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Gestaltung und Dauerfestigkeitsbewertungvon Schweißverbindungen mitStählen im Schienenfahrzeugbau
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Bezug: DVS Media GmbH, Postfach 10 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Telefax (02 11) 15 91- 150
File: D:\Eigene Dateien\Kunden\DVS\Ri+Me\1612\1612.fmN
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Diese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zur Beachtung empfohlen. Der Anwender muss jeweils prfen, wie weit der Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vorliegende Fassung noch gltig ist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.
DVS, Ausschuss fr Technik, Arbeitsgruppe Schweien im Schienenfahrzeugbau
DVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UND
VERWANDTE VERFAHREN E.V.
Gestaltung und Dauerfestigkeits-bewertung von Schweiverbindungen mit
Sthlen im Schienenfahrzeugbau
Diese Richtlinie ist die berarbeitete Fassung des Merkblattes 1612 von 1984. Die berarbeitung erfolgte mit dem Ziel, die in DIN 6700 bzw. der jetzt gltigen Normenreihe DIN EN 15085 enthaltenen Anforderungen zur Festlegung von Schweinahtgteklassen unter Bercksichtigung von Festigkeits- und Sicherheitsanforderungen bei Schweiverbindungen im Schienenfahrzeugbau zu konkretisie-ren. Dabei wurde auf die Vorschrift DV 952, Anhang II von 1977 der Deutschen Bahn (DB) Bezug genommen. Die darin enthaltenen Festigkeitswerte fr Stahl sind in berarbeiteter Form in die vorliegende Richtlinie bernommen worden, die somit auch die DB-Vor-schrift DV 952, Anhang II von 1977 ersetzt. Die Geltung dieser Richtlinie ist zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer zu vereinbaren.Die Richtlinie wurde durch Vertreter der Schienenfahrzeugindustrie, der DB AG und des Eisenbahn-Bundesamtes sowie durch Mit-arbeiter von IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH Dresden erstellt.
Inhalt:
1 Allgemeines2 Geltungsbereich3 Schweitechnische Fertigung und Qualittssicherung4 Gestaltung und Auslegung der Schweiverbindungen4.1 Gestaltungsgrundstze4.2 Grundlagen der Auslegung4.3 Nachweis der Dauerfestigkeit4.4 Dauerfestigkeitswerte 4.5 Zuordnung von Dauerfestigkeit, Schweinahtgteklasse
und Sicherheitsbedrfnis5 Erluterungen zum Bauformen-Katalog 6 SchrifttumAnhang A Richtlinien und Normen mit Festlegungen fr den Dauerfestig-keitsnachweis von SchweiverbindungenAnhang BBauformen-Katalog
1 Allgemeines
Die Richtlinie enthlt Hinweise zur Gestaltung und Vorgaben zur Auslegung von Schweikonstruktionen sowie eine Zusammen-stellung von fr den Schienenfahrzeugbau wesentlichen Schweikonstruktionsdetails (Bauformen) aus Stahl, die sich be-zglich Sicherheit, Funktionsfhigkeit, Leichtbau, wirtschaftlicher Fertigung und Instandhaltung bewhrt haben. Die im Bauformen-Katalog erfassten Verbindungsdetails sind den Schweinaht-gteklassen CP C A bis CP C2 nach DIN EN 15085-3 und den Kerbfalllinien bzw. Dauerfestigkeitswerten zugeordnet, die durch die berarbeitung der DV 952, Anhang II entstanden und eben-falls Bestandteil dieser Richtlinie sind. Zusammen mit der Be-rcksichtigung von unterschiedlichem Sicherheitsbedrfnis wer-den damit die Anforderungen der DIN EN 15085 erfllt.Die Dauerfestigkeitswerte des Bauformen-Kataloges beziehen sich auf geschweite Bauteilverbindungen im Schienenfahrzeug-bau und die hier geltenden Lastannahmen. Das ist zu beachten, wenn die Dauerfestigkeitswerte auch in anderen Bereichen an-gewendet werden. Der Bauformen-Katalog erhebt keinen Anspruch auf Vollstndig-keit. Die Richtlinie dient Berechnungsingenieuren und Konstruk-teuren dazu, Schweiverbindungen beanspruchungsgerecht auszufhren, und untersttzt Schweifach- und Abnahmeinge-nieure bei der Lsung von Qualittssicherungs- und Fertigungs-aufgaben.
2 Geltungsbereich
Diese Richtlinie gilt fr die Gestaltung und Auslegung auf Dauer-festigkeit von Lichtbogen-Schweiverbindungen von im Schie-nenfahrzeugbau eingesetzten Sthlen. Sie ist fr Schweikon-struktionen mit Blechdicken 2 mm und fr einige Verbindungs-formen auch mit Blechdicken 1,5 mm anzuwenden.
Die in dieser Richtlinie aufgefhrte direkte Zuordnung von Dauer-festigkeit und Schweinahtgteklasse sowie von Dauerfestigkeit und Sicherheitsbedrfnis mit den Erweiterungen zur Einordnung von unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen erfllt die Anfor-derungen in den Tabellen 1 und 2 der DIN EN 15085-3 zur Fest-legung der magebenden Schweinahtgteklasse. Fr schwin-gende Beanspruchung kommen nur die Schweinahtgteklas-sen CP A, CP B, CP C1 und CP C2 nach DIN EN 15085-3 infrage. Wird die Schweinahtgteklasse nach dieser Richtlinie unter Bercksichtigung aller hier aufgefhrten Angaben festge-legt, entfllt die Anwendung der Tabelle 2 der DIN EN 15085-3. Darber hinausgehende Festlegungen in DIN EN 15085-3 sind einzuhalten.
3 Schweitechnische Fertigung und Qualittssicherung
Bei der Gestaltung der Schweiverbindungen im Schienenfahr-zeugbau sind die Anforderungen der DIN EN 15085-3 zu beach-ten. Die Konstruktionszeichnungen sind unter Beachtung der DIN EN 15085-3 und dem Merkblatt DVS 1610 aufzustellen.Entsprechend der Normenreihe DIN EN 15085 muss fr eine Schweikonstruktion im Schienenfahrzeugbau die Schweibar-keit nach DIN 8528-1 gewhrleistet sein. Im einzelnen gilt: Die Schweieignung der Werkstoffe ist gewhrleistet, wenn
die Werkstoffe die Anforderungen der DIN EN 15085-3, Absatz 6.1 erfllen.
Die Schweieignung der Schweizustze ist gewhrleistet, wenn die Schweizustze fr den jeweiligen Werkstoff ent-sprechend DIN EN 15085-4, Absatz 5.3 ausgewhlt und quali-fiziert sind.
Die Schweisicherheit der Konstruktion ist gewhrleistet, wenn die Konstruktion den Beanspruchungen unter Berck-sichtigung des Werkstoffverhaltens standhlt. DIN EN 15085-3 und DIN EN 15085-4 sind zu beachten.
