Sprawdzenie normowe spoin (EN)

Spoiny pachwinowe są sprawdzane zgodnie z EN 1993-1-8. Wytrzymałość spoin czołowych przyjmuje się jako równą wytrzymałości materiału podstawowego i nie jest ona sprawdzana.

Spoiny pachwinowe

Nośność obliczeniowa

Plastyczna redystrybucja naprężeń w spoinach jest wykorzystywana do automatycznego eliminowania osobliwości naprężeń w elementach spoiny poprzez redystrybucję naprężeń wzdłuż długości spoiny. Wytrzymałość spoiny w przybliżeniu odpowiada obliczeniom ręcznym, a naprężenia są poprawnie rozłożone nawet w skomplikowanych przypadkach, takich jak spawanie do niewzmocnionego pasa (EN 1993-1-8 – pkt 4.10). Naprężenie w przekroju spoiny pachwinowej wyznaczane jest zgodnie z EN 1993-1-8 pkt 4.5.3. Naprężenia obliczane są na podstawie naprężeń w elemencie spoiny. Moment zginający wokół podłużnej osi spoiny nie jest uwzględniany.

$$\sigma_{w,Ed}=\sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \left ( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 \right )}$$

$$\sigma_{w,Rd} = \frac{f_u}{\beta_w \gamma_{M2}}$$

Stopień wykorzystania spoiny

$$U_t = \max \left\{ \frac{\sigma_{{w,Ed}}}{\sigma_{w,Rd}}, \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 f_u / {\gamma_{M2}}} \right\}$$

gdzie:

• σ_w,Ed – naprężenie zastępcze w spoinie
• σ_w,Rd – nośność spoiny
• β_w – współczynnik korelacji (EN 1993-1-8 – Tabela 4.1)
• f_u – wytrzymałość na rozciąganie, przyjmowana jako niższa z dwóch łączonych materiałów podstawowych lub zgodnie z materiałem wybranym przez użytkownika
• γ_M2 – współczynnik bezpieczeństwa (EN 1993-1-8 – Tabela 2.1; edytowalny w Ustawieniach normowych)
• σ_┴, τ_┴, τ_‖ – naprężenia w spoinie zgodnie z poniższym rysunkiem:

Wszystkie wartości wymagane do sprawdzenia są wyświetlane w tabelach. Ut oznacza stopień wykorzystania najbardziej wytężonego elementu. Ponieważ stosowana jest plastyczna redystrybucja naprężeń w spoinie, jest to decydujący stopień wykorzystania. Utc dostarcza informacji o stopniu wykorzystania na całej długości spoiny. Jest to stosunek rzeczywistego naprężenia we wszystkich elementach spoiny do obliczeniowej nośności naprężenia na całej długości spoiny.

Wykres naprężenia zastępczego w spoinie przedstawia następujące naprężenie:

$$\sigma = \max \left \{ \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 \beta_w}, \, \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2}  \right \}$$

Spoiny czołowe

Spoiny mogą być definiowane jako spoiny czołowe. Dla spoin czołowych zakłada się pełne przetopienie, dlatego takie spoiny nie są sprawdzane.

Detale konstrukcyjne

Minimalna grubość blachy dla połączeń spawanych jest sprawdzana zgodnie z EN 1993-1-8 – 4.1(1):

• Dla przekrojów zamkniętych (rur) grubość blachy powinna wynosić co najmniej 2,5 mm
• Dla pozostałych blach grubość blachy powinna wynosić co najmniej 4 mm

Maksymalna grubość spoiny pachwinowej jest sprawdzana dla blach równoległych. W przypadku niespełnienia warunku wydawany jest komunikat błędu, ponieważ taka spoina nie jest wykonalna ze względu na ograniczenia geometryczne.

Minimalna grubość spoiny pachwinowej powinna wynosić co najmniej 3 mm zgodnie z EN 1993-1-8 – 4.5.2(2). W przypadku niespełnienia tego wymagania wydawany jest komunikat błędu.

Ostrzeżenie jest wydawane, gdy grubość spoiny pachwinowej jest większa niż wymaganie z DIN EN 1993-1-8 – NA do 4.5.2:

$$a \le \sqrt{t_{max}}-0.5$$

gdzie:

• $a$ – grubość spoiny pachwinowej
• $t_{max}$ – grubość grubszej łączonej blachy 
• jednostki muszą być w [mm]

Informacja jest wyświetlana, gdy grubość spoiny pachwinowej jest mniejsza niż wymaganie dotyczące minimalnej ciągliwości połączeń spawanych w FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Wymaganie to jest sprawdzane dla obustronnych spoin pachwinowych za pomocą:

$$a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}$$

gdzie:

• $a$ – grubość spoiny pachwinowej
• $t$ – grubość blachy łączonej krawędziowo
• $\beta_w$ – współczynnik korelacji spoiny 
• $\gamma_{M2}$ – współczynnik bezpieczeństwa dla śrub i spoin; edytowalny w Ustawieniach normowych
• $f_y$ – granica plastyczności blachy
• $f_u$ – wytrzymałość na rozciąganie spoiny
• $\gamma_{M0}$ – współczynnik bezpieczeństwa dla blach; edytowalny w Ustawieniach normowych

Grubość spoiny pachwinowej dla spoiny jednostronnej jest dwukrotnie większa niż dla spoiny obustronnej.