Normové posouzení svarů (AISC)

Koutové svary jsou posuzovány podle AISC 360 – Kapitola J2. Únosnost CJP tupých svarů se předpokládá stejná jako u základního materiálu a není posuzována.

Koutové svary

Návrhová únosnost, ϕR_n, a přípustná únosnost, R_n/Ω, svarových spojů jsou vyhodnocovány při normovém posouzení svarů přípoje.

ϕ = 0.75    (Metoda zatížení a odporových součinitelů, LRFD, upravitelné v nastavení normy)

Ω = 2.00    (Metoda přípustných únosností, ASD, upravitelné v nastavení normy)

Dostupná únosnost svarových spojů je vyhodnocována podle AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

kde:

• F_nw – jmenovité napětí materiálu svaru
• A_we – účinná plocha svaru
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – klasifikační číslo elektrody, tj. minimální specifikovaná pevnost v tahu
• θ – úhel vypočtený mezi podélnou osou svaru a směrem výsledné síly působící v nejvíce namáhaném konečném prvku svaru.

Upozorňujeme, že zvýšení únosnosti v závislosti na směru se nepoužívá pro svary, kde je připojena hrana obdélníkového dutého konstrukčního průřezu (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

Únosnost základního materiálu je vyhodnocována, pokud je tato možnost vybrána v nastavení normy (Únosnost základního materiálu v místě svarového kořene).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

kde:

• F_nBM = 0.6 F_u – jmenovitá únosnost základního materiálu – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – průřezová plocha základního materiálu
• F_u – specifikovaná minimální pevnost v tahu

Všechny hodnoty potřebné pro posouzení jsou uvedeny v tabulkách.

kde:

• Xu – použitá svařovací elektroda 
• Th – tloušťka svaru v hrdle (vypočtena z Ls)
• Ls – délka nožičky svaru (zadáno uživatelem)

• \(L\) – celková délka svaru
• \(L_c\) – délka kritického prvku svaru
• Loads – kritický účinek zatížení pro posuzovaný svar
• \(F_n\) – síla v kritickém prvku svaru
• \(\phi\)Rn – únosnost svaru
• Ut – využití kritického prvku svaru

Síla, \(F_n\), a úhel svaru, \(\theta\), jsou odvozeny z napětí \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), délky a účinné plochy konečného prvku svaru. Tato napětí jsou základním výstupem řešiče metodou konečných prvků.

Diagramy svarů zobrazují napětí podle následujících vzorců:

Pokud je základní materiál deaktivován (použita odpovídající elektroda):

\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]

Pokud je základní materiál aktivován (odpovídající elektroda není použita):

\[ \sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]

Poznámka uživatele: V IDEA StatiCa platí, že pokud je délka nožičky svaru zadána jako 0, použije se následující hodnota:

• Pro jednostranný koutový svar se tloušťka svaru v hrdle rovná tloušťce tenčího připojeného plechu.
• Pro oboustranný koutový svar se tloušťka svaru v hrdle rovná polovině tloušťky tenčího připojeného plechu.

CJP tupé svary

Tabulka J2.5 specifikace AISC identifikuje čtyři podmínky zatížení, které mohou být spojeny s tupými svary, a uvádí, že únosnost spoje je buď řízena základním materiálem, nebo že zatížení nemusí být při návrhu svarů spojujících části zohledněna. V souladu s tím, pokud jsou svary s úplným průvarem (CJP) provedeny s přídavným materiálem odpovídající pevnosti, je únosnost přípoje řízena základním materiálem a není vyžadováno žádné posouzení únosnosti svaru.

PJP tupé svary

Návrhová únosnost, ϕR_n, a přípustná únosnost, R_n/Ω, tupého svaru s částečným průvarem (PJP) se stanoví podle AISC 360-22 – Tabulka J2.5). Předpokládá se nejkonzervativnější případ – typ zatížení smykem. 

ϕ = 0.75    (Metoda zatížení a odporových součinitelů, LRFD, upravitelné v nastavení normy)

Ω = 2.00    (Metoda přípustných únosností, ASD, upravitelné v nastavení normy)

Dostupná únosnost svarových spojů je vyhodnocována podle AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

kde:

• F_nw = 0.6 F_EXX – jmenovité napětí materiálu svaru
• A_we – účinná plocha svaru
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – klasifikační číslo elektrody, tj. minimální specifikovaná pevnost v tahu
• L_c – délka kritického prvku svaru
• E – účinná tloušťka hrdla PJP svaru

Únosnost základního materiálu je vyhodnocována, pokud je tato možnost vybrána v nastavení normy (Únosnost základního materiálu v místě svarového kořene).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

kde:

• F_nBM = 0.6 F_u – jmenovitá únosnost základního materiálu – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – průřezová plocha základního materiálu předpokládaná jako rovná účinné ploše svaru
• F_u – specifikovaná minimální pevnost v tahu základního materiálu