Die Schweimglichkeit in der Fertigung ist gewhrleistet, wenn die Konstruktion unter Beachtung der Bauteilklasse und der im Betrieb mglichen Schweiverfahren herzustellen ist.
August 2009
RichtlinieDVS 1612
Ersetzt Ausgabe Januar 1984
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Hinweis: Ist die Schweibarkeit nicht in allen Punkten gewhr-leistet, wird zur Absicherung der Fertigung die Erhhung der Schweinahtprfklasse, bei gleichbleibender Schweinahtgte-klasse, empfohlen (z. B. bei bedingt schweigeeigneten Werk-stoffen: CP C2 - CT 2).
Neben der Schweibarkeit der Konstruktion ist sicherzustellen, dass die Konstruktion prfgerecht (vorgegebene zerstrungsfreie Prfungen mssen mglich sein) und entsprechend DIN 27201-6 instandhaltungsgerecht ist (siehe auch DVS 1620, DIN EN 15085-3, Absatz 4.6 und Absatz 4.1 dieser Richtlinie).
Fr die Zuordnung der Komponenten und Bauteile zu den Zertifi-zierungsstufen gelten die Vorgaben der DIN EN 15085-2, An-hang A. Fr die Einstufung der Schweiverbindungen in die Schweinahtgteklassen enthlt der Abschnitt 4.5 dieser Richt-linie vereinfachende Festlegungen, mit denen die Vorgaben der DIN EN 15085-3, Tabellen 2 erfllt werden. Des Weiteren sind in diesem Abschnitt zur Festlegung des magebenden Sicherheits-bedrfnisses Angaben aufgefhrt, die inhaltlich dem Anhang G in DIN EN 15085-3 entsprechen.
Hinweis: Es ist ganz besonders darauf zu achten, dass mit der Festlegung der Schweinahtgteklasse auch die Zuordnung der Komponenten und Bauteile zu den Zertifizierungsstufen erfolgt, da nach DIN EN 15085-2 die Zertifizierungsstufe primr von der Schweinahtgteklasse abhngig ist.
Schweikonstruktionen im Schienenfahrzeugbau nach der Nor-menreihe DIN EN 15085 sind einer schweitechnischen Prfung entsprechend Merkblatt DVS 1620 zu unterziehen.
4 Gestaltung und Auslegung der Schweiverbindungen
4.1 Gestaltungsgrundstze
Bei der konstruktiven Ausbildung von Schweiverbindungen ist darauf zu achten, dass diese
beanspruchungsgerecht, fertigungsgerecht, werkstoffgerecht, prfgerecht, verzugs- bzw. verwerfungsarm, korrosionsschutzgerecht, wirtschaftlich, instandhaltungsgerecht, mechanisierungs- und automatisierungsgerecht
ausgefhrt werden.
Beanspruchungsgerechtes Konstruieren bedeutet z. B.:
Steifigkeitssprnge gering halten,
Querschnittsbergnge in Abhngigkeit von der Beanspru-chungsart festlegen (z. B. Unterschiede zwischen Zug/Druck-, Biege- und Torsionsbeanspruchung),
Nahtanhufungen und Nahtkreuzungen vermeiden,
einseitig, nicht durchgeschweite T-Stoverbindungen gesttztausbilden wie z. B. bei Kastentrgern.
Fertigungsgerechtes Gestalten setzt voraus, dass fr den Schweivorgang eine ausreichende Zugnglichkeit vorgesehen wird. Werkstoffgerechtes Konstruieren bedeutet, dass mgliche Werkstoffvernderungen wie z. B. Seigerungszonen bei Profil-sthlen und nicht metallische Einschlsse in gewalzten Blechen sowie kaltumgeformte Bereiche hinsichtlich der Ausfhrung von sicheren Schweiungen beachtet werden. Durch prfgerechtes Gestalten wird sichergestellt, dass fr das einzusetzende Prf-verfahren eine ausreichende Zugnglichkeit besteht.
Darber hinaus sind die in DIN EN 15085-3 enthaltenen Kon-struktionsregeln anzuwenden und allgemeine, in der Fachlitera-tur aufgefhrte Hinweise zur Gestaltung von Schweiverbindun-gen zu beachten (z. B. Fachbcher von A. Neumann und J. Ruge Bd. III sowie DVS-Fachbuchreihe Bd. 12, siehe Schrifttum).
4.2 Grundlagen der AuslegungFr die Auslegung von Schweiverbindungen im Schienenfahr-zeugbau sind verschiedene Normen mit unterschiedlichen Anfor-derungen zu beachten. Die Festigkeit von Wagenksten ist in DIN EN 12663 und von Drehgestellrahmen in DIN EN 13749 geregelt. Diese Normen enthalten auch Anforderungen an die Auslegung von Schweiverbindungen aber keine konkreten Fes-tigkeitswerte. Nach diesen Normen sind Schweiverbindungen fr die im Berieb auftretenden dynamischen Belastungen nach Mglichkeit auf Dauerfestigkeit auszulegen. Die hierfr heran-zuziehenden Werkstoffdaten sollten folgende Anforderungen er-fllen:
berlebenswahrscheinlichkeit p = 97,5% (mindestens 95%),
Mindestanzahl von 2 x 106 Zyklen fr Stahl bei konstanter Lastamplitude,
Klassifizierung der Bauformen in Bezug auf Kerbflle,
berprfen der bertragbarkeit von Kleinprobenwerten auf reale Bauteile.
Mit der Anwendung dieser Richtlinie werden die vorgenannten Bedingungen erfllt. Einzelheiten fr den Dauerfestigkeitsnach-weis enthlt der Abschnitt 4.3, und Dauerfestigkeitswerte sind im Abschnitt 4.4 aufgefhrt. Im Anhang A sind weitere Richtlinien bzw. Normen mit fr den Schienenfahrzeugbau geeigneten Dauerfestigkeitswerten aufgefhrt. Zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber ist zu vereinbaren, nach welcher Norm bzw. Richt-linie der Dauerfestigkeitsnachweis gefhrt wird.
4.3 Nachweis der DauerfestigkeitDer Dauerfestigkeitsnachweis fr Schweiverbindungen erfolgt hier mit Nennspannungen. Die durch die Bau- und Schweinaht-form verursachte Spannungserhhung wird mit kerbfallabhngi-gen Dauerfestigkeitswerten bercksichtigt. Im Anhang B sind typische Schweiverbindungen des Schienenfahrzeugbaus als Bauformen-Katalog zusammengestellt. Die zugeordneten Dauer-festigkeitswerte sind in den MKJ-Diagrammen des Abschnittes 4.4 dargestellt.
