DER STAHLBAU
S c h r i f t l e i t u n g :
Sr.=3ng. A. H e r t w i g , G eh. Regierungsrat, Professor an der Technischen H och schule Berlin, B erlin-C harlottenburg 2 , T echnische H ochschule Fernsprecher: C I Steinplatz 0011
Professor W. R e i n , Breslau, T echnische H och schule. — Fernsprecher: Breslau 421 61
B e i l ä g e T ^ T T T " D A T T n r i ^ r ' U r K T T T Z
Fachschrift für das ge- z u rZ e i t s c h r i f t I
JI
Y .f j / \ L J I l " \ , I 1 I 1 \
sam te B au in gen ieu rw esenP reis d es Jahrganges 10 RM un d P o stg eld
6. Jahrgang BERLIN, 9. Juni 1933 Heft 12/13
A lle R echte V o rb eh alten .
Ü ber die D a u e r f e s t ig k e it v o n S c h w e iß v e r b in d u n g e n .
Nach ein em Vortrag im Kuratorium für D au erfestigk eitsversuche beim Fachausschuß für Schw eißtechnik d e s VDI am 3. März 1933.
V on O tto G raf, Professor an der T echnischen H ochschule Stuttgart.
(Schluß aus H eft 11.) C. Ü b er d e n E in flu ß d e r B a u a r t d e r S c h w e iß v e r b in d u n g .
1. S t u m p f n ä h t e , s o w i e S t u m p f n ä h t e m it L a s c h e n . Ü ber die G estaltu ng der Stum pfnähte, die oftm als w iederh olter Z ug
b ela stu n g w idersteh en so llen , ist bereits unter B das Erforderliche g esagt worden (V- und X -N ähte, W urzel nachgeschw eißt oder nicht, flacher An
lauf der Raupe, porenarm er Schw eißstoff usf.).
D ie U rsprungszugfestigkeit von Stum pfnähten ist bis Ende 1932 gem äß Z u sam m en stellu n g 1 zu 9 bis 18 k g/m m2 erm ittelt worden. Der H öchst
wert von 18 kg/m m2 ist so w o h l m it G assch m elzsch w eiß u n gen als auch mit L ich tbogenschw eißu ngen erzielt w orden.
Darüber hinaus ist untersucht w orden, ob N ähte, die schief zur Z ug
richtung lie g e n , w iderstandsfähiger sind als normal lie g e n d e ; ferner ist der Einfluß von Laschen versch iedener Stärke und Form verfolgt w orden.
a) B e i G a s s c h m e l z s c h w e i ß u n g e n n a c h A b b . 1 7 b , S c h w e i ß n a h t u n t e r 4 5 ° z u r Z u g r i c h t u n g , f a n d s i c h w i e d e r h o l t e i n e e r h e b l i c h g r ö ß e r e U r s p r u n g s z u g f e s t i g k e i t a l s b e i V e r b i n d u n g e n n a c h A b b . 17 a , w ie die Zahlen unter Abb. 17a u. b ohn e w eiteres er
kennen lassen. M it n achgeschw eißter Schw eißw urzel (vgl. auch Abb. 6 u. 10) entstand d ie b esonders h oh e U rsprungszugfestigkeit D zu= 22 k g/m m 2.
B ei schiefer Naht sind in den ein zeln en Q uerschnitten der Proben w eniger schw ache S tellen als in der g ew öh n lich en Quernaht.
b) D ie G a ssch m elzsch w eiß u n g nach Abb. 17 a, h e rg estellt in der Werk
statt H (vgl. auch Z u sam m en stellu n g 1), lieferte D m — 12 k g/m m 2, w enn
DIU in kg/mm2
Dw in k g / m ‘
S c h w e iß n a h tw u n e ! nicht n a ch g e sch w eiß t
7 ? 77 13
Schweißnahtwune! nachgeschweißt IS
17
Abb. 17a bis e, D au erzu gversu ch e m it G assch m elzsch w eiß u n gen ; Stum pfnähte, oh n e und m it L aschen, St 37.
die W urzel nicht n achgeschw eißt war. D ie se V erbindung, m it H erstcllungs- fehlern behaftet, ist durch Laschen verstärkt w orden, w ie Abb. 17c, d u. e so w ie die zu geh örigen Zahlen zeig e n . Allerdings ist d ie Erhöhung der U rsp ru ngszugfestigkeit durch die Laschen nach Abb. 17c gerin g g e b lieb en , w eil nunm ehr d ie große Q uerschnittsänderung der V erbindung an den Laschenenden m aßgebend w urde, w o auch der Bruch eintrat.
Eine w esen tlich e Verstärkung der Stum pfnaht brachten die Laschen, w enn sie auf 3 mm D icke ab geh ob elt waren (Abb. 17d), oder w en n sie an den Enden m it allm ählichem Ü b ergan g verseh en und auch an den Stirnenden g esch w eiß t w urden (Abb. 17e).
In Abb. 18 ist ein Körper nach Abb. 1 7 e im Zustand nach dem D auerversuch w ied ergegeb en . Solch e Körper lieferten die Ursprungs
zu gfestigk eit zu D 7M = 18 k g/m m 2, also so hoch w ie die Werte für später h erg estellte, an der W urzel n a ch gesch w eiß te Stum pfnähte nach Abb. 17a und eb en so hoch w ie der M ittelw ert der gebohrten^iStäbe aus St 37 (vgl. unter A).
A u s Abb. 17a bis e erhellt, daß S t u m p f n ä h t e m it g e r i n g e r o d e r m ä ß i g e r W i d e r s t a n d s f ä h i g k e i t durch L a s c h e n e r h e b l i c h v e r s t ä r k t w e r d e n k ö n n e n , w e n n d e r
L a s c h e n a n s c h l u ß u n t e r a l l m ä h l i c h e r
Q u e r s c h n i t t s ä n d e r u n g s t a t t f i n d e t . A ller
dings dürfte d ie Her
ste llu n g des allm ählichen Ü bergangs nur In Son der
fällen wirtschaftlich trag
bar sein.
D a sselb e E rgebnis ist Abb. 19 für L ichtbogen
sch w eiß u n gen zu ent
nehm en.
D ie V erbindu ng nach Abb. 19a lieferte D zu = 9 k g/m m 2; s ie war also von geringer W iderstands
fähigkeit g e g en oftm als w ied erh olte Z ugb elastu ng.
Abb. 18.
G a ssch m elzsch w eiß u n g nach A bb. 1 7 e.
B ru c h n a c h 9 0 6 7 0 0 L a s tw e c h s e ln zw isch e n
<JU = 0 ,5 k g /m m 2 u n d (tQ = 1 8,9 k g /m m 2.
70
Schw aß nahtwurzel nicht nachgeschw eißt
Diu inkgjmm2 9 12
Schw aß n ah t w u n d nachgeschw&ßt
13 10
Diuinkgjmm 10
Abb. 19a bis d. D au erzu gversu ch e m it L ich tbogen schw eiß u n gen;
Stum pfnähte, oh n e und m it L aschen, St 37.
Durch d ie Lasche nach Abb. 19b ist D m auf 12 kg/m m2 erhöht w orden.
D ab ei brach der Stab jetzt am E nde der Schw eißraupen , b egin n en d b ei r in A bb. 20, w e il jetzt b e i den E nden der Laschen hoh e zu sätzlich e A n
stren gun gen Im Stab auftraten.
