Verifica normativa delle saldature (AISC)
Le saldature a cordone d'angolo sono verificate secondo AISC 360 - Capitolo J2. La resistenza delle saldature a piena penetrazione (CJP) è assunta uguale a quella del metallo base e non viene verificata.
Saldature a cordone d'angolo
La resistenza di progetto, ϕRn, e la resistenza ammissibile, Rn/Ω, dei giunti saldati sono valutate nella verifica normativa delle saldature del collegamento.
ϕ = 0.75 (Load and Resistance Factor Design, LRFD, modificabile nelle impostazioni normative)
Ω = 2.00 (Allowable Strength Design, ASD, modificabile nelle impostazioni normative)
La resistenza disponibile dei giunti saldati è valutata secondo AISC 360-16 – J2.4
Rn = Fnw Awe
Fnw = 0.6 FEXX (1.0 + 0.5 sin1.5θ )
dove:
- Fnw – tensione nominale del materiale di saldatura
- Awe – area efficace della saldatura
- Awe = Lc*Th
- FEXX – numero di classificazione dell'elettrodo, ovvero resistenza a trazione minima specificata
- θ – angolo calcolato tra l'asse longitudinale della saldatura e la direzione della forza risultante agente nell'elemento finito più sollecitato della saldatura.
Si noti che l'incremento di resistenza direzionale non viene applicato alle saldature in cui è collegato il bordo di un profilo cavo rettangolare (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).
La resistenza del metallo base viene valutata se l'opzione è selezionata nelle impostazioni normative (Capacità del metallo base alla faccia di fusione).
Rn = FnBM ABM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)
dove:
- FnBM = 0.6 Fu – resistenza nominale del metallo base – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
- \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – area della sezione trasversale del metallo base
- Fu – resistenza a trazione minima specificata
Tutti i valori necessari per la verifica normativa sono riportati nelle tabelle.
dove:
- Xu – elettrodo di saldatura utilizzato
- Th – spessore di gola della saldatura (calcolato da Ls)
- Ls – dimensione del cateto della saldatura (input utente)
- \(L\) – lunghezza totale della saldatura
- \(L_c\) – lunghezza dell'elemento critico della saldatura
- Loads – effetto del carico critico per la saldatura analizzata
- \(F_n\) – forza nell'elemento critico della saldatura
- \(\phi\)Rn – resistenza della saldatura
- Ut – sfruttamento dell'elemento critico della saldatura
La forza, \(F_n\), e l'angolo della saldatura, \(\theta\), sono derivati dalle tensioni \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), dalla lunghezza e dall'area efficace dell'elemento finito della saldatura. Queste tensioni sono l'output di base del solutore agli elementi finiti.
I diagrammi della saldatura mostrano la tensione secondo le seguenti formule:
Se il metallo base è disattivato (viene utilizzato un elettrodo abbinato):
\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]
Se il metallo base è attivato (non viene utilizzato un elettrodo abbinato):
\[ \sigma = \max \left \{ \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]
Nota per l'utente: In IDEA StatiCa, quando la dimensione del cateto della saldatura è impostata su 0, viene utilizzato il seguente valore:
- Per saldatura a cordone d'angolo su un solo lato, lo spessore di gola è uguale allo spessore del piatto collegato più sottile.
- Per saldatura a cordone d'angolo su entrambi i lati, lo spessore di gola è uguale alla metà dello spessore del piatto collegato più sottile.
Saldature a piena penetrazione (CJP)
La Tabella J2.5 della specifica AISC individua quattro condizioni di carico che possono essere associate alle saldature a piena penetrazione e mostra che la resistenza del giunto è controllata dal metallo base oppure che i carichi non devono essere considerati nella progettazione delle saldature che collegano le parti. Di conseguenza, quando le saldature a piena penetrazione (CJP) sono eseguite con metallo d'apporto di resistenza abbinata, la resistenza del collegamento è governata o controllata dal metallo base e non sono richieste verifiche sulla resistenza della saldatura.
Saldature a parziale penetrazione (PJP)
La resistenza di progetto, ϕRn, e la resistenza ammissibile, Rn/Ω, della saldatura a parziale penetrazione (PJP) sono determinate secondo AISC 360-22 – Tabella J2.5). Si assume il caso più conservativo – tipo di carico a taglio.
ϕ = 0.75 (Load and Resistance Factor Design, LRFD, modificabile nelle impostazioni normative)
Ω = 2.00 (Allowable Strength Design, ASD, modificabile nelle impostazioni normative)
La resistenza disponibile dei giunti saldati è valutata secondo AISC 360-16 – J2.4
Rn = Fnw Awe
dove:
- Fnw = 0.6 FEXX – tensione nominale del materiale di saldatura
- Awe – area efficace della saldatura
- Awe = Lc E
- FEXX – numero di classificazione dell'elettrodo, ovvero resistenza a trazione minima specificata
- Lc – lunghezza dell'elemento critico della saldatura
- E – gola efficace della saldatura PJP
La resistenza del metallo base viene valutata se l'opzione è selezionata nelle impostazioni normative (Capacità del metallo base alla faccia di fusione).
Rn = FnBM ABM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)
dove:
- FnBM = 0.6 Fu – resistenza nominale del metallo base – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
- \( A_{BM}=A_{we} \) – area della sezione trasversale del metallo base assunta uguale all'area efficace della saldatura
- Fu – resistenza a trazione minima specificata del metallo base