm (IS), die Klauseln enthalten, in denen festgelegt ist, dass die Schweißnahtfestigkeit durch die geringere Bruchfestigkeit der verbundenen Bleche bestimmt wird, sowie die Anforderung, dass das zugesetzte Material der Schweißelektroden stärker sein muss als das Grundmaterial (EN 1993-1-8 - 4.5.3.2 und IS 800:2007 - 10.5.7.1.1).
Warnhinweise für Schweißnähte und Bolzen, die dieselben Platten verbinden (Version 23.1)
Verbindungskonstruktionen, die Schweißnähte und Schrauben oder Schrauben und vorgespannte Schrauben kombinieren, sind unsicher und nach den Vorschriften nicht zulässig. Die Anwendung Verbindung informiert Sie automatisch, wenn ein solcher Arbeitsablauf in einem Projekt verwendet wird, um eine ordnungsgemäße, sichere Konstruktion zu gewährleisten.
Autodesign von Schweißnähten auf Duktilität/Vollfestigkeit/Überfestigkeit (Version 24.0)
Durch die automatische Auslegung von Schweißnähten entfällt die mühsame und zeitaufwändige manuelle Eingabe und Überprüfung jeder einzelnen Schweißnaht. Mit dem Automatisierungsalgorithmus ermöglicht IDEA StatiCa eine schnellere Modellierung und absolut sichere Auslegung von Schweißverbindungen.
Automatische Schweißnahtauslegung zur Kapazitätsabschätzung (Version 24.0)
Die automatische Dimensionierung von Schweißnähten stellt die Herausforderung dar, jede Schweißnahtgröße manuell einzustellen, was sowohl mühsam als auch zeitaufwändig ist. Durch die Automatisierung dieses Vorgangs hilft IDEA StatiCa Ihnen, den Entwurfsprozess zu beschleunigen und fördert die Konsistenz der Schweißnahtauslegung in verschiedenen Projekten.
Partial Joint Penetration (PJP) Rillenschweißnähte (Version 24.0, 24.1, 25.0)
Die Integration von partiell durchgeschweißten Rillenschweißnähten oder partiell durchgeschweißten Stumpfschweißnähten oder einfach PJP-Schweißnähten in IDEA StatiCa Connection berücksichtigt die spezifischen Anforderungen für PJP-Stumpfschweißnähte, die sich von denen für Kehlnähte unterscheiden.
Die Größe einer Durchbruchschweißung wird mit dem gleichen Wert wie bei der Eingabe in die Analyse einbezogen. IDEA StatiCa nimmt keine Anpassungen vor, wie z.B. die Verringerung der Nenngröße der Schweißnaht - dies liegt auf der Benutzerseite vor der Eingabe.
Warnungen in Bezug auf Schweißelemente (Version 24.1)
Es sind zwei Arten von Warnungen eingebettet:
- 'Schweißnahttyp geändert in Stumpfschweißung aufgrund einer Kante-zu-Kante-Verbindung' (Änderung des Schweißnahttyps durch Modellierungsaktion)
- Schweißnaht wurde aufgrund von Geometriebeschränkungen nicht erstellt" (deckt Situationen ab, in denen Ungenauigkeiten in der Geometrie zu einer erfolglosen Erstellung der Schweißnaht führen)
Regionale Verbesserungen (Version 25.0)
Für lokale Ingenieure bietet Version 25.0 verschiedene Verbesserungen wie PJP-Schweißnähte im Eurocode, Implementierung des neuen ACI und nicht nur für US-Ingenieure, Verankerungsnachweise für die chinesische Norm, Unterscheidung von britischer und US-amerikanischer Terminologie und mehr.
Schweißnahtausbreitungsbereich (Version 25.0)
Die Schweißnahtausbreitungsfläche wurde in Version 25.0 leicht geändert. Im folgenden Artikel wird deutlich erklärt, wie die Verteilung der Kräfte von einer Platte auf eine andere durch Schweißnähte jetzt funktioniert.