9 0 G r a f, Ü b er die D auerfestigkeit von Schw eißverbindungen
DER STAHLBAU
B eilag e z u r Z e its c h rift «D ie B alltech n ik *
Abb. 20. ßruchfläche der V erbindung in A bb. 19b.
e) D ie F eststellu n g en unter c) gab en Anlaß, zusam m en m it den in Abb. 17 unten genann ten Proben (W urzel nachgeschw eißt) noch V er
b in dun gen nach Abb. 25 herzu stellen . Es fand sich D la = 18 kg/m m2 g eg en ü b er 15 kg/m m2 b ei den Körpern nach Abb. 2 2 c (W urzel nicht nach
geschw eißt). D a s N a c h s c h w e i ß e n d e r W u r z e l h a t d i e W i d e r s t a n d s f ä h i g k e i t w i e d e r v e r b e s s e r t .
f) D en V ersuchen unter a) bis e) kann zur Zeit als a llg em ein w ichtig fo lg en d es entnom m en w erd en :
«) Stu m pfschw eißu ngen m it hoher W iderstandsfähigkeit g e g e n oftm als 20) D ie U rsprungszugfestigkeit, b ei unseren V ersuchen als W iderstands
fähigkeit g eg en 2 M illion en L astw echsel erm ittelt, kann für d ie V er
bin dun g nach Abb. 21 b zu rund 13 bis 14 k g/m m2 g esch ätzt w erd en ; sie ist dam it nicht oder nur w e n ig höher als die zu geh örige Stum pfnaht allein, d ie D zu = 13 kg/m m2 lieferte.
der Querschnittsform der K eh ln ähte, sodann der Einfluß der B reite der an gesch lossen en Stäb e, auch der Einfluß ihrer Querschnittsform so w ie die Wirkung von Schlitznähten verfolgt w orden. Aus den bis jetzt vor
lie g e n d e n E rgebnissen se i fo lg en d es h ervorgehob en :
a) E i n f l u ß d e r L ä n g e d e r F l a n k e n k e h l n ä h t e . D a u e r f e s t i g k e i t d e r L ä n g s k e h l n ä h t e . N äh te, die gem äß DIN 4100 derart b e m essen w urden, daß p : a — 0,5 :1 (gültig b e i Stücken für statische B e
lastung), sind bei oftm als w iederh olter B elastung nicht gebroch en, w en n die an g esch lo ssen en Stäb e auf Zug beansprucht waren; es war die A n
stren gun g der Stäb e am Beginn der Schw eißn aht m aßgebend.
21) Ob und in w ie w e it die V erw en d u ng ein es b esonders bildsam en M aterials in den Längs- und Q uerkehlnähten der Laschen die W iderstands
fähigkeit von L aschenverbindungen erhöhen läßt, bedarf noch der U nter
suchung. Es wird im Sinne der F eststellu n gen unter B 2, c) vorzu geh en sein.
Abb. 2 0 a . L ich tbogenschw eißu ng;
V - N a h t u n d D eck ln sch e n a c h A bb. 1 9 d ; G le ic h stro m , u m h ü llte E le k tro d e .
D ie V erbindung nach Abb. 1 9 c ergab D zu
= 13 k g/m m 2; es han delt sich dem nach um eine Stum pfnaht mit m äßiger W iderstandsfähigkeit.
Durch die Lasche nach Abb. 19 d ist die Ur
sp ru ngszu gfestigk eit verringert w orden auf D IU
= 10 k g/m m 2, w eil jetzt an den Enden der Lasche w ie im F alle der Abb. 20 h oh e zu sätzlich e A n
strengungen entstanden, w elch e d ie Zerstörung am L aschenende bew irkten. Abb. 2 0 a z eig t ein lehr
reich es B eisp iel.
c) Im Einklang m it den F eststellu n gen unter a) und b) steh en die E rgebnisse, die in Abb. 21 dargestellt sind. V ier L aschenverbindungen wurden zw isch en ¿„ = 0,5 k g/m m2 und <t0 — 16 k g/m m2 oftm als b elastet. Mit den Stücken nach A bb. 2 1 a u. 21 c wurde die k lein ste Zahl der W iederholungen
erreicht; die größte L astw echselzah l gehört zu Abb. 2 1 b m it allm ählich anlaufenden, auf 1,5 bis 5 mm D icke a b geh ob elten L asch en 20).
d) In Ergänzung der V ersuche m it Proben nach Abb. 17a (Stumpf
naht, W urzel nicht nachgeschw eißt) sind w eitere in g leich er W eise her
g e stellte V erbindungen nach Abb. 22 g eliefert w orden. D ie V erbindung nach Abb. 2 2 c (mit N ähten, die unter 3 6 ° zur Zugrichtung lagen) fand sich ein e erheblich höhere U rspru ngszugfestigkeit als für Proben nach Abb. 2 2 a u. 2 2 b . D ie se s Ergebnis steh t im Einklang mit den Ergebnissen zu Abb. 17 a u. 17 b (vgl. unter C 1, a).
Bei einer Probe nach Abb. 2 2 b begann der Bruch am A uslauf einer Längsnaht. Im F alle der Abb. 23, g ü ltig für ein Stück nach Abb. 2 2 c, begann der Bruch neben der Naht. Hier la g der Bruch ähnlich w ie bei der sch iefen N aht nach Abb. 17b , von der in Abb. 24 ein B eispiel w ieder
g e g eb en ist.
Abb. 23. G assch m elzsch w eiß u n g nach Abb. 22c;
W urzel nicht n achgeschw eiß t.
B ru ch n a c h 1 944 5 0 0 L a stw e ch se ln zw isch e n ¿ « = 0 ,5 k g /m m 2 u n d — 16 k g /m m 2. D er B ru ch b e g a n n bei r.
\t-no
C— 740— 5
b c d
l
/¥
*>
u
%fr C— w — >
Ti
<- C— HO—>4
w ied erh olte B elastungen sind m it G assch m elzsch w eiß u ng u n d m it Licht
b ogen sch w eiß u n g fe stg e s te llt w orden.
ß ) Stum pfnähte, die sch ief zur Zugrichtung lagen , waren unter sonst gleich en U m ständen w iderstandsfähiger als solch e normal zur Zugrichtung.
y) Stum pfnähte mit geringer oder mäßiger W iderstandsfähigkeit g e g en oftm als w ied erh o lte B elastu n g lassen sich m it L aschen21) verstärken, b ei m äßig guter A usführung nur, w enn d ie Q uerschnittsänderungen allm ählich ausgeführt werden.
2. V e r b i n d u n g e n m it F l a n k e n k e h l n ä h t e n , i n s b e s o n d e r e n a c h A b b . 13.
Auf w e sen tlich e E igenschaften der V erbindungen nach Abb. 13 w urde bereits unter B w eg en d es E influsses d es M aterials in Flankenkehlnähten ein gegan gen . W eiter ist der Einfluß der Länge und der Stärke sow ie
a b c
Bruch nach W 0 0 W S 0 0 2S4-S00
arischen O'QSkg/mnf und O ' 16 kg/mm1
1S3900 last wechseln
A bb. 21a bis d. D auerzugversuche m it L ichtbogen
schw eißu ngen; Stum pfnähte mit Laschen, St 37.
SchweiBnohtnunet nicht nachg&sc/nveißt
Dw in tg/mm1 12 13 1S
A bb. 2 2 a bis c. D au erzu gversu ch e m it G a ssch m elz
sch w eiß u n gen ; K noten b lech an sch lü sse, St 37.
