Autodesign van lassen / lasdimensionering
Het gereedschap voor lasdimensionering berekent de optimale lasdimensionering op basis van specifieke invoer en gedefinieerde strategieën, zoals capaciteitsschatting, volledige sterkte, minimale vervormbaarheid of oversterkte. Het nieuwe ontwerp wordt gemaakt op basis van de geselecteerde instellingen, die hieronder verder worden toegelicht. Deze functie werkt als een krachtige assistent om handmatige iteraties te elimineren en biedt een solide ontwerpvoorstel dat klaar is voor uw uiteindelijke verificatie.
In IDEA StatiCa Connection zijn er twee strategieën voor lasdimensionering beschikbaar voor alle gebruikers:
- op volle sterkte
- met oversterkte
Voor Eurocode-gebruikers zijn er nog twee:
- naar capaciteitsschatting
- naar minimale vervormbaarheid
Voor AISC-gebruikers is er nog één:
- naar capaciteitsschatting
Hoe de functies aan te roepen
Lasdimensionering kan worden aangeroepen door:
- Te klikken op de knop Weld sizing in het bovenste paneel
- In het dialoogvenster Operaties
- Klik met de rechtermuisknop op de Operations door Autodesign all te selecteren, maar hier zul je niet alleen lassen autodesignen, maar ook bouten.
- Rechtsklikken op de Operations en een specifiek type lasdimensionering selecteren
- Klik met de rechtermuisknop op de bewerking met las en selecteer Autodesign, maar hier zul je niet alleen lassen maar ook bouten autodesignen, in een specifieke bewerking.
Wanneer je de functie aanroept, is het noodzakelijk om de lasdimensioneringsmethode te specificeren in het dialoogvenster Operations. Over het algemeen zal de grootte van lassen in deze volgorde toenemen:
De methoden worden hieronder in detail beschreven.
Instellingen die de lasgrootte beïnvloeden
Het lasdimensioneringsproces wordt bepaald door de specifieke globale instellingen. Het algoritme evalueert de volgende invoergegevens:
- Lassen: Beoogde capaciteitsbenutting: Deze limiet wordt gedefinieerd in Projectinstellingen > Ontwerp - Algemeen (standaardwaarde is 0,9). Het algoritme vergelijkt de werkelijke werkende belastingen met deze ingestelde waarde om een oplossing te vinden die voldoet aan de vereiste. De specifieke waarde die wordt gecontroleerd is de Utilization isUtc.
- Lassen: Oversterktefactor: Deze factor zorgt ervoor dat de las sterker is dan het verbonden lid om plastische scharniervorming toe te laten, zoals aanbevolen door EN 1993-1-8 - 6.2.3 (5) (meestal 1.4 of 1.7). De limiet wordt gedefinieerd in Projectinstellingen > Ontwerp - Algemeen (standaard 1,4) en wordt alleen toegepast als de dimensioneringsmethode 'Oversterkte' is geselecteerd.
- Afrondingsregel: De hoogte van een las wordt aangepast volgens de afrondingsinstellingen in Project > Voorkeuren > Toepassingseenheden - Nieuwe entiteit afronding > Lasmaat.
- Regeltoename: De minimumwaarde waarmee het algoritme de lashoogte verhoogt, wordt ingesteld in Project > Voorkeuren > Toepassingseenheden - Regelaarstoenames> Lasmaat.
Capaciteit schatten
Lasmaten naar capaciteitsschatting geven automatisch lasmaten die net sterk genoeg zijn om de ingestelde belastingen over te brengen.
Hoe werkt de functie
In het resultatentabblad voor lassen staan twee gebruiksratio's vermeld. De Ut (stress utilisation) toont de benuttingswaarde van het meest belaste eindige element van de hele las (piekwaarde), terwijl de Utc (weld capacity utilisation) de benuttingswaarde van de hele las toont en de gebruiker dus informatie geeft over de resterende lascapaciteit.
Omdat de spanningsverdeling in lassen in FEM-gebaseerde modellen onzeker varieert op basis van de toegepaste belasting, is het niet eenvoudig om de resterende capaciteit als lineaire functie te bepalen. Met een toename van de toegepaste belasting kan de verandering in de verdeling van de lasspanning zeer dramatisch zijn.
De berekening van Utc maakt gebruik van een machine-lerende schattingsfunctie. Gebaseerd op het leren van een groot aantal lasverbindingsmodellen en verschillende belastingsscenario's, kan het algoritme nauwkeurig de resterende lascapaciteit voorspellen. Het getal wordt weergegeven in Check, in het tabblad Welds , in de kolom Utc.
Deze functionaliteit maakt gebruik van AI en machine learning om de capaciteit van lassen te bepalen. En het beste is dat de applicatie dit kan doen binnen een drempel van 10%! Dit kan worden beschouwd als een uitstekend resultaat.
Op dit moment is het geïmplementeerd in Eurocode en AISC.
Voor het bepalen van de grootte van lassen om de capaciteit te schatten zijn resultaten nodig. De grootte van hoeklassen wordt aangepast volgens de volgende formule:
\a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]
waarbij:
- \(a_{new}}) - aangepaste grootte van de lasnaad
- \(a) - eerder ingestelde grootte van de lasnaad
- \(Ut_c\) - capaciteitsschatting gebaseerd op een machinaal lerend algoritme zichtbaar bij de Lascontrole
- \(Ut_{target}\) - doelgebruik in Instellingen → Ontwerp → Autodesign → Lasdimensionering
Merk op dat lasmaten beperkt zijn door detailleringsregels, bijv. lasmaten mogen niet kleiner zijn dan 3 mm (EN 1993-1-8 - 4.5.2). Deze detailleringsregels worden nageleefd. Houd er ook rekening mee dat meerdere lassen in IDEA StatiCa vaak op één waarde worden ingesteld. In deze gevallen wordt de maat ingesteld op de meest gebruikte.