Die Schweißnahtausbreitungsfläche unterscheidet sich stark zwischen Stumpfnähten und Kehlnähten. Die Ausbreitungsfläche von der Blechkante zu einer anderen Blechoberfläche ist gemäß der folgenden Abbildung definiert:
Die vom Rand des Blechs ausgehende Kraft wird dann auf die Knoten des Oberflächenblechs verteilt, wobei die Nähe des Knotens zur Schweißnahtausbreitungsfläche zugrunde gelegt wird.
Was bedeutet die Änderung in Version 25.0?
- Die Ausbreitungsfläche wurde für Stumpfnähte verkleinert
- Die Ausbreitungsfläche von Kehlnähten spiegelt nun genauer die Größe der Kehlnaht wider
- Die Dicke der Deckplatte ist jetzt für die Schweißnahtausbreitungsfläche irrelevant.
Warum wurden die Änderungen vorgenommen?
- Vor kurzem haben wir ein gemeinsames Projekt mit der Universität Coimbra und ISISE durchgeführt. Ziel des Projekts war es, eine Reihe von numerischen Modellen in Abaqus (allgemeines Finite-Elemente-Softwarepaket mit festen finiten Elementen) zu erstellen und die Ergebnisse mit IDEA StatiCa Connection (finite Elemente für Schalen) zu vergleichen. Der Schwerpunkt liegt auf geschweißten Träger-Stützen-Momentverbindungen. Der Vergleich zeigt, dass:
- Die Ergebnisse von gerollten Stützen ohne signifikante Druckkraft in der Stütze stimmen gut überein
- Die Ergebnisse von stumpfgeschweißten Stützen sind leicht unkonservativ (um 5,8 %). Aus diesem Grund wird diese Änderung - Verringerung der Schweißnahtausbreitungsfläche bei Stumpfnähten - vorgenommen.
Webinare und Videos
In der Vergangenheit haben wir mehrere Webinare über die Modellierung von Schweißverbindungen abgehalten. In den folgenden Aufzeichnungen können Sie sich inspirieren lassen:
Schweißnähte und Schrauben in IDEA StatiCa (AISC)
Das Webinar behandelt die Theorie hinter Schrauben und Schweißnähten und wie sie in IDEA StatiCa modelliert werden. Außerdem werden die Arbeitsabläufe dieser beiden Komponenten detailliert erläutert und einige Tipps gegeben. Schließlich werden die Interpretation der Ergebnisse und die Formeln zur Überprüfung der Einhaltung der AISC-Anforderungen erläutert.
Verstehen der Schweißergebnisse für Eurocode
Die detaillierte Tabelle mit den Ergebnissen ist in allen Formeln zu sehen, auch mit Werten. Auch die Richtungsspannungen sind angegeben. Die Ausnutzung der Schweißnaht steht im Vordergrund. Die Gesamtauslastung Utc wird jedoch aus der Kapazität der gesamten Schweißnaht berechnet. Prüfen Sie, wie es funktioniert.
Können wir eine Übereinstimmung der Schweißnahtspannung mit meinen Handberechnungen finden?
Die Spannung in einer Schweißnaht wird in den Hauptrichtungen nach dem EC berechnet und die Ergebnisse werden in den Ergebnisregistern bereitgestellt. Obwohl die Analyse in IDEA StatiCa Connection auf CBFEM basiert, können in einfachen Fällen die Spannungen mit manuellen Berechnungen verglichen werden, um die resultierenden Werte zu überprüfen.
Setzen von Kehlnähten zusammen mit einem SHS-Steg und einer Plattenoberfläche
Hohlprofile und vor allem die gekrümmten Ecken ihrer Querschnitte sind in Bezug auf das Schweißen usw. manchmal schwierig zu handhaben. Sehen Sie, wie man eine einfache Kehlnaht auf beiden Seiten eines SHS-Trägers richtig setzt, zusammen mit seinen Ecken, die mit einer Plattenoberfläche verbunden werden müssen.