J a h rg a n g 6 H e it 1 2/13
9 . J u n i 1933 G r a f , Ü ber d ie D au erfestigk eit von Schw eißverbindungen 9 1
-'8
D ie V erteilu ng der Naht, z. B. nach Abb. 2 8 b g eg en ü b er Abb. 2 8 a , blieb bis jetzt o h n e deutlichen E in flu ß 24).
b) Bei D auerdruckversuchen m it Stücken nach Abb. 29 ergab sich die D a u e r s c h e r f e s t i g k e i t d e r L ä n g s k e h l n ä h t e (Ursprungsfestig-
k e i t ° Sci.u ) zu 12 k g /m m 2.
c) Nach Abb. 26 u. 27 und nach m annigfachen Erörterungen, die nach Bekanntgabe unserer ersten V ersuche an v ersch ieden en S tellen gep flogen worden sind, en tste h t die Frage, w elch en Einfluß hat das Verhältnis Stab- breite (Stabquerschnitt) zur N ah tlän ge und zum N ahtquerschnitt. Aus den b ish erigen V ersuchen, die zunächst orientieren so llten und die w eiter
geführt w erd en, ist u. a. zu entnehm en, daß die Q uerschnittsform der Naht mit den gew ä h lten Elektroden in praktisch üblichen G renzen oh n e erh ebliche B ed eu tu n g ist.
a b c
Abb. 26. Abb. 27.
B el Flankennähten, die erheblich kürzer waren, als sie in den Norm en verlangt w erd en, sind Brüche in den N ähten erfolgt. E rgebnisse von Z ug
versuchen m it solchen Stücken finden sich in der Bautechn. 1932, S. 414 u. f.
Bei den D au erzu gversu ch en ist der Bruch in der Naht unter U rsprungs
b elastu n g nur beobachtet w orden, w enn die N aht etw a die H älfte der norm engem äßen M aße au fw ies (g : d
= 1,1:1) und überdies nur, w enn die
Abb. 29. L ich tbogenschw eißu ng nach 1 421 400 L astw echseln zw isch en gu = 0,5 k g/m m2 und g0 = 13 k g/m m 2.
Abb. 30. G um m im odell e in e s ein seitig en K eh lan sch lu sses m it der Zugkraft P belastet.
B ei a w ölb t sich das K notenstück unter dem Einfluß der Q uerzusam m enzieh un g d es an
g e sc h lo ssen en Flachstückes b . A bb. 24. G assch m elz
sch w eiß u n g nach A bb. 17b;
W urzel nachgeschw eißt.
B ru ch n a c h 8 4 4 8 0 0 L a s tw e c h s e ln zw isch e n du = 0 ,5 k g /m m 2 und
d Q = 2 4 k g /m m 2.
D e r B ru ch b e g a n n bei r.
■SchneiBn ah t wuriel nachgesch weißt DIU in kg/mm1 18 A bb. 25. D auerzugversuche mit G asschm elzsch w eiß u n gen ;
K notenblechanschluß, St 37.
B - ZS VI 70 mm
Du in kg/mm* 10 9 7 3 5
y-(S 06 06 07 06 0.3
Abb. 28. D auerzugversuche mit L ich tbogenschw eißu ngen;
L aschenanschlüsse, St 37.
A nstrengung d es an gesch lossen en Stab es w eit über der D au erfestig
k eit l a g 22).
B ei Prüfung der D auerfestigkeit der Schw eißnaht ist zu beachten, daß m it V erkürzung der Schw eißn aht d ie V erteilu n g der A n strengungen im an g esch lo ssen en Stab ungünstiger w ird; d ie Kraftlinien m üssen bei kürzere?! N ähten mit schärferer A blenkung und gedrängter nach den S eiten geführt w erd en , w ie d ie B e isp iele in Abb. 26 u. 27 erkennen lassen .
Der Einfluß der Länge der Schw eißnaht war desh alb w eiter zu unter
su ch en , auch w e il die N ahtlänge ln Stücken, d ie oftm als w ied erh olte Lasten aufnehm en sollen , nach DIN 4100 länger sein so ll als bei unseren b ish erigen V ersuchen. Der Einfluß der N ahtlänge ist natürlich begrenzt;
nach unseren bis E nd e 1932 vorliegen d en F eststellu n g en ist bei sachgem äßer Stärke der N aht ein e V erlängerung über d ie übliche norm engem äßc Länge hinaus (p : d — 0,5 :1 ) b ei Zugverbindungen von untergeordneter B edeutun g. Z. B. fand sich für Stücke nach Abb. 13
b ei l = 60 mm (p : d = 0,5 : 1) bei / = 120 mm (p : d = 0,25 :1 ) mit G asschm elzsch w eiß ung D zu = 9 10 kg/m m 2,
mit L ich tbogenschw eißu ng D zu = 6 7 k g/m m 223).
W eitere V ersuche sind v orgeseh en .
22) B el Prüfung mit erheblichem A n teil einer ruhenden Last an der G esam tlast, vgl. unter D., so w ie G r a f , D ie D auerfestigkeit von Stählen mit W alzhaut ohn e und m it Bohrung, von N iet- und S ch w eiß verbin du ngen, V D I-V erlag 1931, S. 39.
23) V gl. auch Bautechn. 1932, S. 415, Abb. 10.
d) In b ezu g auf d ie S t ä r k e der Naht hat sich bis jetzt g e ze ig t, daß starke N ähte unter bestim m ten V erhältnissen g e eig n e t sind, die an den A n schluß stellen der Stäbe auftretenden A nstrengungen zu m ild ern 26).
Jedoch m üssen w eitere U ntersuchungen für ein e a llg em ein e K larstellung sorgen.
e) M it Z u n a h m e d e r B r e i t e d e s a n g e s c h l o s s e n e n S t a b e s (bei g leich b leib en d er D icke d esselb en ) n a h m d i e U r s p r u n g s z u g f e s t i g k e i t a b , w ie die Zahlen unter Abb. 2 8 a erkennen lassen. D ie Erklärung für d ie se s Ergebnis finden wir in dem U m stand, daß die in Abb. 26 skizzierten Kraftlinien' b ei zunehm end er Stabbreite ein en V erlauf n eh m en , der an der Ü b ergan gsstelle die A nstrengungen ste ig e r t20).
24) Entsprechend dem unter B, 2 G esagten . 26) V gl. Stahlbau 1932, S. 177 u. f.
26) An den S ch w eiß stellen treten noch Form änderungen auf, w elch e mit den in Abb. 3 0 ersichtlichen Form änderungen verbunden sind.
9 2 G r a f , Ü ber die D auerfestigkeit von Schw eißverbindungen DER STAHLBAU
B eilag e z u r Z e its c h rift „D ie B a u te c h n ik “
3. V e r b i n d u n g e n n a c h A b b . 3 3 c m it S t i r n k e h l n ä h t e n . Zunächst ist das Verhalten von Stirnkehlnähten bei Laschenverbin
dungen nach Abb. 3 3 c untersucht w orden. Dann w urden Stücke unter
sucht, in denen Stirn- und Flankenkehlnähte gem ein sam wirkten.
a) B ei V erbindungen nach Abb. 3 3 c ist der Bruch nach Abb. 34 u. 35 erfolgt; d ie Risse haben verm utlich an den Laschen an den S tellen r, f) B eisp iele aus Versuchen mit Schlitznähten finden sich in Abb. 2 8 c,
31 u. 32. Im V ergleich m it den Stücken nach Abb. 28a fand sich ein e Steigerun g der U rsprungszugfestigkeit D la von 7 auf 8 kg/m m 2.
g) D i e U r s p r u n g s z u g f e s t i g k e i t D m fa n d s i c h fü r L a s c h e n v e r b i n d u n g e n n a c h A bb. 2 8 a , b, c, s o w i e Abb. 3 3 a , b, b i s E n d e 1932 z u 6 b i s 14 k g/m m 2. Es wird zur Zeit versucht, d ie W iderstandsfähigkeit
A bb. 31. Abb. 32.
