Dimensionamiento de soldaduras
En IDEA StatiCa Connection, hay dos estrategias de dimensionamiento de soldaduras disponibles para todos los usuarios:
- a resistencia total
- con sobreresistencia
Para los usuarios de Eurocódigo, hay dos más:
- a estimación de capacidad
- a ductilidad mínima
El método de dimensionamiento de soldaduras se especifica en el diálogo de Operaciones.
Al ejecutar el dimensionamiento de soldaduras, cada soldadura en ángulo del modelo se modifica según el método de dimensionamiento de soldaduras. En general, el tamaño de las soldaduras aumentará en este orden:
- A estimación de capacidad
- A ductilidad mínima
- Resistencia total
- Con sobreresistencia
Los métodos se describen en detalle a continuación.
A estimación de capacidad
El dimensionamiento de soldaduras a estimación de capacidad proporciona automáticamente tamaños de soldadura que son suficientemente resistentes para transferir las cargas establecidas.
La estimación de capacidad de soldadura es el primer uso del aprendizaje automático en IDEA StatiCa. En este momento, está implementado únicamente en Eurocódigo. La resistencia de la soldadura se determina según el elemento de soldadura más solicitado. Por lo tanto, la utilización de la soldadura es altamente no lineal. La resistencia de toda la longitud se estima mediante un algoritmo de aprendizaje automático basado en la distribución de tensiones a lo largo de la longitud de la soldadura.
El dimensionamiento de soldaduras a estimación de capacidad requiere resultados. El tamaño de las soldaduras en ángulo se ajusta según la siguiente fórmula:
\[ a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]
donde:
- \(a_{new}\) – tamaño de soldadura en ángulo ajustado
- \(a\) – tamaño de soldadura en ángulo previamente establecido
- \(Ut_c\) – estimación de capacidad basada en el algoritmo de aprendizaje automático visible en la verificación de soldadura
- \(Ut_{target}\) – utilización objetivo en Configuración → Diseño → Autodiseño → Dimensionamiento de soldaduras
El \(a_{new}\) resultante se redondea hacia arriba según Preferencias → Unidades de la aplicación → Redondeo de nueva entidad → Tamaño de soldadura.
Tenga en cuenta que los tamaños de soldadura están limitados por las reglas de detalle, p. ej., el tamaño de la soldadura no puede ser inferior a 3 mm (EN 1993-1-8 – 4.5.2). Estas reglas de detalle se respetan. Además, tenga en cuenta que múltiples soldaduras en IDEA StatiCa se establecen frecuentemente con un único valor. En estos casos, el tamaño se establece según la más utilizada.
También está disponible un bucle de cálculo. Cuando el método de dimensionamiento de soldaduras se establece en estimación de capacidad, este:
- Dimensiona las soldaduras en ángulo a resistencia total
- Calcula el modelo
- Dimensiona las soldaduras en ángulo a estimación de capacidad
- Calcula el modelo
Las soldaduras se establecen entonces en o por debajo de la utilización objetivo con un solo clic.
A ductilidad mínima
El dimensionamiento de soldaduras a ductilidad mínima proporciona automáticamente uniones soldadas que son suficientemente resistentes para evitar fallos frágiles. La resistencia de la soldadura permite la plastificación inicial de la placa, pero en última instancia, la soldadura se rompe.
El requisito de ductilidad mínima de las uniones soldadas se recoge en FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Tiene su origen en el anexo nacional neerlandés de EN 1993-1-8, donde la relación fija entre la resistencia de la soldadura y la resistencia de la placa es 0,8. También está incluido en los ampliamente utilizados Green books del Reino Unido, concretamente en los Capítulos C2 y C3. Sin embargo, la relación fija solo es adecuada para el grado de acero S355. En la segunda generación del Eurocódigo, esto se amplía a todos los grados de acero.
Este requisito se verifica para soldaduras en ángulo de doble cara mediante:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]
donde:
- \(a\) – espesor de garganta de la soldadura
- \(t\) – espesor de la placa conectada por el canto
- \(\beta_w\) – factor de correlación de la soldadura
- \(\gamma_{M2}\) – coeficiente de seguridad para tornillos y soldaduras; editable en la configuración de código
- \(f_y\) – límite elástico de la placa
- \(f_u\) – resistencia última de la soldadura
- \(\gamma_{M0}\) – coeficiente de seguridad para placas; editable en la configuración de código
El espesor de garganta de la soldadura en ángulo de una sola cara es el doble que el de la soldadura en ángulo de doble cara.
Tenga en cuenta que el método es útil para soldaduras cargadas transversalmente y funciona si la placa está conectada por su anchura total.
A resistencia total
El dimensionamiento de soldaduras a resistencia total proporciona automáticamente soldaduras más resistentes que la placa conectada. En el cálculo, se asume que las placas están cargadas a tracción y las soldaduras transversalmente como el caso más desfavorable para la resistencia y ductilidad de la soldadura. Este diseño es útil para evitar fallos frágiles de las soldaduras bajo carga estática.
Este enfoque también está incluido en los ampliamente utilizados Green books del Reino Unido, concretamente en el Capítulo C1.
Este requisito se verifica para soldaduras en ángulo de doble cara mediante:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]
donde:
- \(a\) – espesor de garganta de la soldadura
- \(t\) – espesor de la placa conectada por el canto
- \(\beta_w\) – factor de correlación de la soldadura
- \(\gamma_{M2}\) – coeficiente de seguridad para tornillos y soldaduras; editable en la configuración de código
- \(f_y\) – límite elástico de la placa
- \(f_u\) – resistencia última de la soldadura
- \(\gamma_{M0}\) – coeficiente de seguridad para placas; editable en la configuración de código
Tenga en cuenta que el método es útil para soldaduras cargadas transversalmente y funciona si la placa está conectada por su anchura total.
Con sobreresistencia
El dimensionamiento de soldaduras con sobreresistencia proporciona automáticamente soldaduras mucho más resistentes que la placa conectada. El factor de sobreresistencia se especifica en Configuración → Diseño → Autodiseño → Dimensionamiento de soldaduras. El valor predeterminado de 1,4 se toma de EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) para formar una rótula plástica.
En el cálculo, se asume que las placas están cargadas a tracción y las soldaduras transversalmente como el caso más desfavorable para la resistencia y ductilidad de la soldadura. Este diseño es útil para evitar fallos frágiles de las soldaduras en diseño plástico o bajo carga cíclica. Tenga en cuenta que un tamaño de soldadura grande no garantiza automáticamente una alta ductilidad. Por el contrario, puede provocar tensiones residuales y deformaciones excesivas causadas por la contracción de la soldadura.
Este requisito se verifica para soldaduras en ángulo de doble cara mediante:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}\]
donde:
- \(a\) – espesor de garganta de la soldadura
- \(t\) – espesor de la placa conectada por el canto
- \(\beta_w\) – factor de correlación de la soldadura
- \(\gamma_{M2}\) – coeficiente de seguridad para tornillos y soldaduras; editable en la configuración de código
- \(f_y\) – límite elástico de la placa
- \(f_u\) – resistencia última de la soldadura
- \(\gamma_{M0}\) – coeficiente de seguridad para placas; editable en la configuración de código
- \(f_{overstrength}\) – factor de sobreresistencia especificado en Configuración → Diseño → Autodiseño → Dimensionamiento de soldaduras
Tenga en cuenta que el método es útil para soldaduras cargadas transversalmente y funciona si la placa está conectada por su anchura total.