Kehlnaht berechnen: Tragfähigkeit und Nahtdicke
Kehlnaht berechnen: Zwei Nähte mit a = 4 mm und 100 mm Länge in S235 tragen rund 166 kN. Formel, a-Maß und Tabelle für die Schweißnahtberechnung.
Kehlnaht berechnen in einem Schritt
Eine Kehlnaht berechnen Sie als Fläche mal Festigkeit: F = a × l × fvw,d. Die Nahtdicke a und die wirksame Länge l ergeben die Nahtfläche. Diese Fläche multiplizieren Sie mit der Bemessungsfestigkeit der Naht.
Bei zwei Nähten mit a = 4 mm und l = 100 mm ist die Fläche 2 × 4 × 100 = 800 mm². Mit fvw,d = 207,8 N/mm² für S235 sind das 800 × 207,8 ≈ 166.300 N, also rund 166 kN.
Der Rechner oben macht genau diese Rechnung. Die Schweißnahtberechnung online nutzt das vereinfachte Verfahren des Eurocode 3 mit einem Teilsicherheitsbeiwert von 1,25.
Das Wichtigste in Kürze
- Je Naht gilt F = a × l × fvw,d.
- Bemessungsfestigkeit: 207,8 N/mm² für S235, 261,7 N/mm² für S355.
- Zwei Nähte, a = 4 mm, 100 mm lang, S235: rund 166 kN Widerstand.
- Die Nahtdicke a ist etwa das 0,7-Fache des Schenkels z.
- Das Ergebnis ist ein Widerstand, keine Last. Vergleichen Sie es nur mit Bemessungslasten.
Schweißnaht a Maß und Schenkellänge
Auf Zeichnungen steht oft das a-Maß, die Nahtdicke. In der Werkstatt misst man oft den Schenkel z. Es gilt z = a × √2, also ungefähr a × 1,41.
Die Schweißnahtdicke a ist die Höhe des größten Dreiecks, das in den Nahtquerschnitt passt. Sie wird von der Nahtwurzel bis zur Nahtoberfläche gemessen. Wenn Sie das a Maß berechnen wollen, teilen Sie den Schenkel durch 1,41.
| Nahtdicke a | Schenkellänge z | Tragfähigkeit je 100 mm (S235) |
|---|---|---|
| 3 mm | 4,2 mm | 62,4 kN |
| 4 mm | 5,7 mm | 83,1 kN |
| 5 mm | 7,1 mm | 103,9 kN |
| 6 mm | 8,5 mm | 124,7 kN |
Die Werte der Tabelle gelten für eine einzelne Naht von 100 mm Länge.
Richtwerte für die Nahtdicke
Die Nahtdicke richtet sich nach dem dünneren Blech. Die Richtwerte liegen bei etwa 0,5 bis 0,7 mal der Blechdicke t:
| Dünnstes Blech t | Richtwert a |
|---|---|
| 4 mm | 2 bis 3 mm |
| 6 mm | 3 bis 4 mm |
| 8 mm | 4 bis 5 mm |
| 10 mm | 5 bis 7 mm |
Diese Werte sind Orientierung für den Entwurf. Für tragende Bauteile legt der Planer die Nahtdicke fest, und die Ausführung richtet sich nach der Zeichnung.
Woher die Festigkeit der Naht kommt
Die Bemessungsfestigkeit ist fvw,d = fu ÷ (√3 × βw × γM2). Darin sind:
- fu: die Zugfestigkeit des schwächeren Bauteils. Bei S235 sind es 360 N/mm², bei S355 510 N/mm².
- βw: ein Korrelationsbeiwert. Er beträgt 0,8 für S235 und 0,9 für S355.
- γM2: der Teilsicherheitsbeiwert von 1,25.
Daraus folgen 207,8 N/mm² für S235 und 261,7 N/mm² für S355. Der Wert für S355 liegt also rund 26 % über dem für S235.
Rechenbeispiele
Zwei Nähte an einer Konsole: a = 4 mm, l = 100 mm, S235
- Nahtfläche: 2 × 4 × 100 = 800 mm²
- Tragfähigkeit: 800 × 207,8 ÷ 1.000 ≈ 166,3 kN
Kräftigere Verbindung: a = 5 mm, l = 150 mm, zwei Nähte, S355
- Nahtfläche: 2 × 5 × 150 = 1.500 mm²
- Tragfähigkeit: 1.500 × 261,7 ÷ 1.000 ≈ 392,6 kN
Kleine Halterung: a = 3 mm, l = 50 mm, zwei Nähte, S235
- Nahtfläche: 2 × 3 × 50 = 300 mm²
- Tragfähigkeit: 300 × 207,8 ÷ 1.000 ≈ 62,4 kN
Umgekehrte Aufgabe: Welche Länge braucht die Naht?
Gegeben: Bemessungslast 100 kN, zwei Nähte mit a = 4 mm, S235.