L ich tbogenschw eißu ngen nach Abb. 27c.
A bb. 3 1 : N ach d em g e w ö h n lic h e n Z u g v e rsu c h ( < ^ = 3 4 , 4 kg/m m '-).
Abb. 3 2 : N ach 1 157 6 0 0 L n s tw e c h se ln z w isc h e n du = 0 , 5 kg/m m '- u n d dQ = 9 ,0 k g /m m 2.
b ei Ursprungsbeiastung durch V erw en du ng anderer S ch w eiß stäb e27) und durch konstruktive M aßnahm en zu erhöhen.
h) D ie b ish erigen V ersuche mit V erbindungen durch F lankenkehlnähte lehren folgen d es:
ot) V erbindungen m it hoher W iderstandsfähigkeit g e g en oftm als w ieder
h olte B elastung sind bisher nur mit G asschm elzsch w eißungen festg estellt w orden, die in der Raupe beson d ers w eich es Material enthielten.
ß) Durch Einhaltung näher zu erkundender B ezieh u n gen zw ischen der V erteilu n g der Stabquerschnittc und der N äh te lassen sich V erbindungen h ersteilen , die erh eb lich e S chw in gu n gsw eiten ertragen.
/ ) U nter Berücksichtigung der späteren F eststellu n g en unter D kann zur Zeit g esa g t w erd en , daß V erbindungen mit F lankenkehlnähten sow oh l mit G asschm elzsch w eiß ung als mit L ich tbogenschw eißu ng neben hohen ruhenden Lasten erh eb lich e b e w e g te Lasten dauernd aufnehm en können;
b eisp ielsw eise erscheint e s zur Z eit m öglich, von ein er G esam tanstrengung von 12 kg/m m2 noch 4 k g/m m2 durch oftm als w iederkehrend e Lasten als dauernd z u lä ssig hervorzurufen.
Du in lg/mm 9 -<X
Dw in kg/mm2
q *<T
Abb. 33.
Gasschmelischrraßmg
n 3 11
ns 0.S
LichtbogenschneiBung
V
8 6 7
US US V
D au erzu gversu ch e mit Schw eißverbind ungen;
L aschenanschlüsse, St 37.
27) Zur B eurteilung des E influsses der B eschaffen heit d es g esch w eiß ten M aterials se i auf fo lg en d e F eststellu n g en verw iesen . G asschm elzsch w eiß ung nach Abb. 3 3 a lieferte £>zu = 14 k g/m m 2, also ein e relativ h oh e Festigkeit.
D ie K ugeldruckhärte d e s M aterials in den Schw eißraupen betrug 77 = rund 120 kg/m m 2. L ich tbogenschw eißu ngen nach Abb. 33 b lief erten D za = 6 k g/m m2 und H — rund 180 kg/m m 2.
A bb. 34. Abb. 35.
G asschm elzsch w eiß ungen nach Abb. 32c.
Abb. 3 4 : Nach 3 7 2 8 0 0 L a stw c ch se ln zw isch e n d u = 0 , 5 k g /m in 2 u n d dQ = 11,9 k tf/m m 2 (bzw . Q = 0 , 5 u n d 13 kg/m m -’j.
A bb. 3 5 : N ach 2 001 0 0 0 L a s tw e c h s e ln z w isc h e n du = 14 k g /m m 2 un d dQ = 2 1 k g /m m 2 (bzw . Q = 15,4 u n d 2 3 k g /m m 2.
D. D a u e r z u g f e s t ig k e it v o n S c h w e iß v e r b in d u n g e n b e i v e r s c h ie d e n e m A n teil
d e r b e w e g t e n L a st. Abb. 36. L ich tbogenschw eißu ng nach 1. Z u g v e r s u c h e . 1 305 200 L astw echseln zw ischen W enn zu den A nstrengun- = 0,5 k g /m m2 und g0 = 1 2 kg /m m -.
g en durch oftm als w iederh olte
B elastungen noch ruhende Lasten hinzutreten, so g e h t die Schw in gu n gs
w eite mit dem A n steigen der ruhenden Lasten allm ählich zurück28). Für F lachstäbe m it Bohrung ist d iese V eränderlichkeit der S ch w in gu n gsw eite unter A besprochen. An Stum pfschw eißu ngen und an V erbindungen mit Kehlnähten war zunächst zu erkunden, ob die V erhältnisse bei Schw eiß-
28) V gl. Abb. 1, so w ie M aschinenbau 1931, S. 85.
also am Innern Rand der S ch w eiß stelle, b egon n en . W ei
tere Risse erschienen an den äußeren Enden der S ch w eiß ste lle b ei s. D em nach handelt es sich hier nicht um die Scherfestigkeit der N ähte, son dern um B iegefestigk eiten .
b) Dauerdruckversuche mit V erbindungen nach Abb. 36 (mit Stirn- und Flankenkehi- nähten, letztere w ie in Abb. 29) lieferten den durchschnittlichen Scherw iderstand der Nähte (Ursprungsfestigkeit) zu D scllu
= 11 k g/m m 2. Bei L ängskehl- nähten ist gem äß 2, b) D schu
= 12 kg/m m2 g efu n d en wor
den; deshalb erscheinen im vorliegen d en Fall d ie Stirn
nähte zusätzlich w eniger wirk
sam.
J a h rg a n g 6 H e ft 12/13
9. J u n i 1933 G r a f , Ü ber d ie D auerfestigkeit von Schw eißverbindungen 9 3
V erbindungen ähnlich lieg en w ie b ei den gebohrten Flachstäben. Dazu sind die D au erzu gfestigk eiten derart erm ittelt w orden, daß von der G e
sam tb elastu ng V3 b zw . % ruhend war ( ö zy3 bzw . D , 2,3) 29).
a) B ei S t u m p f n ä h t e n fanden sich folgen d e D auerzugfestigkeiten und S ch w in gu n gsw eiten (in kg/m m 2):
D au erzu gfestig- S ch w in gu n gsw eite
Stücke aus keit • bei
D l) D IU
1. Werk G , St 37, V -N aht,
G asschm elzsch w eiß un g . 15 — 3 8 2) 14,5 — 12,7 (0,88) 2. Werk G, St 37, X -N ah t,
G asschm elzsch w eiß un g . 16 (22) 3 8 2) 15,5 14,6(0,94) 12,7(0,82) 3. Werk G, St 52, V -N aht,
G assch m elzsch w eiß u n g . 18 — 4 0 3) 17,5 — 13,3 (0,76) 4. Werk D, St 37, V-Naht,
L ich tbogenschw eißu ng . 15 21 3 4 2) 14,5 14 (0,97) 11,3(0,78) 5. Werk D, St 37, X -N ah t,
L ich tbogenschw eißu ng . 10 — 2 5 2) 9,5 — 8,3 (0,87) 6. Werk D, St 52, V -N aht,
L ich tbogenschw eißu ng . 15 — 3 9 3) 14,5 — 13,0(0,90) x) U n tere L astgrenze 0,5 k g/m m 2.
2) Streckgrenze as — 25,8 k g/m m 2, vgl. Bautechn. 1932, S. 396.