Er is ook een berekeningslus beschikbaar. Als de lasdimensioneringsmethode is ingesteld op capaciteitsschatting:
- Dimensioneert de hoeklassen op volle sterkte
- Berekent het model
- Dimensioneert de hoeklassen naar capaciteitsschatting
- Berekent het model
Lasnaden worden dan ingesteld op of onder de doelbelasting met slechts één klik.
Minimale vervormbaarheid
Lasdimensionering op minimale vervormbaarheid zorgt automatisch voor lasverbindingen die sterk genoeg zijn om brosse breuken te voorkomen. De sterkte van de las zorgt ervoor dat de plaat in eerste instantie meegeeft, maar uiteindelijk breekt de las.
De eis voor minimale vervormbaarheid van lasverbindingen in FprEN 1993-1-8:2023 - 6.9(4). Het is afkomstig uit de Nederlandse nationale bijlage van EN 1993-1-8, waar de vaste verhouding tussen lassterkte en plaatsterkte 0,8 is. Het is ook opgenomen in veelgebruikte Groene boeken uit het Verenigd Koninkrijk, namelijk in de hoofdstukken C2 en C3. De vaste verhouding is echter alleen geschikt voor staalsoort S355. In de tweede generatie Eurocode wordt dit uitgebreid voor alle staalsoorten.
Deze eis wordt gecontroleerd voor dubbelzijdige hoeklassen door:
\a/t=frac{beta_w{gamma_{M2} f_y}{sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \dot \min \left \{1.0, 1.1 \frac{f_y}{f_u} \right \}].
waarbij:
- \(a) - dikte van de lasnaad
- \(t) - dikte van de plaat verbonden met de rand
- \beta_w - correlatiefactor van de las
- \Gamma_{M2} - veiligheidsfactor voor bouten en lasnaden; instelbaar in code setup
- \(f_y) - vloeigrens van de plaat
- \(f_u) - uiterste lassterkte
- \(\gamma_{M0}) - veiligheidsfactor voor platen; aanpasbaar in Code setup
De lasdikte voor een enkelzijdige hoeklas is twee keer zo groot als die van een dubbelzijdige hoeklas.
Merk op dat de methode nuttig is voor dwarsbelaste lassen en werkt als de plaat over de volle breedte verbonden is.
Volledige sterkte
Lasdimensionering op volle sterkte levert automatisch lassen op die sterker zijn dan de verbonden plaat. In de berekening wordt ervan uitgegaan dat de platen op trek worden belast en dat de lassen dwars op elkaar worden gelast, wat het slechtste geval is voor de sterkte en vervormbaarheid van de las. Dit ontwerp is nuttig om brosse breuken van lassen bij statische belasting te vermijden.
Deze benadering is ook opgenomen in veelgebruikte Groene boeken uit het Verenigd Koninkrijk, namelijk in hoofdstuk C1.
Deze eis wordt gecontroleerd voor dubbelzijdige hoeklassen door:
\a/t=frac{beta_w{gamma_{M2} f_y}{sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }].
waarbij:
- \(a) - dikte van de lasnaad
- \(t) - dikte van de plaat verbonden met de rand
- \(\beta_w) - correlatiefactor van de las
- \(f_y) - vloeigrens van de plaat
- \f_u - uiterste lassterkte
- \gamma_{M0} - veiligheidsfactor voor platen; aanpasbaar in Code setup
Merk op dat de methode nuttig is voor dwars belaste lassen en werkt als de plaat over de volle breedte verbonden is.
Te sterke lassen
Lasdimensionering met oversterkte zorgt automatisch voor lassen die veel sterker zijn dan de verbonden plaat. Oversterktefactor wordt opgegeven in Instellingen → Ontwerp → Autodesign → Lasdimensionering. De standaardwaarde van 1,4 is overgenomen uit EN 1993-1-8 - 6.2.3 (5) om een plastisch scharnier te vormen.
In de berekening wordt ervan uitgegaan dat de platen op trek worden belast en de lassen dwars op elkaar worden gelast als slechtste geval voor lassterkte en ductiliteit. Dit ontwerp is nuttig om brosse breuken van lassen te voorkomen bij plastisch ontwerp of cyclische belasting. Merk op dat de grote laswijdte niet automatisch een hoge ductiliteit garandeert. Integendeel, het kan leiden tot overmatige restspanningen en vervormingen veroorzaakt door laskrimp.
Deze eis wordt gecontroleerd voor dubbelzijdige hoeklassen door:
\a/t=frac{beta_w{gamma_{M2} f_y}{sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \].
waarbij:
- \(a) - dikte van de lasnaad
- \(t) - dikte van de plaat verbonden door de rand
- \beta_w - correlatiefactor van de las
- \Gamma_{M2} - veiligheidsfactor voor bouten en lasnaden; instelbaar in code setup
- \(f_y) - vloeigrens van de plaat
- \(f_u) - uiterste lassterkte
- \Gamma_{M0} - veiligheidsfactor voor platen; aanpasbaar in Code setup
- \f_{oversterktemaat} - oversterktefactor gespecificeerd in Instellingen → Ontwerp → Autodesign → Lasdimensionering
Merk op dat de methode nuttig is voor dwarsbelaste lassen en werkt als de plaat over de volle breedte verbonden is.