Verificarea conform codului a sudurilor (AISC)

Sudurile de colț sunt verificate conform AISC 360 - Capitolul J2. Rezistența sudurilor de penetrare completă (CJP) se consideră egală cu cea a metalului de bază și nu este verificată.

Suduri de colț

Rezistența de calcul, ϕR_n, și rezistența admisibilă, R_n/Ω, ale îmbinărilor sudate sunt evaluate în verificarea conform codului a sudurilor îmbinării.

ϕ = 0.75    (Proiectare pe baza factorilor de încărcare și rezistență, LRFD, editabil în Configurarea codului)

Ω = 2.00    (Proiectare pe baza rezistenței admisibile, ASD, editabil în Configurarea codului)

Rezistența disponibilă a îmbinărilor sudate este evaluată conform AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

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

unde:

• F_nw – tensiunea nominală a materialului de sudură
• A_we – aria efectivă a sudurii
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – numărul de clasificare al electrodului, adică rezistența minimă specificată la întindere
• θ – unghiul calculat între axa longitudinală a sudurii și direcția forței rezultante care acționează în elementul finit cel mai solicitat al sudurii.

Rețineți că majorarea rezistenței direcționale nu se aplică sudurilor la care se conectează muchia unui profil tubular rectangular (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

Rezistența metalului de bază este evaluată dacă opțiunea este selectată în Configurarea codului (Capacitatea metalului de bază la fața de fuziune).

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

unde:

• F_nBM = 0.6 F_u – rezistența nominală a metalului de bază – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – aria secțiunii transversale a metalului de bază
• F_u – rezistența minimă specificată la întindere

Toate valorile necesare pentru verificare sunt afișate în tabele.

unde:

• Xu – electrodul de sudare utilizat 
• Th – grosimea gâtului sudurii (calculată din Ls)
• Ls – mărimea catetei sudurii (introdusă de utilizator)

• \(L\) – lungimea totală a sudurii
• \(L_c\) – lungimea elementului critic al sudurii
• Loads – încărcarea critică pentru sudura analizată
• \(F_n\) – forța în elementul critic al sudurii
• \(\phi\)Rn – rezistența sudurii
• Ut – gradul de utilizare al elementului critic al sudurii

Forța, \(F_n\), și unghiul sudurii, \(\theta\), sunt derivate din tensiunile \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), lungimea și aria efectivă a elementului finit al sudurii. Aceste tensiuni reprezintă rezultatele de bază ale solverului cu elemente finite.

Diagramele sudurii afișează tensiunea conform următoarelor formule:

Dacă metalul de bază este dezactivat (se utilizează electrod de aceeași clasă):

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

Dacă metalul de bază este activat (nu se utilizează electrod de aceeași clasă):

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

Notă pentru utilizator: În IDEA StatiCa, când mărimea catetei sudurii este introdusă ca 0, se utilizează următoarea valoare:

• Pentru sudura de colț pe o singură parte, grosimea gâtului sudurii este egală cu grosimea plăcii mai subțiri conectate.
• Pentru sudura de colț pe ambele părți, grosimea gâtului sudurii este egală cu jumătate din grosimea plăcii mai subțiri conectate.

Suduri de penetrare completă (CJP)

Tabelul J2.5 din Specificația AISC identifică patru condiții de încărcare care pot fi asociate sudurilor de penetrare și arată că rezistența îmbinării este fie controlată de metalul de bază, fie că încărcările nu trebuie luate în considerare la proiectarea sudurilor de conectare a pieselor. Prin urmare, atunci când sudurile de penetrare completă (CJP) sunt realizate cu metal de adaos de rezistență corespunzătoare, rezistența îmbinării este guvernată sau controlată de metalul de bază și nu sunt necesare verificări ale rezistenței sudurii.

Suduri de penetrare parțială (PJP)

Rezistența de calcul, ϕR_n, și rezistența admisibilă, R_n/Ω, ale sudurii de penetrare parțială (PJP) sunt determinate conform AISC 360-22 – Tabelul J2.5). Se adoptă cazul cel mai conservativ – tipul de încărcare prin forfecare. 

ϕ = 0.75    (Proiectare pe baza factorilor de încărcare și rezistență, LRFD, editabil în Configurarea codului)

Ω = 2.00    (Proiectare pe baza rezistenței admisibile, ASD, editabil în Configurarea codului)

Rezistența disponibilă a îmbinărilor sudate este evaluată conform AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

unde:

• F_nw = 0.6 F_EXX – tensiunea nominală a materialului de sudură
• A_we – aria efectivă a sudurii
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – numărul de clasificare al electrodului, adică rezistența minimă specificată la întindere
• L_c – lungimea elementului critic al sudurii
• E – gâtul efectiv al sudurii PJP

Rezistența metalului de bază este evaluată dacă opțiunea este selectată în Configurarea codului (Capacitatea metalului de bază la fața de fuziune).

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

unde:

• F_nBM = 0.6 F_u – rezistența nominală a metalului de bază – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – aria secțiunii transversale a metalului de bază, considerată egală cu aria efectivă a sudurii
• F_u – rezistența minimă specificată la întindere a metalului de bază