3) Streckgrenze ds = rund 39 k g/m m 2.
H iernach sind die S ch w in gu n gs
w eiten b ei D z\j nur w e n ig kleiner a u sgefallen als bei der U rsprungs
festig k eit D za\ b ei betrug die S ch w in gu n gsw eite noch 76 bis 9 0 % , im M ittel 0,83 von D zu. D ie se V er
h ältn isse liegen in den G renzen , die von V ersuchen m it gebohrten Stäben bekan nt sind.
b) B ei den unter a) aufgeführten V ersuchen lag b ei den drei Reihen 1, 2 und 4 mit St 37 b e d eu ten d üb er der Streckgrenze; es war dem gem äß an den zu geh örigen Proben beim erstm aligen B elasten ein e erh eb liche R eckung erfolgt.
c) D ie bisher besp roch en en V er
su ch e z e ig e n , daß g u t e S t u m p f s c h w e i ß u n g e n b i s z u s e h r h o h e n A n s t r e n g u n g e n g r o ß e s c h w i n g e n d e B e l a s t u n g e n e r t r a g e n .
d) B ei V e r b i n d u n g e n n a c h A b b . 13 (mit L ängskehlnähten) er
gab en sich fo lg en d e D au erzu gfestig
keiten und S ch w in gu n gsw eiten (in k g/m m 2):
Abb. 37. Probestab für die M essu n g der Schrum pfungen
beim L ichtbogenschw eißen.
Stü ck e aus
Dauerzug
festigkeit
S ch w in gu n gs
w e ite b ei
DIU
l)Dza
1. Werk G, St 37, G assch m elzsch w eiß u n g ( ? : * = ! , D ...
(o ; <t = 0 , 5 ) ...
7 14
17 20
6,5 13,5
5.7 (0,9) 6.7 (0,5) 2. Werk D, St 37, L ich tbogenschw eißu ng
(? : 1,2) ...
7
(5)
15,7 16
6,5
(5)
5.2 (0,8) 5.3 ( l ) 2) 3. Werk D, St 37, L ich tbogenschw eißung
(f : d = 0 , 5 ) ... 8 22 7,5 7,3 (1) 4. Werk D, St 52, L ich tbogenschw eißung
(p :
tr
= 1,0) ... 7 21 6,3 7,0 ( l ) 2) J) U n tere Lastgrenze 0,5 k g/m m 2.2) D ie V erhältniszahlen sind hier zu 1 g e se tz t, obw ohl d ie Sch w in gu n gs
w eite b ei D größer als b ei D 2U ausfiel. Hier Ist zu beachten, daß die Sch w in gu n gsw eiten k lein sind und daß d ie V erhältniszahl durch m äßige Streuungen erheb lich beein flu ßt wird.
Hier betragen die Sch w in gu n gsw eiten b ei D # , das rund 0,5- b is 1 fache, im M ittel das 0 ,9fach e der S ch w in gu n gsw eite bei D IU. D er M ittelw ert lieg t nah e dem unter a), der für Stum pfschw eißungen gilt.
29) V g l. G r a f , D au erfestigk eit von Stählen mit W alzhaut ohn e und mit Bohrung, von N iet- und Schw eißverbind ungen VD I-Verlag 1931, S. 10.
W eiter z eig en die Zahlen, daß d ie S ch w in g u n g sw eite, die b ei g leich zeitig wirkender hoher ruhender Last ertragen wurde, auch b ei Ver
bindungen m ittelm äßiger G üte noch m in d esten s 5,2 k g /m m2 betrug.
e) B e i V e r b i n d u n g e n n a c h Abb. 3 3 c (m it S t i r n k e h l n ä h t e n ) wurde fo lg en d es erm ittelt.
S t ü c k e a u s
Da zu gfes ö , v )
(?) ier- tigk eit
D Z % (?)
Schw i w ei D* u
ngungs- e bei
D l 2 ,
z ‘ ¡3
1. W erk G (St 37, G assch m elz
schw eißu ng) ...
2. Werk D (St 3 7 , L ichtbogen
schw eißu ng) ...
11 (12) 7,2 ( 8)
21 (23) 18 (20)
10,5 6,7
7 (0,7) 6 (0,9)
V>-- / /
/,
5
*) U n tere Lastgrenze 0,5 k g/m m 2.
D ie V erh ältnisse lieg en hier in dem Bereich, der unter a) und d) für andere V erb indu ngen gefu n d en wurde.
f) Im ganzen Ist den V ersuchen unter a) bis e) zu en tneh m en , daß die D au erzu gfestigk eit von Schw eißverbind ungen durch g leich zeitig w irkende ruhende G rundlasten ähnlich beeinflußt wird w ie die D au erzugfestigk eit von gebohrten S tä b e n 30).
2. B i e g e v e r s u c h e .
Nach den bisher gew o n n en en Erkenntnissen ist zu erwarten, daß g e sch w eiß te Träger ein e g u te A usnutzung d es Stahls erm öglich en , w enn ein e sachgem äße A nordnung der N ä h te 31), der Stah lb leche usf. stattfindet.
Bei V ersuchen für die V erein igten Stah lw erke (Dortm under U nion) haben gesch w eiß te Träger von 2 0 cm H öh e höh ere D a u erbiegefestigk eiten g e liefert als g e n iete te Träger. H ierüber wird ein beson derer Bericht er
stattet w erden.
E. Ü b er d ie B e d e u tu n g d e r S p a n n u n g e n , d ie d u rch d a s S c h w e iß e n e n t s t e h e n .
In den letzten Jahren sind an v ersch ied enen Steh en V ersuche a u s
geführt w orden, w elch e über die Größe und Richtung von Spannungen Aufschluß g eb en , d ie beim H erstellen und V erarbeiten d es S tah ls in Stücken bestim m ter Form und Größe en tsteh en und in d iesen Stücken verb leib en , e h e das Material äußeren Kräften au sg esetzt w ird 82). Zum Teil waren die U ntersuchungen durch Schadenfälle veranlaßt, b e i denen hohe V orspannungen d es v erw en d eten M aterials b eteilig t sein so llen . Zu ein em ändern T eil han delt es sich um V ersuche, mit den en man die B edingu ngen finden w o llte, w elch e h oh e V orspannungen bringen, w eil man d iese verlangt; hierher gehören die V ersuche über d ie K lem m spannungen der N ieten , die ln N ietverbindungen nahe der Streckgrenze des N ietm aterials lie g e n 33).
Das zu letzt genann te B eisp iel erinnert, daß h o h e innere Spannungen vor dem Aufbringen äußerer Kräfte vorhanden sein können, in diesem
JSchweißraupe aufgetragen y'lSchweiliraupen •
/ b e i M ’u. fl,/!,' durchgeschnitten / nach 11-tög. Lagerung / bei BB'u. BXdurchgesctimlten y C C ‘ C,c; ■ •
^ - D D ' - D , 0 { • • öesamti/erkßrzung beb
4 5 6 7 S
0,12 0J1 0,11 0,11 0,15 mm 0.6 1.56 165 1.65 075 mm/m
r p' d,' c; b;
Abb. 38. Schrum pfungen beim L ich tbogenschw eißen.
B eisp iel sogar erwünscht sind. A ußerdem ist bekannt, daß die W alz
profile, B leche usf. beim N ieten am Rand d es N ietloch s über die Streck- 30) Daß die S ch w in gu n gsw eiten m it dem A n w achsen der ruhenden Grundlast b ei Schw eißu ngen bestim m ter Art und aus bestim m ten Stoffen verhältnism äßig mehr zurückgehen können, sch ein t m öglich.