Die magebenden Nennspannungen ergeben sich aus den Schnittgren bezogen auf den Verbindungsquerschnitt, der an der hchstbeanspruchten Stelle bzw. am mglichen Anrissort vorliegt. Bei der Spannungsbestimmung mit numerischen Be-rechnungsverfahren, wie z. B. mit der Finiten Elemente Methode (FEM) oder durch Messung mit Dehnungsmessstreifen (DMS) haben die magebenden Nennspannungen in der Regel einen bestimmten Abstand zur Schweinaht, der bei FE-Berechnungen auch von der vorgenommenen Modellierung (Aufbau der Geo-metriestruktur) und der Netzgenerierung (u. a. Elementtyp und -gre sowie Netzabstufung) abhngt. Ein Richtwert fr den Abstand zum Nahtbergang ist bei querbeanspruchten Schwei-nhten 1 bis 1,5 x Blechdicke.
Beim Dauerfestigkeitsnachweis sind Normalspannungen lngs und quer zur Nahtrichtung (II und ) sowie Schubspannungen lngs zur Nahtrichtung () zu beachten.
Der Dauerfestigkeitsnachweis kann in Anlehnung an DIN 15018 durchgefhrt werden, wobei dieser zunchst fr jede Spannungs-komponente einzeln zu erfolgen hat:
(1)
II,zul, ,zul und zul sind die zulssigen Dauerfestigkeitswerte nach den MKJ-Diagrammen im Abschnitt 4.4 und gelten fr den Blechdickenbereich 2 t 10 mm, sofern in den Tabellen B-1.1 bis B-9 des Anhangs B nichts anderes angegeben ist. Fr Blech-dicken 10 < t 90 mm sind die Dauerfestigkeitswerte der MKJ-Diagramme nach folgender Gleichung zu vermindern:
II, zul, t = II, zul, MKJ (10 mm / t)0,1 (2)
Dies gilt analog fr ,zul und zul.
Bei mehreren Spannungskomponenten ist zustzlich der Dauer-festigkeitsnachweis fr mehrachsige bzw. zusammengesetzte
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, zul--------------- 1 , zul
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Spannungen durchzufhren:
(3)
Der Dauerfestigkeitsnachweis kann auch nach einer anderen an-erkannten Vorgehensweise mit den in dieser Richtlinie enthalte-nen Dauerfestigkeitswerten gefhrt werden, wobei dann auch deren o. g. Wanddickenabhngigkeit zu beachten ist.Wenn die hchste Spannung am Nahtbergang auftritt, ist die Nennspannung im Blechquerschnitt magebend. Bei nicht voll angeschlossenen Verbindungen bzw. bei nicht durchgeschwei-ten Verbindungen ist der Nachweis mit den Nennspannungen bezogen auf den Nahtquerschnitt und fr den Nahtbergang zu fhren, sofern nicht nachgewiesen wird, dass die hchste Span-nung am Nahtbergang auftritt. Hierbei ist die rechnerische Schweinahtdicke nach DIN EN 15085-3 zu beachten.
4.4 Dauerfestigkeitswerte auf Basis von DV 952
4.4.1 AllgemeinesDie bernahme und berarbeitung der in DV 952, Anhang II, aufgefhrten Dauerfestigkeitsangaben erfolgte ohne wesentliche nderung des Festigkeitsniveaus. Die berarbeitung betraf vor allem
die Differenzierung der Dauerfestigkeitswerte fr den Grund-werkstoff nach Behandlungszustand (gewalzter Zustand, reini-gungsgestrahlt, thermisch getrennt),
die Vereinheitlichung der Dauerfestigkeitswerte von S235 und S355 fr Normalspannungen bei stark gekerbten Schweiver-bindungen (Kerbfalllinien E1 bis F2) sowie fr Schubspannun-gen,
die zustzlichen Kerbfalllinien AB, E4 und E6, F2
eine weitere Differenzierung der Kerbfalllinien A bis F mit je-weils etwas hheren bzw. niedrigeren Dauerfestigkeitswerten gekennzeichnet durch den Zusatz + oder , wie z. B. A+ und A".
Nhere Erluterungen enthlt der Kommentar zu dieser Richt-linie.
4.4.2 Zulssige Werte fr Dauerfestigkeitsnachweis MKJ-Diagramme
Die zulssigen Dauerfestigkeitswerte sind in den MKJ-Diagram-men fr Schweiverbindungen und fr den Grundwerkstoff der Sthle S355 und S235 in Abhngigkeit vom Spannungsverhltnis und von der Kerbfalllinie als Maximal- bzw. Oberspannungen dargestellt. Die Dauerfestigkeitswerte knnen auch fr die weite-ren, im Schienenfahrzeugbau eingesetzten Sthle angewendet werden. Fr Sthle, deren Streckgrenze zwischen den Werten der Sthle S235 und S355 liegt, sind die Dauerfestigkeitswerte fr die Kerbfalllinien A bis D entsprechend dem Verhltnis der Streckgrenzen zu diesen beiden Sthlen umzurechnen. Bei Sthlen mit hherer Streckgrenze als S355 ist nur fr den Grund-werkstoff (Kerbfalllinie A) eine Erhhung der Dauerfestigkeit im Verhltnis der Zugfestigkeit bezogen auf S355 mglich. Fr die anderen Kerbflle (Linie AB bis F2) gelten dann fr die Dauerfes-tigkeit die Werte des S355.
Die zulssigen Dauerfestigkeitswerte der MKJ-Diagramme ent-halten einen Sicherheitsfaktor von 1,5 (bezogen auf die Mittel-werte) und entsprechen damit etwa der berlebenswahrschein-lichkeit P = 99,5%. Sie gelten ab 2 106 Lastwechsel. Fr auergewhnliche Belastungen (statische oder vorwiegend ruhende Belastung bzw. Belastung mit geringen Lastwechsel-zahlen) sind die statischen Festigkeitsangaben und Sicherheits-faktoren nach DIN EN 12663 bzw. DIN EN 13749 magebend.Die Festlegung zulssiger Dauerfestigkeitswerte ist getrennt fr Normalspannungen im Zugschwell- und Zugwechselbereich
mit 1 > R = min/max 1, Normalspannungen im Druckschwell- und Druckwechselbe-
reich mit 1 > = u/o > 1, Schubspannungen im Schwell- und Wechselbereich mit
1 > R = min/max 1vorzunehmen.
