Schweißnahtberechnung Umlaufende HV-Naht - Scherbeanspruchung

[Neurosis]

Hallo,
ich bräuchte mal ein paar Ansätze zur Berechnung des folgenden Problems - Schweißnahtberechnung:

Es geht um zwei Rohre, die mit einem Flachstahlring miteinander verbunden sind.
Das Rohr Ø850x6 steht auf dem Fundament auf. Auf diesem Rohrmantel ist ein Flachring Ø896x45 und s=15mm aufgelegt und mit einer umlaufenden HV / HY-Naht verschweißt.
Der Flachstahlring trägt ein durchgestecktes freies weiteres Rohr Ø800x10 mit einer Gewichtsbelastung von ca. 6t = 60.000N
In erster Linie geht es mir um die Berechnung der kreisförmig umlaufenden Naht, die das 800er Rohr hält. Angaben zur Naht gibt es nur a=0,7xs.
Die Naht wird aber eine offene Kehle haben und keine Gegenlage, was aufgrund des auftretenden Momentes (habe ich mal in Grün eingezeichnet) sicher nicht optimal ist.
Wie berechne ich so eine Naht, die ja auf Scheren? beansprucht wird und ein Moment auf den Nahtgrund wirkt (Kerbwirkung?).

Danke für die Annahme meines Problems ;)

Grüße Jan

 

[Derfnam]

Hallo,
ich bräuchte mal ein paar Ansätze zur Berechnung des folgenden Problems - Schweißnahtberechnung:

Es geht um zwei Rohre, die mit einem Flachstahlring miteinander verbunden sind.
Das Rohr Ø850x6 steht auf dem Fundament auf. Auf diesem Rohrmantel ist ein Flachring Ø896x45 und s=15mm aufgelegt und mit einer umlaufenden HV / HY-Naht verschweißt.
Der Flachstahlring trägt ein durchgestecktes freies weiteres Rohr Ø800x10 mit einer Gewichtsbelastung von ca. 6t = 60.000N
In erster Linie geht es mir um die Berechnung der kreisförmig umlaufenden Naht, die das 800er Rohr hält. Angaben zur Naht gibt es nur a=0,7xs.
Die Naht wird aber eine offene Kehle haben und keine Gegenlage, was aufgrund des auftretenden Momentes (habe ich mal in Grün eingezeichnet) sicher nicht optimal ist.
Wie berechne ich so eine Naht, die ja auf Scheren? beansprucht wird und ein Moment auf den Nahtgrund wirkt (Kerbwirkung?).

Danke für die Annahme meines Problems ;)

Grüße Jan



Den Anhang 74699 betrachten

Wozu steckst du das Rohr denn durch, wenn du innen keine zsätzliche Naht vorsehen willst/ kannst?
Schweiße doch das innere Rohr per Kehlnaht auf den Flachring. Dann ist der Schub nicht in der Naht.

 

[Neurosis]

Hallo, das ist ein bestehender Rohr Doppelmantel und man kommt da für eine Gegenlage nicht ran. Ist ein Altbestand und daher kann man an der "wo möglichen Nahtgeometrie" auch nichts mehr ändern und das nur so annehmen -> Also offene Wurzel und auch nicht durch geschweißt. Das die Ausführung nicht schön ist, ist mir leider bewusst... :(

 

[Derfnam]

Hallo, das ist ein bestehender Rohr Doppelmantel und man kommt da für eine Gegenlage nicht ran. Ist ein Altbestand und daher kann man an der "wo möglichen Nahtgeometrie" auch nichts mehr ändern und das nur so annehmen -> Also offene Wurzel und auch nicht durch geschweißt. Das die Ausführung nicht schön ist, ist mir leider bewusst... :(

Dann geht's wohl nur um eine Nachrechnung (weshalb es bisher hält?)

 

[Neurosis]

Jein, bisher hält es mit 3 Tonnen seit 30 Jahren ;) Man hat jetzt vor auf 6-10t aufzulasten (es handelt sich um eine ca. 20m hohe Kolonne). Ich bin der Meinung, dass ich da die Finger von lasse! Die Naht an dem 800er Rohr stellt so für mich einen Konstruktionsfehler da, zudem die fehlenden Nahtdetails an dieser Stelle...lediglich mit der Angabe 0,7*s in der Zeichnung als alg.-Angabe. Original Zeichnung kann und möchte ich nicht posten. Selbst wenn man hier eine Vergleichsspannung ermittelt (Schub/Biegung), kann es ja an der offenen Wurzel (ich gehe mal davon aus, dass nicht durchgeschweißt wurde) zu Rissbildung und Versagen der Naht kommen. Meiner Meinung nach sollte man einen Teil der Naht ausschleifen und begutachten wie die Nahtausführung real ausgeführt ist und auch gleichzeitig den Zustand feststellen, dann kann man sich weiter vor arbeiten.