31) V gl. Internationale V erein igu n g für Brückenbau und H ochbau, A bhan dlun gen , Zürich 1932, Band 1, S. 223.
32) V gl. u. a. B u c h h o l z und B ü h l e r , Archiv für das E isen h ü tten
w e sen , D ezem b er 1932, 6. Jahrgang, H eft 6, S. 247 u. f.; D ö r n e n , S tah l
bau 1933, S. 22.
33) V gl. W e l l l n g e r , E igen sp annu ng, G efü g e und F estigk eit warm
gesc h la g en er N ieten , V erlag von W ilh. Ernst & Sohn, Berlin 1932.
9 4 G r a f , Ü ber d ie D auerfestigkeit von Schw eißverbind ungen
DER STAHLBAU
B eilag e z u r Z e its c h rift »D ie B a u te c h n ik “
gren ze hinaus beansprucht w erden und daß dam it erh ebliche Vorspannungen w achgerufen w erd en . Auch beim Richten der Profile usf. b leib en solche Spannungen zurück. Endlich ist auch w esen tlich , ob die Vorspannungen derart gerich tet sind, daß sie m aßgebend e A nstrengungen durch äußere Kräfte erhöhen oder verm indern.
Wir w issen dazu, daß dieser Zustand zu keinen A nständen führt, w en n der W erkstoff gem äß den heutigen Vorschriften für Stahlbauten, D am p fkessel usf. gew ä h lt und verarbeitet wird. D iese B edingu ngen ver
bürgen d ie V erw en d u n g ein es sehr bildsam en W erkstoffs, der örtliche Ü b eranstrengungen durch plastische V erform ung w eitgeh en d mindern läßt.
D iese Sachlage muß beachtet w erd en , w enn versucht wird, die B e
d eu tu n g der Spannungen zu beurteilen , die beim Schw eißen entstehen und die in Schw eißverbind ungen vorhanden sind, w en n sie äußeren Kräften a u sgesetzt w erden.
In F ortsetzung unserer früheren V ersu ch e31) sind u. a. an einer Platte nach Abb. 37 die unter den P unkten 1 bis 11 g e le g en en Strecken lx bis ln
= 200 mm vor und nach dem A ufbringen von zw ei dop p ellagigen Raupen g e m ess en w orden. D ie w ichtigsten E rgeb nisse finden sich in Abb 38.
G egenü ber dem Z ustand vor dem Schw eißen z e ig te sich ein e erhebliche Verkürzung, die in der M itte am klein sten war, g e g en d ie Plattenränder hin zunahm . D ieses Ergebnis b esagt, daß beim E insch m elzen der Raupen
31) Stahlbau 1932, S. 181 u. 182.
zunächst ein e V erlängerung eintritt, die zum T eil b leib en d ist; m it dem A bkühlen der S ch m elze und der Platte en tsteh en allm ählich Verkürzungen, die geg en ü b er dem Z ustand vor dem Schw eißen hier nicht v o ll erkennbar sind.
Solch e M essu n g en 35) erinnern, daß die Eigenspannungen in gesch w eiß ten Stücken von der Streckgrenze der versch w eiß ten Stoffe abhängen, überdies vor allem b ei den Enden der Schw eißn ähte zu beachten sind, w enn es sich um Stücke han delt, die oftm als w iederk eh rend en Lasten au sg esetzt
•w erden.
Selb stverstän d lich wird man versuchen m üssen, die beim Schw eißen en tsteh en d en Form änderungen und E igenspannungen einzuschränken, sei es durch G estaltu ng der Schw eißu ng, durch d ie Beschränkung d es Ein
brands, durch die W ahl d es V erfah ren s36) u s f.37). A ls b esonders w ichtig wird man auch hier für V erb indu ngen, die oftm aligen L astw echseln w ider
steh en so llen , fordern m üssen, daß die Schw eiße und das G rundmaterial ein e h o h e B ild sam k eit au fw eisen . Dann dürften die V orspannungen vom Schw eißen b ei sachgem äßer Bauart und H erstellu n g der V erbindung für die F estigk eit der V erbindung praktisch unerheblich w erd en .
3S) Ü ber w eitere B eobachtungen wird später berichtet.
30) V gl. auch Stahlbau 1932, S. 181 u. 182.
37) Ü b erdies ändern sich die Vorspannungen im Laufe der Zeit, vgl. u. a. L a w s o n , W eld ed Rail Joint Progress Report 1931, S. 35 (Journal of the American W eld in g S ociety, A u gust 1931).
A lle R ech te V o rb eh alten .
A b ä n d e r u n g s v o r s c h lä g e zu DIN 4 1 0 0 .
(Schluß aus H eft 11.)
II. Brückenbauten.
Zu § 4 : B e r e c h n u n g v o n S c h w e iß n ä h te n , A b s. 2 :
D ie Form eln (1) b is (3) für d ie Berücksichtigung der W echselw irkungen sch ein en für Brückenbauten zu un günstig. Es m üßten d iese Form eln den wirklich auftretenden L astw echseln b e i Brücken angepaßt w erden. Bei den vorgen om m enen D auerversuchen lie g t die A nzahl der L astw echsel je M inute b ed eu ten d höher als die b ei Brücken in Frage kom m end e.
B ei den Vorschriften mit p2U| = 0,5 </2Ul für A bscheren können sich K ch ln ahtan schlüsse ergeben, die den vierfachen Q uerschnitt d es anzu
sch ließ en d en T e ile s erfordern. Fa. St.
D ie ln d iesem A bsatz g e ste llte n Forderungen sind auß ergew öhn lich sch w erw iegend und erhöhen die M aterial- und L ohnkosten gan z w e se n t
lich. Es ist nicht ein zu seh en , daß gesc h w eiß te Brücken g egen ü b er g e n ieteten Brücken h öh ere Sicherheiten haben so llen , um so w eniger, als die Ü berw achung und Prüfung der Schw eißer durch den Fachingenieur dauernd g e g eb en sind. Es ist daher zw eckm äßig, die Vorschriften den g e n iete ten Brücken anzupassen und w ie folgt zu form ulieren:
2. Für d ie B erechnung der S chw eißn ähte sind b ei Brücken sow oh l die größten p o sitiv en als auch die größten n egativen M om en te, Querkräfte und Stabkräfte zu erm itteln. D ie von der V erkehrslast herrührenden W erte sind, so w eit d ies vorgesch rieb en ist, m it der Stoßzahl <p zu m ulti
plizieren.
D ie so berechn eten G rößtw erte sind zur B em essu n g der Schw eißnähte in folgen d e Form eln ein zu setzen :
1. Ai = m ax Af + 0,3 • min Af, 2 . Q — max Q + 0,3 • min Q,
3. S = m a x S -j- 0,3 -m in S . Fa. D.
ln Abs. 2 w urden d ie am erikanischen Form eln:
M — m ax Af - f 1/2 (max Af — min M ) an alog für Q und S) aufgenom m en.
D ie se erg eb en z. B.
b ei min A l — 0:
Af = max Af + V , (m ax Af — 0) = 1V2 • m ax M , b ei min Ai = — max Ai:
Ai = max Ai • 1/ 2 (max Af + max Ai) = 2 m ax Ai.