Normalspannungen im Zugschwell- und Zug-Wechselbe-reich mit 1 > R = min/max 1 (Mittelspannung 0):Das Spannungsverhltnis R ergibt sich aus dem Verhltnis der minimalen zur maximalen Spannung, wobei die minimale und maximale Spannung unter Bercksichtigung des Vorzeichens festzulegen ist. Die MKJ-Diagramme sind im Bild 1 fr S355 und im Bild 2 fr S235 dargestellt. Sie enthaltenfr den Grundwerkstoff Linie A+: reinigungsgestrahlt und ohne Wrmebeeinflussung Linie A: ohne Wrmebeeinflussung Linie AB: Wrmebeeinflussung z. B. durch thermisches Tren-
nen und fr Schweiverbindungen die Linien B bis F2, deren Zuordnung zum Verbindungsdetail
im Anhang B in den Tabellen 5.1 bis 5.8 angegeben ist.In diesen MKJ-Diagrammen entspricht der Abstand der Kerbfall-linien dem Faktor 1,12. Die Kerbfalllinien, die mit dem Vorzeichen + oder gekennzeichnet sind (in den Diagrammen nicht dar-gestellt, Bild 1 und 2), liegen jeweils um den Faktor 1,04 hher bzw. niedriger. Der zulssige Dauerfestigkeitswert kann nach Gl. (4) in Abhn-gigkeit von R und der Kerbfalllinie (Exponent x aus Tabelle 4.1 und 4.2) berechnet werden:
zul(R) = 150 MPa . 1,04 -x . (4)
Normalspannungen im Druckschwell- und Druckwechselbe-reich mit 1 > = u/o > 1 (Mittelspannung < 0):Anstelle des Spannungsverhltnisses R ist im Druckbereich das Spannungsverhltnis anzuwenden, das sich aus dem Verhlt-nis der vorhandenen Unterspannung u zur vorhandenen Ober-spannung o ergibt. Die Unterspannung u ist die dem Betrag nach kleinere Spannung und die Oberspannung o die dem Be-trag nach grere Spannung. Das Spannungsverhltnis k ent-spricht dem Kehrwert von R, d. h., es ist = 1/R.
Tabelle 4.1 Exponent x in Gl (4) bis (5) fr die Kerbfalllinien A bis D.
Tabelle 4.2 Exponent x in Gl (4) bis (5) fr die Kerbfalllinien E1 bis F2.
llll , zul ---------------
2 , zul ----------------
2 llll , zul-----------------
, zul------------------
zul---------
21,1++
2 1 0,3 R( )1,3 1 R( )
------------------------------------------
Linie A+ A A AB+ AB AB B+ B B C+ C C D+ D DS355 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13S235 4,33 5 5,67 6,33 7 7,67 8,33 9 9,67 10,33 11 11,67 12,33 13 13,67
Linie E+1 E1 E1 E4+ E4 E4 E5+ E5 E5 E6+ E6 E6 F1+ F1 F1 F2+ F2 F2S355
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 40 41 42S235
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Im Druckschwell- und Druckwechselbereich ist die zulssige Spannungsamplitude konstant und entspricht dem Wert, der bei R = 1 bzw. = 1 vorliegt. In diesem Bereich gilt fr die zuls-sige Oberspannung in Abhngigkeit vom Spannungsverhltnis und der Kerbfalllinie (Exponent x aus Tabelle 4.1 und 4.2) die folgende Gleichung:
o, zul() = 150 MPa . 1,04 -x . (5)
Im Druckbereich wird die zulssige Oberspannung (betrags-hhere Spannung) durch die gleichen Werte wie im Zugbereich begrenzt.
Schubspannungen im Schwell- und Wechselbereich mit 1 > R = min/max 1Die zulssigen Dauerfestigkeitswerte bei Schubspannung sind im Bild 3 als MKJ-Diagramm dargestellt. Im Spannungsverhltnis R ist min die betragsmig kleinere und max die betragsmig grere vorhandene Schubspannung. Das MKJ-Diagramm exis-tiert nur fr R 1 (positive Mittelspannung). Fr zulssige Schubspannungen gelten: Linie G+ Grundwerkstoff (mit Walzhaut, reinigungsgestrahlt,
thermisch getrennt) Linie G fr durchgeschweite Stumpfstoverbindungen Linie G fr nicht durchgeschweite Stumpfstoverbindungen Linien H+ fr durchgeschweite T-Stoverbindungen Linien H fr beidseitig nicht durchgeschweite T-Stoverbin-
dungen Linien H fr einseitig nicht durchgeschweite T-Stoverbin-
dungenIm Bild 3 sind die Linien G+ bis H dargestellt. Fr alle Linien knnen die zugehrigen zulssigen Dauerfestigkeitwerte fr Schubspannung in Abhngigkeit von R und der Kerbfalllinie (zul,R= 1 in Tabelle 4.3) nach Gl. (6) berechnet werden:
(6)
Tabelle 4.3 Werte fr max,R = 1 in Gl (6).
Die Abstnde der Linien G+, G, G-, H+, H und H entsprechen jeweils dem Faktor 1,12. Den Streckgrenzenwerten Re = 355 MPa (S355) und Re = 235 MPa (S235) entsprechen nach der Gestaltnderungsenergie-hypothese die Schub-Fliegrenzen F = Re / = 208 MPa (S355) und 139 MPa (S235).
Verwendete Formelzeichen
Kerbfalllinie G+ G G H+ H Hmax,R= 1 [MPa] 93 82 73 65 59 53
21 ------------
zul R( )2 1 0,17 R( )
1,17 1 R( )-------------------------------------------- zul, R = 1=
3
Re StreckgrenzeR Normalspannungsverhltnis, R = min / maxR Schubspannungsverhltnis, R = min / maxt Blechdicke [mm] max vorhandene maximale Normalspannungmin vorhandene minimale Normalspannung ll vorhandene maximale Normalspannung parallel zur
Schweinaht (bei mehreren Spannungskomponenten)
vorhandene maximale Normalspannung senkrecht zur Schweinaht (bei mehreren Spannungskomponenten)
zul zulssige maximale Normalspannung im Zug-schwell- und Zug-Wechselbereich
ll, zul zulssige maximale Normalspannung parallel zur Schweinaht im Zugbereich (bei mehreren Spannungskomponenten)
, zul zulssige maximale Normalspannung senkrecht zur Schweinaht im Zugbereich (bei mehreren Spannungskomponenten)
o vorhandene Oberspannung im Druckbereich, be-tragshhere Spannung
u vorhandene Unterspannung im Druckbereich, be-tragsniedrigere Spannung
o,zul Betrag der zulssige Oberspannung im Druckbereich Spannungsverhltnis im Druckbereich,
= u / o = 1 / R , max vorhandene maximale Schubspannung parallel zur
Schweinahtmin vorhandene minimale Schubspannung parallel zur
Schweinahtzul zulssige maximale Schubspannung parallel zur
Schweinaht
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MKJ-Diagramm S355 Normalspannung
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100
150
200
250
-1 -0,5 0 0,5 1R
zul[MPa]
240
216
155A (150)AB (133)B (118)C (105)D (94)E1 (83)E4 (74)E5 (66)E6 (58)F1 (52)F2 (30)
Bild 1. Zulssige Zug-Normalspannungen fr S355. zul(R), R 1. Streckgrenze Re = 355 MPa.Grundwerkstoff: Linie A+: reinigungsgestrahlt, ansonsten unbeein-
flusst. Linie A: mit Walzhaut, nicht reinigungsgestrahlt,
ansonsten unbeeinflusst. Linie AB: wrmebeeinflusst (thermisch getrennt,
alle Qualitten)Schweiverbindungen: Linien B bis F2: siehe Tabellen im Anhang B
Bild 2. Zulssige Zug-Normalspannungen fr S235. zul(R), R 1. Streckgrenze Re = 235 MPa.Grundwerkstoff: Linie A+: reinigungsgestrahlt, ansonsten unbeein-
flusst. Linie A: mit Walzhaut, nicht reinigungsgestrahlt,
ansonsten unbeeinflusst. Linie AB: wrmebeeinflusst (thermisch getrennt,
alle Qualitten)Schweiverbindungen: Linien B bis F2: siehe Tabellen im Anhang B
MKJ-Diagramm S235 Normalspannung
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100
150
200
250
-1 -0,5 0 0,5 1
A (123)AB (114)B (105)C (97)D (90)E1 (83)E4 (74)E5 (66)E6 (58)F1 (52)F2 (30)
160150
105
[MPa]zul
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4.5 Zuordnung von Dauerfestigkeit, Schweinahtgte-klasse und Sicherheitsbedrfnis
Der in DIN EN 15085-3 (Tabelle 2) vorgegebene Zusammen-hang zwischen Schweinahtgteklasse, Sicherheitsbedrfnis und zulssigem Dauerfestigkeitswert ist in dieser Richtlinie kon-kretisiert worden. In Abhngigkeit der angewendeten Dauerfes-tigkeitswerte ist zwischen zwei unterschiedlichen Vorgehenswei-sen zu unterscheiden: Bei Auslegung mit den in dieser Richtlinie aufgefhrten Dauer-
festigkeitswerten der MKJ-Diagramme, die auf den Festig-keitsangaben der DV 952, Anhang II basieren, ist den Festig-keitswerten direkt die magebende Schweinahtgteklasse zugeordnet. D. h., der Bauformenkatalog im Anhang B enthlt fr die verschiedenen Schweikonstruktionsformen neben der Kerbfalllinie fr die Dauerfestigkeitswerte auch Angaben zur erforderlichen Schweinahtgteklasse nach DIN EN 15085 (CP) sowie zu Prfart und -umfang, woraus die Schweinaht-prfklasse (CT) nach DIN EN 15085-3 folgt. Im Abschnitt 4.5.1 sind diese Zuordnungen nher erlutert, und es ist dort eben-falls angegeben, fr welches Sicherheitsbedrfnis diese Dau-erfestigkeitswerte gelten.