Zudem, wenn ich nur mal ganz überschlägig im Kopf die Vergleichsspannung (Biegung und Schub) mit einem projizierten a-Maß von 5mm durchrechne, komme ich auf ca. 140N/mm² bei 6t-Last (einfach über sigma b = (Mb*6)/(a²*l) und tau s = Fq/(a*l) in sigma v= sq(sigma b² + tau s²+0) ) bezogen auf die umlaufende Naht l = 805*pi = 2530mm. Der Roloff Matek gibt mir eine sigma v zul für 1.4571 von lediglich ca. 110N/mm², schon hier hinkt dann der Vergleich... Zudem, wie gesagt, was ist mit Spaltkorrosion und Ist-Zustand etc....

Frage ist halt, ob man das überhaupt so rechnen darf? Fände ich alg. mal interessant, wie hier der Ansatz wäre für so einen "Ring" mit einer Schubbeanspruchung und Biegemoment. Oder ist das Moment/Durchbiegung in so einer "ebenen Scheibe" zu vernachlässigen? Finde ich schwierig zu deuten wenn man das Model als räumlich ansieht und nicht nur einen 2d-Ausschnitt macht.

 

[Neurosis]

So kann man es sich vielleicht besser vorstellen. Zargen, Mäntel. Konus sind alle nach AD2000 zu rechnen/gerechnet, aber diese Nahtausführung gibt es eben nicht, wurde aber damals so gebaut und auch von der benannten Stelle abgesegnet ;)

 

[Derfnam]

Jein, bisher hält es mit 3 Tonnen seit 30 Jahren ;) Man hat jetzt vor auf 6-10t aufzulasten (es handelt sich um eine ca. 20m hohe Kolonne). Ich bin der Meinung, dass ich da die Finger von lasse! Die Naht an dem 800er Rohr stellt so für mich einen Konstruktionsfehler da, zudem die fehlenden Nahtdetails an dieser Stelle...lediglich mit der Angabe 0,7*s in der Zeichnung als alg.-Angabe. Original Zeichnung kann und möchte ich nicht posten. Selbst wenn man hier eine Vergleichsspannung ermittelt (Schub/Biegung), kann es ja an der offenen Wurzel (ich gehe mal davon aus, dass nicht durchgeschweißt wurde) zu Rissbildung und Versagen der Naht kommen. Meiner Meinung nach sollte man einen Teil der Naht ausschleifen und begutachten wie die Nahtausführung real ausgeführt ist und auch gleichzeitig den Zustand feststellen, dann kann man sich weiter vor arbeiten.

Zudem, wenn ich nur mal ganz überschlägig im Kopf die Vergleichsspannung (Biegung und Schub) mit einem projizierten a-Maß von 5mm durchrechne, komme ich auf ca. 140N/mm² bei 6t-Last (einfach über sigma b = (Mb*6)/(a²*l) und tau s = Fq/(a*l) in sigma v= sq(sigma b² + tau s²+0) ) bezogen auf die umlaufende Naht l = 805*pi = 2530mm. Der Roloff Matek gibt mir eine sigma v zul für 1.4571 von lediglich ca. 110N/mm², schon hier hinkt dann der Vergleich... Zudem, wie gesagt, was ist mit Spaltkorrosion und Ist-Zustand etc....

Frage ist halt, ob man das überhaupt so rechnen darf? Fände ich alg. mal interessant, wie hier der Ansatz wäre für so einen "Ring" mit einer Schubbeanspruchung und Biegemoment. Oder ist das Moment/Durchbiegung in so einer "ebenen Scheibe" zu vernachlässigen? Finde ich schwierig zu deuten wenn man das Model als räumlich ansieht und nicht nur einen 2d-Ausschnitt macht.


Den Anhang 74702 betrachten

Ich würde auf dem Umfang verteilt einige vertikale Rippen aus ca. 15 mm Bl. zusätzlich anschweißen und ansonsten an dem "alten" Ding nichts anfassen. Damit entlastest du die Rundnaht.
Hält denn der äußere Mantel die Auflastung so ohne weiteres aus?