W ürde man d ie se Erhöhung der für die B erechnung m aßgebend en M om en te (bzw. Querkräfte oder Spannkräfte) durch ein e entsprechende Abm inderung der pzul ausdrücken, so ergäbe sich nach § 5 der DIN 4100 für F lankennähte aller Art:
b e i min Ai = 0:
B r ü c k e n b a u :
9d z 1,5 dzur : 0,667 rf2U, bis T at a l -. • 0 ,5 ./
und an alog für S t u m p f n ä h t e a u f Z u g . B L . n o .
• 0.9 ■■ 0,45 a
b ei min Af =
P z u l _
■ max Ai:
1 1,5 1
' 0.5 — 0,333 d
Piui == <2 ' 0>^ ^zui = 0.25 tf2Ui •
D iese zu lässigen Spannungen sind offenbar zu gering. D ie Zerreiß
versuche m it dynam isch beanspruchten K onstruktionsteilen haben auch b ei Flankennähten in keinem F alle zum Bruch der Schw eißn ähte, sondern ste ts zum Bruch der Stäbe geführt.
Würde, w ie zu § 5 unter I. Hochbau v orgesch lagen , für Stum pf
nähte qd = </2Ul g e se tz t, so ergäb e sich für den
p ! = - t j - ° '9^ u , = ° . 6 ^ und für S c h u b n ä h t e
e L == ~i ' 0.65 dzu] = 0,433 dIut bis • 0,65 c/zul = 0,32 </2ul.
D iese W erte von pzul dürften nicht zu hoch sein ; es könnten daher (v lel-
• leicht nach Durchführung ein er w eiteren V ersuchsreihe) für den Brücken
bau die gleich en zu lä ssig en Spannungen angen om m en w erd en w ie für den Hochbau, w ell ja durch die am erikanischen Form eln ein e g en ü g en d e Sicherheit g e g eb en ist. Auch d ie vorläufigen Vorschriften der S. B. B. und d ie poln isch en Vorschriften m achen keinen U n terschied zw isch en Hoch-
und Brückenbau. Sch.
1. So w e n ig die bisher durchgeführten S c h w ellfestig k eits-D a u er versuche Anspruch darauf e rh eb en kön nen, ein e v o llk o m m en e G rundlage für die B eurteilung der D au erfestigk eit gesch w eiß ter V erbindungen zu bilden, so klar hat sich andererseits h era u sg estellt, daß der Stum pfstoß als natür
lichste V erbindungsart mit nah ezu störungsfreiem Spannungsverlauf vor allen anderen A u sb ildu ngen gesch w eiß ter A n sch lü sse den V orzu g verd ient.
W enn d a h in g estellt bleib t, daß das Verhalten d es Stu m pfstoß es b ei außerm ittiger B elastung noch nicht erforscht is t, die B eeinträchtigung seiner D au erfestigk eit durch F eh lstellen in der S ch w eiße w ahrscheinlich w esen tlich stärker ist als b e isp ie ls w e is e beim Flankenkehlnahtanschluß und som it auch sein e Prüfbarkeit durch Anfräsung erschwert ist, so ist die Forderung nach Erhöhung der zu lässigen Beanspruchung in den Schw eißn ähten w oh l verständlich.
Um d ie nach DIN 4100 erforderliche, oftm als sehr fragw ürdige V er
stärkung derStum p fstöße durch D ecklaschen zu verm elden , wurde em pfohlen, d ie zu lässigen Beanspruchungen für Stum pfnaht und für W erkstoff der Trag
konstruktion g leich z u setzen ((>21il = c/zu|), w e n ig sten s für auf Druck bean
spruchte Stum pfstöße. Für den H ochbau wäre dam it das an gestreb te Z iel er
reicht, w as jedoch im Brückenbau durch d ie sogenan n te „am erikanische F o rm el“ v ereitelt wird. Nach d ieser B erech n u ngsw eise ergibt sich für die Schw eißnaht stets ein e größere rechnerische Stabkraft als für die Trag
kon struk tion sglieder nach den m aß geb en d en Berechnungsgrundlagen für eisern e E isenbahnbrücken (BE). (Straßenbrücken, für d ie andere Vorschriften g e lte n , se ien hier außer acht g ela ssen .) S om it sind also trotz pzu| = i/zu|
Stum pfstöße im Brückenbau m it D eck laschen zu verseh en . D ieser M angel beein trächtigt in beson d erem M aße d ie zw eckm äß ige A usb ildu ng g e schw eißter Fachw erkknoten.
Da w eiterhin b em än gelt w ird , daß nach dieser B em essu n gsform el oftm als außerordentlich lange N ähte anzuordnen sind, w as sich im Hin
blick auf d ie stark un terschiedlichen B eansp ruch ungen im Baustahl und in der Schw eißnaht baulich sehr u n gün stig ausw irkt, lohnt sich ein e N ach
prüfung der Frage, ob und w ie d ie am erikanische Form el abzuändern ist.
Sch w ellen d , also nur nach ein er Richtung unterschiedlich beanspruchte Tragglieder aus St 37 w erden nun nach den BE -V orschriften w ie statisch b e la ste te b eh an d elt. Mit Recht, denn der St 37 hat sich g e g e n sch w ellen d e Beanspruchungen (nahezu U rsprungsfestigkeit) außerordentlich gü n stig ver
halten. (Bei St 52 ist es anders, er soll aber m it Rücksicht auf a llgem ein e S chw ierigk eiten b ezü glich seiner Einordnung in Schw eißvorschriften aus
schalten.) Nach dem Stand der E ntw icklu ng und den ex p erim en tell g ew o n n en en E rkenntnissen ist ein e entsp rech ende B ehand lung schw ellen d
J a h rg a n g 6 H e ft 1 2 /1 3
9 . J u n i 1933 A bänderungsvorschläge zu DIN 4100 9 5
Abb. 9. A rb eitsfestigk eitsw erte und zu lä ssig e B eanspruchungen p und q für Stum pfnähte und Sicherh eitszahlen v.
Im gleich en Schaubild sind noch die zw ei w eiteren entsprechenden Kurven ,1 a “ und , 2 a “ ein getragen für p == 0 ,9 dzul. D iese Spann un gs
erhöhung entspricht einem w ied erh olt erörterten Vorschlag. D ie se A n
nahm e war überhaupt der A usgangspu nk t für d ie nachfolgend kurz er
läuterte A u fstellun g der Form el (1):
Um dynam isch (w ech seln d und sch w ellen d ) beanspruchte Tragglieder b ei ihrer B em essu n g auf die g leic h e z u lässige Beanspruchung b ezieh en zu kön nen, m üssen die größten Stabkräfte (oder M om en te oder Q uer
kräfte) mit einem Faktor m ultipliziert w erd en , d essen Größe sich nach dem entsp rech enden W ert richtet, aber m indestens 1 betragen muß. Dr. K o m m e r e i l (B autechn., H eft 9 /1 9 3 3 , S. 114) nennt ihn y;
Dr. S c h a e c h t e r l e w äh lt die B ezeichn un g x (Baulng. 1933, H eft 17/18, S. 239). Nach dem letztgen an n ten Verfasser ergibt sich für
—
K
~ ° s _ m in S X ~~ öu ° a aw ” m axS 'Abb. 1
< 4 i : özu l U n ( ^ ? z u l ■„2Ul, entsprechend Fs : F.
D arstellu ng der W erte pzl
"z,
(Fs = Schw ciQ n ah tk eh lflfich e, F = Q u e r s c h n itts f la c h e d e s a n g e s c h lo s s e n e n T e ile s.) (K u rv e n b c z c lc h n u n g s. A b b . 9. K u rv e „4 " e n ts p r ic h t DIN 4 1 0 0 m it (>z u | = 0 ,5 tfz u |
u n d a m e rik a n is c h e r F o rm el.)