Bei der Festigkeitsauslegung nach anderen Richtlinien oder Regelwerken, die z. B. im Anhang A dieser Richtlinie auf-gefhrt sind, enthlt der Abschnitt 4.5.2 eine gegenber der Tabelle 2 in DIN EN 15085-3 vereinfachte Vorgehensweise zur Festlegung der Schweinahtgteklasse in Abhngigkeit von der Ausnutzung der Beanspruchbarkeit und dem Sicherheits-bedrfnis.
Die in DIN EN 15085 enthaltenen Schweinahtgteklassen CP B sowie CP C1, CP C2 und CP C3, entsprechen in ihren Unregel-migkeiten der Bewertungsgruppe B bzw. C nach DIN EN ISO 5817. Darber hinaus ist in DIN EN 15085 fr hohes Sicherheits-bedrfnis die Sondergteklasse CP A aufgefhrt, bei der gegen-
ber CP B erhhte Anforderungen an die Unregelmigkeiten der Nahtausbildung bestehen und 100% ZfP-V gefordert ist. Hinweis: Bei Festlegung der Schweinahtgteklassen CP A, CP B und CP C1 ist zu beachten, dass diese Schweinahtgteklas-sen nur gewhlt werden drfen, wenn die nach DIN EN 15085-5 vorgesehenen Prfungen auch in der Instandhaltung durchge-fhrt werden knnen (siehe DIN EN 15085-3, Absatz 4.6). Nach DIN EN 15085 werden mit dem Sicherheitsbedrfnis unter-schiedliche Anforderungen an die Sicherheit der einzelnen Schweiverbindung zum Schutz von Personen, von Anlagen und der Umwelt bercksichtigt. Dabei ist zwischen hohem, mittlerem und niedrigem Sicherheitsbedrfnis zu unterscheiden. Die Ein-ordnung in die zutreffende Stufe des Sicherheitsbedrfnisses ist in Erweiterung der Definitionen nach DIN EN 15085-3 (Anhang G) mit folgenden Festlegungen vorzunehmen: Hohes Sicherheitsbedrfnis: Der Ausfall der Schweiverbin-
dung fhrt zur Betriebsgefahr mit Personenschden und zum Versagen der Gesamtfunktion. Hier kann ein Ermdungsver-sagen ohne Vorwarnung auftreten. Es betrifft Schweiverbin-dungen, bei denen ein technischer Anriss bei normalen Ins-pektionen nicht erkannt werden kann und keine Mglichkeiten der Lastumlagerung und Rissaufhaltung bestehen.
Niedriges Sicherheitsbedrfnis: Der Ausfall der Schweiver-bindung beeintrchtigt nicht unmittelbar die Gesamtfunktion und hat keine Auswirkungen auf das Tragverhalten des Fahr-zeugs. Betriebsgefahr mit Personenschden ist unwahrschein-lich. Die Sicherheit des Fahrzeugs wird nicht beeintrchtigt.
Mittleres Sicherheitsbedrfnis: Der Ausfall der Schweiver-bindung fhrt zur Beeintrchtigung der Gesamtfunktion und kann zur Betriebsgefahr mit Personenschden fhren. Es gilt fr Schweiverbindungen, die sich nach den zuvor genannten Definitionen nicht in hohes oder niedriges Sicherheitsbedrfnis einordnen lassen.
Bild 3. Zulssige Schubspannungen fr S355 und S235. zul (R), R 1. Das Diagramm ist symmetrisch zu R = 1.Linie G+: Grundwerkstoff:
reinigungsgestrahlt, ansonsten unbeein-flusst,
mit Walzhaut, nicht reinigungsgestrahlt, ansonsten unbeeinflusst,
wrmebeeinflusst (thermisches Tren-nen, alle Qualitten).
Linie G: durchgeschweite Stumpfstoverbindun-gen
Linie G: nicht durchgeschweite Stumpfstoverbin-dungen
Linie H+: durchgeschweite T-StoverbindungenLinie H: beidseitig nicht durchgeschweite T-Sto-
verbindungenLinie H: einseitig nicht durchgeschweite T-Sto-
verbindungen
MKJ-Diagramm S355 / S235 Schubspannung
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4.5.1 Auslegung mit Dauerfestigkeitswerten auf Basis von DV 952
Die im Abschnitt 4.4 dieser Richtlinie enthaltenen zulssigen Dauerfestigkeitswerte beziehen sich in den Anforderungen an die Unregelmigkeiten von Schweinhten auf die in DIN EN ISO 5817 definierten Bewertungsgruppe B und C gleichermaen. Daraus folgt, dass sich die in Anhang B aufgefhrten Festigkeits-differenzierungen bezogen auf die Schweinahtqualitt aus den dort aufgefhrten Unterschieden in Prfart und -umfang ergeben. Die fr die einzelnen Verbindungsformen angegebene Zuordnungvon Dauerfestigkeitswert und Schweinahtgteklasse basiert auf ingenieurmigen berlegungen und Erfahrungen. Neben den berarbeiteten Festigkeitsangaben der DV 952, Anhang II, wur-den hierfr auch Festigkeitsrelationen herangezogen, die in den IIW-Empfehlungen zwischen verschiedenen Kerbfllen aufge-fhrt sind. Weitere Einzelheiten enthlt der Kommentar zu dieser Richtlinie.