- l = F ÷ (2 × a × fvw,d) = 100.000 N ÷ (2 × 4 mm × 207,8 N/mm²)
- Nenner: 2 × 4 × 207,8 = 1.662,4 N/mm
- l = 100.000 ÷ 1.662,4 ≈ 60,1 mm
- Mit Nahtenden: 60,1 + 2 × 4 = 68,1 mm, also gerundet 70 mm je Naht
Der Rechner oben liefert den Widerstand. Die Umkehrung rechnen Sie von Hand wie oben.
Schweißnaht im Zusammenspiel mit anderen Nachweisen
Eine Konsole wird nicht nur durch die Naht belastet. Die Naht trägt die Schubkraft, das Bauteil daneben muss die Zugkraft oder das Moment aufnehmen. Prüfen Sie dafür auch die Scherspannung, die Zugspannung und die Biegespannung am Anschluss.
Ist die Verbindung an Schrauben statt an einer Naht gedacht, rechnet der Schrauben Abscherung Rechner die Schraube. Ein Druckstab in der Konstruktion braucht zusätzlich eine Prüfung auf Knicken. Dafür gibt es den Knicklast Rechner.
Typische Fehler
- Nahtdicke und Schenkel verwechseln. Ein Schenkel von 5 mm ist nur eine Nahtdicke von etwa 3,5 mm.
- Die ganze Länge ansetzen. Anfang und Ende der Naht tragen schlechter. Rechnen Sie mit der wirksamen Länge.
- Die Nahtdicke größer als nötig wählen. Dicke Nähte bringen viel Wärme ein und verziehen das Bauteil.
- Dynamische Lasten übersehen. Bei schwingender Belastung gelten strengere Regeln als hier.
- Bemessungslast und Gebrauchslast verwechseln. Der Rechner zeigt den Widerstand. Ohne Lastbeiwerte bleiben grob 166 ÷ 1,5 ≈ 111 kN, und Bauteil, Schrauben und Anschluss müssen ebenfalls halten.
- Widerstand als Gewicht lesen. 166 kN sind kein Gewicht, das Sie anhängen dürfen.
Grenzen des Rechners
Der Rechner prüft eine Naht auf Schub in der Nahtfläche. Er ersetzt keine Berechnung für Bauteile, bei denen Menschen oder Lasten über Ihnen hängen. Dort legen ein Tragwerksplaner oder Statiker Werkstoff und Naht fest, und ein dafür zertifizierter Fachbetrieb mit geprüften Schweißern führt sie aus.
Häufige Fragen
Was ist eine Kehlnaht?
Eine Kehlnaht verbindet zwei Bleche, die im Winkel zueinander stehen, etwa in einer Ecke oder einem T-Stoß. Ihr Querschnitt ist annähernd ein gleichschenkliges Dreieck. Die Tragfähigkeit ergibt sich aus Nahtdicke, Nahtlänge und Festigkeit der Naht.
Wie berechnet man die Tragfähigkeit einer Schweißnaht?
Im vereinfachten Verfahren gilt F = a × l × fvw,d. Dabei ist a die Nahtdicke, l die wirksame Nahtlänge und fvw,d die Bemessungsfestigkeit der Naht. Für S235 sind das 360 ÷ (√3 × 0,8 × 1,25) ≈ 207,8 N/mm². Zwei Nähte mit a = 4 mm und l = 100 mm tragen 800 mm² × 207,8 N/mm² ≈ 166 kN.
Was bedeutet das a-Maß bei einer Schweißnaht?
Das a-Maß ist die Nahtdicke, die Höhe des größten Dreiecks im Nahtquerschnitt. Bei einer gleichschenkligen Kehlnaht ist der Schenkel z etwa 1,41-mal so lang wie a. Eine Naht mit a = 4 mm hat z ≈ 5,7 mm.
Wie dick sollte eine Kehlnaht sein?
Als Faustregel wählen Sie a etwa 0,5 bis 0,7 mal die Dicke des dünneren Bauteils. Bei 8 mm Blech wären das a = 4 bis 5 mm. Für tragende Bauteile legt die Tragwerksplanung die Nahtdicke fest.
Welche Nahtlänge darf man ansetzen?
Ansetzen dürfen Sie die wirksame Länge. Anfang und Ende einer Naht sind oft schlechter ausgeführt. Viele Regelwerke ziehen deshalb je Naht etwa die doppelte Nahtdicke ab. Sehr kurze Nähte unter 30 mm oder unter dem Sechsfachen der Nahtdicke setzen Sie nicht an.
Darf ich tragende Schweißnähte selbst berechnen?
Für Hobby und Werkstatt reicht der Rechner als Abschätzung. Tragende Stahlbauteile, Krane, Anhänger oder Hebezeuge brauchen eine Berechnung durch einen Tragwerksplaner oder Statiker und eine Ausführung durch einen geprüften Schweißer. Das Ergebnis hier ersetzt keine Prüfung.
Alle Ergebnisse sind Schätzungen. Mengen und Preise vor dem Kauf mit dem Händler oder Fachbetrieb abgleichen.