Abb. 10 z eig t auch den Verlauf der zu lässigen Beanspruchungen für
P z u l = 0,9 </zul und p zul = 0,6 <rzul, je nach Form el (1) und der am erikanischen Form el. D ie Sicherh eitszahlen sind eb en falls daraus entnehm bar; sie schw anken zw isch en * = 1 , 9 und 7'== 2,86. W enn d ie Streuungen der D au erfestigk eiten von Stum pfstößen so w eit verringert w erden könnten, daß die 1,5 fache Sicherheit gew ahrt b leib t, ließ e sich nach dieser Dar
stellu n g pzul, = 0,9 <rzul für Stum pfnähte verantw orten.
In Abb. 9 ist w eiterhin die nach den B E -V orschriften zu lä ssig e B e
anspruchung d es B austahls St 37 ein getragen . D ividiert man d iese W erte In A bb. 8 sind die W erte für x, w enn S = x • m a x S ist, nach DIN 4100,
BE-V orschriften und voranstehender Form el, Gl. (1), verglich en . Mit der V erb esseru n g im S chw ellbereich ist also ein e V erschlechterung Im W ech sel
bereich verb und en . Bei der im a llgem ein en ungleich klein eren w irtschaft
lichen B ed eu tu n g w ech seln d beanspruchter T ragglieder dürfte die Form el (1), im ganzen g e se h e n , z w eife llo s ein en V orteil für die W eiterentw icklun g der Schw eißtechnik Im Stahlbau darstellen.
W enn die bisher für Stum pfnähte g ü ltig e B eanspruchung von p = 0,6 tfzul b eib eh alten wird, ergibt sich für die tatsächlichen B ean
spruchungen in den Schw eißnähten ^p’ = nach G l.(1) d ie Kurve „1“
in Abb. 9. Nach der am erikanischen Form el g ilt Kurve „2 “.
nookglaw' imH9'12B0
6rundbeanspnjch- A bb. 10.
G egen ü b erstellu n g der zu l. Beanspruchungen in Stum pfnähten (St 37)
IBr p z u | = 0 , 6 dzul u n d (Izu l = 0 , 0 dz u | noch F o rm e l 1 (K u rv e . 1 " ) u n d n a c h d e r a m e rik a n is c h e n
F o rm el (K u rv e , 2 “) f $ qz u j
Pzul ~ TT" = Je
E in g e tra g e n I s t fe rn e r ¿ z u , u n d tfz u , fü r B a u s ta h l St 3 7 n a c h B E -V o rs c h rifte n (K u rv e „ 3 “).
beanspruchter Schw eißnähte nicht m öglich. U n sere bish erigen Dauer
versuche mit S chw eißverbind ungen b ezieh en sich ja nur auf S ch w ell
festigk eit, in Pulsationsm aschinen m eist auf U rsprungsfestigkeit, die mit der unteren Spannungsgrenzc N u ll (aus
m eist nicht ganz N ull) ein en G renz
fall der sc h w ellen d e n Beanspruchun
gen darstellt.
Fraglich Ist, ob man d iesen U nter
schied der zu lässigen Beanspruchun
gen für Baustahl und Schw eißanschluß sch w ellen d belasteterT ragglied er nicht mildern kann. Eine H andhabe b ietet d ie w ertvolle, auf V ersuchen von Pro- fe s s o r G r a f beruhendeE rkenntnis, daß für Stumpf- und Flankcnnähte d ie er
tragbare S ch w in g u n g sw eite m it w ach send er Grundlast nur w en ig abnim m t, selb st bis in d ie Bereiche, w o die obereS pann un g etw as über der Streck
gren ze lieg t. Eine entsprechende A b
w an dlun g der Form el könnte also nach der Richtung erfolgen, daß S chw eiß nähte mit größerer Grundlast höher beansprucht w erden dürfen. D ieser und der w eiteren aus dem V oransteh en den folgen d en Forderung, daß im Bereich der U rsprungsfestigkeit d ie selb en Er
ge b n isse w ie nach der bisherigen am erikanischen Form el zu erzielen sind, entspricht fo lg en d e B ezieh u n g:
m aschinentechnischen G ründen Wechselbereich | Schwellbereich
2,0
-1,0
minS m axS
Abb. 8. V ergleich der x-W erte.
A llg em ein I s t: S — z . m a x S . F ü r F o rm e l 1 i s t : — 1,5 — m in S fü r a m c rlk a n . F o rm e l:
m a x S * 1 , 5 - 0 ,5
m a x o n a c h B E -V o rs c h rifte n n u r fü r W e c h e is tä b e :
, _ _ m in .S
zb f = 1 - 0 ,3 —
in a x S
S = m a x S + 0,5 (m a x S — 2 m in S), g ü ltig für S s z m a x S .
H ierin ist <ts = Streck grenze; <tn = U rsprungsfestigkeit; dw = W ech sel
festigkeit. Für die S ch w eiß u n g ist dw noch gar nicht bekannt, w enn man auch auf Grund besonderer Ü b erlegu n gen zu der A uffassung kom m en kann, daß der Abfall von du zu dw nicht allzu beträchtlich ist. Es ist daher nicht m öglich, zu der Frage, ob d ie V erm inderung der rechn e
rischen Stabkraft nach G l. (1) gegen ü b er der am erikanischen Form el b e rechtigt ist, entscheidend S tellu n g zu n eh m en . Es ist für d ie w eitere Entw icklung dw = 9,6 k g/m m 2 g ew äh lt. W ie schon erwähnt, ist dieser
Wert klein er als der entsprechende W ert der am erikanischen Form el (Abb. 10). D ie W ahl d ie se s niedrigen W ertes ergibt sich nach Abb. 10 aus dem B estreben , unter A nnahm e e in es gerad linigen V erlaufs der A rbeits- festlgkeitslin le und B eib eh altu n g einer g e w isse n U rsp rungsfestigkeit bei ein em m öglichst geringen W ert m *ni£ -. d ie Streckgrenze zu erreichen.
m ax o
du ist für versch ied en e Nahtanordnungen erm ittelt w orden. A uch w enn man sich auf den Stum pfstoß von Flachstäben beschränkt, streu en die im Schrifttum veröffentlichten W erte stark. Zugrunde g e le g t Ist hier für den Stum pfstoß 16 k g/m m 2. (S. u. a. B i e r e t t : E lek troschw eißung 1933, Heft 2, S. 27.)
D ie b ereits erw ähnten V ersuche von Professor G r a f la sse n erkennen, daß b ei entsprechend großer G rundlast die D auerfestigkeit von Stum pf
stöß en d ie Streckgrenze erreichen kann, mithin kann ds = 24 k g /m m 2 g e se tz t w erden.
In Abb. 10 ist nach S c h a e c h t e r l e d ie sich m it diesen W erten er
g e b e n d e A rb eitsfestigk eitslin ie ein getragen , D ie B ezieh u n g für * lautet:
24 (16 — 9 ,6 )2 4 min S
* - '16 1 6 - 9 ,6 ‘ m a x S ’ , _ min 5
Som it ergibt sich Gl. (1)
S = x - m a x S = 1,5 m a x S — m in S = m a x S + 0,5 (m a x S — 2 m inS ).
Wechselbereich i Schwellbereich - --- i -
ii i
2V0Okg/cm2
Wechselbereich - — — -Schwellbereich