Bei der Bercksichtigung des magebenden Sicherheitsbedrf-nisses ist davon auszugehen, dass die Dauerfestigkeitswerte nach Abschnitt 4.4 fr hohes und mittleres Sicherheitsbedrfnis gelten.
Die in dieser Richtlinie aufgefhrte direkte Zuordnung von Dauer-festigkeit und Schweinahtgteklasse sowie von Dauerfestigkeit und Sicherheitsbedrfnis mit den Erweiterungen zur Einordnung von unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen erfllt die Anfor-derungen in Tabelle 2 der DIN EN 15085-3 zur Festlegung der magebenden Schweinahtgteklasse. Wird die Schweinaht-gteklasse nach dieser Richtlinie unter Bercksichtigung aller hier aufgefhrten Angaben festgelegt, entfllt die Anwendung der Tabelle 2 der DIN EN 15085-3. Darber hinausgehende Festle-gungen in DIN EN 15085-3 sind einzuhalten.
4.5.2 Festigkeitsauslegung nach anderen Richtlinien oder Regelwerken
Bei Anwendung von Dauerfestigkeitswerten, die anderen Richtli-nien oder Regelwerken entnommen werden wie z. B. im Anhang A aufgefhrt, kann bei der Festlegung der Schweinahtgteklas-se von der in Tabelle 4.4 aufgefhrten Zuordnung der Schwei-nahtgteklasse zum Sicherheitsbedrfnis und der Ausnutzung der Beanspruchbarkeit ausgegangen werden, welche auf DIN EN 15085-3 basiert. D. h., bei Anwendung dieser Tabelle und den nachfolgenden Festlegungen werden die Anforderungen in Tabelle 2 der DIN EN 15085-3 zur Ermittlung der magebenden Schweinahtgteklasse erfllt bzw. die Anwendung der Tabelle 2 der DIN EN 15085-3 entfllt. Darber hinausgehende Festlegun-gen in DIN EN 15085-3 sind einzuhalten.
Fr die Anwendung der Tabelle 4.4 gelten die folgenden Festle-gungen:
a) Schweiverbindungen mit niedrigem Sicherheitsbedrfnis Fr schwingbeanspruchte Schweiverbindungen ist als Mini-mum eine Schweinahtgteklasse festzulegen, die der Be-wertungsgruppe C fr Unregelmigkeiten nach DIN EN
ISO 5817 entspricht. Schweiverbindungen mit niedrigem Sicherheitsbedrfnis sind daher unabhngig von der Ausnut-zung der Beanspruchbarkeit der Nahtgteklasse CP C2 zu zuordnen.
b) Schweiverbindungen mit mittlerem Sicherheitsbedrfnis Dies ist der Regelfall bzw. betrifft den berwiegenden Anteil der auszulegenden Schweiverbindungen. Bei Ausnutzung der Beanspruchbarkeit < 90% ist die Naht-
gte CP C2 zu fordern. Bei Ausnutzung der Beanspruchbarkeit 90% gilt die Naht-
gte CP B mit 10% ZfP.
c) Schweiverbindungen mit hohem SicherheitsbedrfnisDer Festigkeitswert ist um den Sicherheitsfaktor von Ss = 1,15 abzumindern. Fr durchgeschweite und nicht durchge-schweite Verbindungen gelten dann folgende Schweinaht-gteklassen: Bei Ausnutzung der Beanspruchbarkeit < 90%: CP C1 mit
10% ZfP Bei Ausnutzung der Beanspruchbarkeit 90%: CP B mit
10% ZfP Der Sicherheitsfaktor kann bei durchgeschweiten Verbindun-gen entfallen, wenn die Nahtgte CP A mit 100% ZfP festge-legt wird.
4.5.3 Vorgaben fr die Umstellung der Schweinahtgte-klasse von DIN 6700 auf DIN EN 15085
Die Festlegungen in diesem Abschnitt gelten fr die Umstellung von Zeichnungen auf die neue Normenreihe DIN EN 15085.
Vor der Umstellung der Schweinahtgteklassen (SGK) von DIN 6700-3 auf DIN EN 15085-3 ist zu prfen, welche Faktoren fr die Festlegung der jeweiligen Schweinahtgteklasse nach DIN 6700-3 magebend waren. Dies gilt insbesondere fr die SGK 2.1 und 2.2, da neben der Ausnutzung der Beanspruchbarkeit und dem Sicherheitsbedrfnis noch weitere Faktoren fr die Festlegung der SGK magebend sein knnen. So wurde z. B. bei erschwerter Zugnglichkeit, bedingter Schweieignung der Werkstoffe oder hohem Eigenspannungszustand der Schwei-konstruktion die SGK erhht (von 2.3 auf 2.2 oder von 2.2 auf 2.1).
Die in DIN 6700-3 definierten Schweinahtgteklassen 2.1, 2.2 und 2.3 beziehen sich auf die Bewertungsgruppe C fr uere Unregelmigkeiten und die Bewertungsgruppe B fr innere Un-regelmigkeiten der 2002 gltigen DIN EN 25817. Nach der jetzt gltigen DIN EN ISO 5817 entspricht das der Bewertungs-gruppe C fr alle Unregelmigkeiten.
Um das Qualittsniveau beizubehalten, ist fr die Umschreibung der Schweinahtgteklassen nach DIN 6700-3 auf DIN EN 15085-3, z. B. in Zeichnungen, von folgendem Zusammenhang auszugehen:
SGK 1 nach DIN 6700-3 entspricht in der Regel CP A nach DIN EN 15085-3 (Sonderfall).
Tabelle 4.4 Zuordnung der Schweinahtgteklasse zum Sicherheitsbedrfnis und der Ausnutzung der Beanspruchbarkeit.
Erluterungen: Ss: Sicherheitsfaktor CT1, CT 2, CT 3: Schweinahtprfklassen nach DIN EN 15085
Ausnutzung der Beanspruchbarkeit
SicherheitsbedrfnisHoch Mittel Niedrig
90%
CP A - CT 1 (100% ZfP-V) mit Ss= 1,0CP B - CT 2 (10% ZfP-V) mit Ss = 1,15
CP B - CT 2 (10% ZfP-V oder 100% ZfP-O)
CP C2 - CT 3
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CP C2 - CT 3
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Fr SGK 2.1 nach DIN 6700-3 wird fr Schweinhte mit hohem Sicherheitsbedrfnis und Beanspruchungszustand mit-tel oder hoch CP B - CT 1 nach DIN EN 15085-3 empfohlen (z. B. durchgeschweite und bearbeitete Stumpfnaht, durchge-schweiter und bearbeiteter T-Sto).
Fr SGK 2.2 nach DIN 6700-3 wird fr Schweinhte mit mittlerem Sicherheitsbedrfnis und Beanspruchungszustand hoch CP B nach DIN EN 15085-3 empfohlen (z. B. durchge-schweite und bearbeitete Stumpfnaht, durchgeschweiter und bearbeiteter T-Sto).
SGK 2.3 nach DIN 6700-3 entspricht in der Regel CP C2 nach DIN EN 15085-3. Fr Schweinhte mit hohem Sicherheitsbe-drfnis und Beanspruchungszustand niedrig ist CP C1 erfor-derlich.
SGK 3 nach DIN 6700-3 entspricht in der Regel CP D nach DIN EN 15085-3.
5 Erluterungen zum Bauformen-Katalog im Anhang B
Der Bauformen-Katalog im Anhang B enthlt neben grundlegen-den Stumpf- und T-Stoverbindungen vor allem geschweite Bauteilverbindungen, die fr den Schienenfahrzeugbau von Be-deutung sind. Gegenber dem Merkblatt DVS 1612 von 1984 wurde der Umfang der bercksichtigten Bauteilverbindungen an die aktuellen Anwendungserfordernisse des Schienenfahrzeug-baus angepasst. Der Bauformen-Katalog gliedert sich in folgende Bereiche:
a) Stumpf- und T-StoverbindungenTabelle B-1.1: Stumpfstoverbindungen mit Beanspruchungen
lngs zur SchweinahtTabelle B-1.2: Stumpfstoverbindungen mit Beanspruchungen
quer zur SchweinahtTabelle B-1.3: Lngsbeanspruchte T-StoverbindungenTabelle B-1.4: Querbeanspruchte T-Stoverbindungen, durch-
laufender Gurt beansprucht Tabelle B-1.5: Querbeanspruchte T-Stoverbindungen, ange-
schlossener Steg beansprucht
b) Bauteilhnliche VerbindungenTabelle B-2: Querbeanspruchte Stumpfstoverbindungen von
Bauteilen unterschiedlicher DickeTabelle B-3: Lngsbeanspruchte Doppel-T-Profile und Kas-
tenprofileTabelle B-4.1: Lngsbeanspruchte durchlaufende Bauteile mit
aufgeschweiter GurtplatteTabelle B-4.2: Lngsbeanspruchte durchlaufende Bauteile mit
aufgeschweitem Bauelement (Lngssteife)Tabelle B-5: Schweiverbindungen an Rohren und rohrfrmi-
gen BauteilenTabelle B-6: Geschweite RahmeneckenTabelle B-7.1: Schweiverbindungen von Feinblechen (1,5 bis
4 mm) mit Beanspruchung lngs zur Schwei-naht
Tabelle B-7.2: Schweiverbindungen von Feinblechen mit Be-anspruchung quer zur Schweinaht
Tabelle B-8: Geschweite Kastentrger mit Mehrfach- und Ecksto mit Beanspruchung lngs zur Schwei-naht
Tabelle B-9: Geschweite Kastentrger mit Langlochverbin-dung mit Beanspruchungen lngs zur Schwei-naht
In den einzelnen Tabellen sind fr die verschiedenen Verbin-dungsformen angegeben: bildliche Darstellung mit Angabe der Belastungsart und -rich-
tung (einfacher Pfeil: Kraftrichtung, Pfeil mit Doppelspitze: Bie-gemoment),
detaillierte Beschreibung der Sto- und Nahtausbildung sowie zur Ausfhrung der Verbindung,
Nahtform und Naht-Nr. nach DIN EN 15085-3, Nahtoberflchenbearbeitung (u. a. Nahtbergang kerbarm be-
schleifen),
Prfart und -umfang:
ZfP-V: volumenbezogene Prfung, anwendbar bei durchge-schweiten Verbindungen (z. B. Durchstrahlungs- oder Ultra-schallprfung),
ZfP-O: Oberflchenrissprfung, anwendbar bei nicht durch-geschweiten Verbindungen (z. B. Farbeindringprfung) undzustzlich Prfung von Arbeitsproben gem DIN EN 15085
Sichtprfung (Schweinahtprfklasse CT 4 ausreichend)
Schweinahtgteklasse (CP) gem den Definitionen nach DIN EN 15085-3
Kerbfalllinie fr die magebende Dauerfestigkeit (Abschnitt 4.4)
Die in diesen Tabellen enthaltene Zuordnung der Schweinaht-gteklassen zu den einzelnen Verbindungsformen basiert einer-seits auf den Festlegungen der DIN EN 15085-3 und anderseits auf ingenieurmigen berlegungen und auf Erfahrungen, die sich aus der Anwendung der DV 952, Anhang II ergeben haben. Mit der direkten Angabe von Prfart und -umfang wird den Anfor-derungen der DIN EN 15085-3 zur Auswahl der Schweinaht-gteklasse entsprochen.
Der Anwender erhlt durch die Tabellen die Informationen, die fr die Auslegung und Ausfhrung von Schweiverbindungen im Schienenfahrzeugbau bentigt werden. Bezglich der Festig-keitsauslegung ist darauf hinzuweisen, dass diese Angaben nur in Verbindung mit den Lastannahmen nach DIN EN 12663 und DIN EN 13749 bzw. den UIC-Merkblttern gelten. Die Angaben zur Ausfhrung und Qualittssicherung gelten in Verbindung mit den Anforderungen nach DIN EN 15085.
6 Schrifttum
DV 952 Vorschrift fr das Schweien metallischer Werkstoffe in Privatwerken. Anhang II: Richt-linie fr die Berechnung der Schweiverbin-dungen. Deutsche Bundesbahn 1977 (zu beziehen ber DB Systemtechnik, Abt. Schweitechnik, Pionierstrae 10, 32423 Minden)
DIN 6700 Schweien von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen. Beuth Verlag Berlin, 2001
DIN EN 15085 Bahnanwendungen Schweien von Schie-nenfahrzeugen und -fahrzeugteilen. Aus-gabe 10/2007, Beuth Verlag Berlin
DVS 1623 Schweien von Schienenfahrzeugen Hin-weise und Empfehlungen zur Umsetzung der DIN EN 15085 im Vergleich zur DIN 6700 Mai 2009, DVS-Verlag Dsseldorf
DIN EN ISO 5817 Schweien Schmelzschweiverbindungen an Stahl, Nickel, Titan und deren Legierun-gen (ohne Strahlschweien) Bewertungs-gruppen von Unregelmigkeiten. Ausgabe 10/2006, Beuth Verlag Berlin
ERRI B 12/RP 17 Versuchsprogramm fr Gterwagen mit Un-tergestell und Wagenkonstruktion aus Stahl und deren Drehgestelle mit sthlernem Dreh-gestellrahmen. UIC-Report, Europisches In-stitut fr Eisenbahnforschung, Utrecht 1997
ERRI B 12/RP 60 Versuche zum Festigkeitsnachweis an Schienenfahrzeugen Vorschriften fr die Ausfhrung und fr zulssige Beanspru-chungen. UIC-Report, Europisches Institut fr Eisenbahnforschung, 2001
DIN EN 12663 Festigkeitsanforderungen an Wagenksten von Schienenfahrzeugen. CEN European Committee for Standardisation, Brussels 2000
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Kommentar zu dieser Richtlinie (ab 2009 ber DVS-Verlag in Dsseldorf erhltlich)Neumann, A., u. a.: Schweitechnisches Handbuch fr Konstruk-teure. DVS-Verlag Dsseldorf 1996Ruge, J.: Handbuch der Schweitechnik. Band III: Konstruktive Gestaltung der Bauteile. Springer Verlag 1985Hofmann, H.-G., P. Sahmel, und H.-J. Veit: Grundlagen der Ge-staltung geschweiter Stahlkonstruktionen. DVS Fachbuchreihe Band 12. DVS-Verlag Dsseldorf 2003
DIN EN 13749 Bahnanwendungen Radstze und Dreh-gestelle Spezifikationsverfahren fr Dreh-gestellrahmen. CEN European Committee for Standardisation, Brussels 2005
Hobbacher, A., (Editor)
Recommendations for fatigue design of welded joints and components. IIW docu-ment XIII-2151-07/XV-1254-07. Update May 2007. InternationaI Institute of Welding, Paris, France 2007
EN 1993-1-9 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Teil 1-9: Ermdung. Beuth Verlag Berlin 2005
A03-405 Produits metalliques. Essais de fatigue. Traitement statistique des donnees. AFNOR, Paris 1991, ISSN 0335-3931
FKM-Richtlinie Rechnerischer Festigkeitsnachweis fr Maschinenbauteile. VDMA-Verlag, Frankfurt am Main (2003)
DIN 15018-1 Krane Grundstze fr Stahltragwerke Berechnung. Beuth Verlag Berlin 1984
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Anhang A
Richtlinien und Normen mit Festlegungen fr den Dauerfestigkeitsnachweis von Schweiverbindungen
Dauerfestigkeitswerte fr den Nachweis von Schweiverbindun-gen auf der Basis von Nennspannungen sind in unterschied-lichen Richtlinien und Normen enthalten. Fr den Schienenfahr-zeugbau in Deutschland wurden in der DB Vorschrift DV 952, An-hang II Dauerfestigkeitswerte in Abhngigkeit von verschiedenen Kerbdetails in MKJ-Diagramme festgelegt. Diese Festigkeitsan-gaben beziehen sich auf die Prfung von Kleinproben, sind mittelspannungsabhngige Festigkeitswerte als zuls-
sige Oberspannungen in MKJ-Diagrammen, gelten fr 2 x 106 Lastwechsel, enthalten einen Sicherheitsfaktor von 1,5 gegenber Mittelwert
(50% berlebenswahrscheinlichkeit). In berarbeiteter Form sind diese Angaben Bestandteil der vor-liegenden Richtlinie (vgl. Abschnitt 4.4). Auf europischer Ebene sind fr den Schienenfahrzeugbau Dau-erfestigkeitswerte in ERRI B 12/RP 17 und in ERRI B 12/RP 60 aufgefhrt, die im engen Zusammenhang mit den UIC-Merkblt-tern stehen und die ebenfalls auf der Prfung von Kleinproben basieren. Neben Dauerfestigkeitswerten fr Stumpfnhte mit und ohne Querschnittsnderungen in lteren Fassungen von ERRI B 12/RP 17, enthalten ERRI B 12/RP 60 und ERRI B 12/RP 17, Ausgabe von 2001, als Version A und B gekennzeichnete Dauer-festigkeitswerte.Die Dauerfestigkeitswerte der Version A gelten fr eine Scha-densakkumulationsberechnung mit Festigkeitswerten nach Euro-code 3. Nach ergnzenden Festlegungen zu ERRI B 12/RP 60, 2. Ausgabe, Juni 2001, sind fr die Auslegung von Drehgestell-rahmen nur noch die Werte nach Version B zugelassen.Die Dauerfestigkeitswerte der Version B basieren auf Folgen-dem: Festigkeitsprfung von verschiedenen Verbindungsformen
durch die franzsische Bahn SNCF (etwa zwischen 1990 bis 1995),
Auswertung der Festigkeitsprfungen nach der franzsischen Norm A03-405,
Ermittlung von Dauerfestigkeitswerten fr 107 Lastwechsel, berlebenswahrscheinlichkeit von p = 99,7%,
Bercksichtigung eines zustzlichen Faktors von 1,25 (Damit gilt fr eine Stumpfnahtverbindung der gleiche Wert, der be-reits seit vielen Jahren Bestandteil der lteren Fassungen von ERRI B 12/RP 17 ist).
In ERRI B 12/RP 60 und ERRI B 12/RP 17 (Ausgabe von 2001) sind fr den Dauerfestigkeitsnachweis von Wagenksten die Festigkeitswerte in Abhngigkeit von 2 verschiedenen dynami-schen Beanspruchungskoeffizienten angegeben, d. h., diese Werte gelten fr jeweils ein bestimmtes Spannungsverhltnis im Zugschwellbereich. Fr die Auslegung von Drehgestellrahmen gelten in ERRI B 12/RP 60 mittelspannungsabhngige Werte im Goodman-Diagramm fr spannungsarmgeglhte Rahmen und mittelspannungsunabhngige Werte fr nicht spannungsarmge-glhte Rahmen.
Von besonderer internationaler Bedeutung fr die schwingfeste Auslegung geschweiter Bauteile sind die IIW-Empfehlungen, deren Schwingfestigkeitsangaben auch die Grundlage fr die Auslegung von Schweikonstruktionen nach Eurocode 3 und nach FKM-Richtlinie bilden. Diese Werte basieren auf Folgen-dem:
bauteilbezogene Schwingfestigkeitswerte,
mittelspannungsunabhngige Festigkeitswerte (entsprechen Festigkeiten fr das Spannungsverhltnis von R = 0,5),
berlebenswahrscheinlichkeit von p = 97,7%,
Dauerfestigkeitswerte bei 107 Lastwechsel (Abknickpunkt der Whlerkurve und danach horizontaler Ver-lauf fr Schweiverbindungen aus Baustahl bei konstanter Lastamplitude)
Neigung der Whlerkurven im Zeitfestigkeitsbereich mit k = 3.
Die Zahlenangaben, mit denen in den IIW-Empehlungen die ver-schiedenen Kerbdetails als FAT-Klasse gekennzeichnet werden, beziehen sich auf die doppelte Spannungsamplitude bei 2 106Lastwechsel.
Weitere Erluterungen zu den Unterschieden insbesondere hin-sichtlich der Festigkeitsangaben zwischen dieser Richtlinie, den IIW-Empfehlungen bzw. Eurocode 3 und den Angaben in ERRI B 12/RP 17 bzw. ERRI B 12/RP 60 sind im Kommentar zu dieser Richtlinie enthalten.
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