79x

001925

Cisca Tjoa, PE

30.12.2024

Posouzení koutových svarů podle AISC v programu RFEM 6

Napětí ve svarech mezi plochami lze stanovit pomocí addonu Analýza napětí-přetvoření v programu RFEM 6. Dále lze zadat mezní napětí stanovené podle příslušné normy pro stanovení využití svaru. V tomto příspěvku se zaměříme na posouzení koutových svarů podle AISC 360-22 [1] na dvou příkladech ze svazku 1 AISC: Příklady posouzení [2].

KB 001925 | Posouzení koutového svaru podle AISC v programu RFEM 6

1 Příklady návrhu AISC J.1 a J.2A

AISC příklad J.1 Koutový svar v podélném smyku

Jak je znázorněno výše na Obrázku 01, je plech o tloušťce ¼ palce přivařen k plechu o tloušťce 3/8 palce. Desky jsou třídy 50 podle ASTM A572. Svar: Elektrody 70 ksi, velikost ramena 3/16 palce, délka 27 palců.

K dispozici je několik typů spojů, včetně tupého, rohového, přeplátovaného a T-profilu. Pro první příklad vybereme přeplátovaný spoj a jednoduché zaoblení (Obrázek 2). Uspořádání svarů určuje, zda je svar uspořádán na dolní nebo horní straně připojené plochy. Pokud je počáteční výběr nesprávný, zobrazí se chybové hlášení s návrhem obrátit orientaci. Pro velikost svaru zadejte tloušťku hrdla 3/16 in x 0,707 = 0,13256 in. Nejdříve vybereme linii pro svar a poté obě plochy, které je třeba spojit. Délka svaru se rovná celkové délce vybrané linie/vybraných linií.

KB 001925 | Návrh koutového svaru podle AISC v programu RFEM 6

2 Lineární svarový spoj pro příklad J.1

Ve složce Analýza napětí-přetvoření lze upravit výchozí konfiguraci liniového svaru (Obrázek 03). Deaktivujte irelevantní typy napětí.

KB 001925 | Návrh koutového svaru podle normy AISC v RFEM 6

3 Konfigurace liniových svařovaných spojů

Pro posouzení LRFD lze mezní napětí vypočítat podle AISC rovnice J2-4 (bez oblasti svaru). Tato hodnota se pak porovná s výsledným napětím σ_|j+s+w|.

\emptyset R_{n} = \emptyset \cdot β \cdot F_{n w} \cdot k_{d s}

\emptyset R_{n} = 0.75 \cdot 0.912 \cdot (0.60 \cdot 70 k s i) \cdot 1.0

\emptyset R_{n} = 28.7 k s i

φ	Součinitel únosnosti LRFD
β	Redukční součinitel = 1,2 - 0,002(27,0-in/0,1875-in) ≤ 1,0
F_nw	Jmenovité napětí svarového kovu, ksi
k_ds	Součinitel zvýšení směrové pevnosti (1,0 pro podélný směr)

Mezní napětí pro svar podle AISC

„Speciální možnosti“ (Obrázek 4) nabízejí možnost redistribuovat špičky lokálního napětí po délce svaru. Pro smyková a normálová zatížení vyberte možnost "Konstantní". Pro ohybová zatížení vyberte možnost "Žádné", aby se nežádoucí moment ve výsledném napětí ignoroval.

Dostupné metody analýzy napětí, zjednodušené a směrové, jsou podle EN 1993-1-8 [3]. Pro tento příklad vyberte metodu "Zjednodušená".

KB 001925 | Návrh koutového svaru podle AISC v RFEM 6

4 Speciální volby

Po spuštění výpočtu vyberte z rozbalovací nabídky Napětí v liniových svarech pro zobrazení výsledků napětí (Obrázek 5). Stupeň napětí z příkladu AISC se rovná 200 kips/206 kips = 0,971. To je srovnatelné s poměrem napětí 1,0 v programu RFEM.

5 Napětí ve svarech na linii Výsledek pro Příklad J.1

AISC příklad J.2A Koutový svar zatížený pod úhlem

V tomto druhém příkladu je styčníkový plech o tloušťce 3/4 palce přivařen k horní části pásnice nosníku (v modelu se uvažuje pásnice a stojina o tloušťce 1,0 palce). Zatížení působí v úhlu 60° vzhledem k podélné ose svaru. Desky jsou třídy 50 podle ASTM A572. Svar: Elektrody 70 ksi, velikost ramena 5/16 palce, délka 15,4 palce (obrázek 1).

Podobně jako ve výše uvedeném pracovním postupu vytvořte nový liniový svar. Vyberte T-spoje a dvojité zaoblení (Obrázek 06). Jako velikost svaru zadejte tloušťku hrdla 5/16 in x 0,707 = 0,221 in.

KB 001925 | RFEM 6 Návrh koutového svaru podle norem AISC

6 Lineární svarový spoj pro příklad J.2A

Je třeba přidat novou konfiguraci liniového svaru , protože v tomto příkladu se použije jiné mezní napětí.

Součinitel zvýšení pevnosti ve směru podle AISC rovnice J2-5 lze použít pro zvýšení mezního napětí pro koutový svar namáhaný pod úhlem.

k_{d s} = (1.0 + 0.5 \cdot \sin^{1.5} θ)

k_{d s} = (1.0 + 0.5 \cdot \sin^{1.5} 60 °)

k_{d s} = 1.40

k_ds	Součinitel přírůstku směrové pevnosti
θ	Úhel mezi linií působící síly a podélnou osou svaru, stupně

Součinitel směrového zvýšení pevnosti

Mezní napětí podle AISC rovnice J2-4 (bez oblasti svaru) pro posouzení LRFD:

\emptyset R_{n} = \emptyset \cdot F_{n w} \cdot k_{d s}

\emptyset R_{n} = 0.75 \cdot (0.60 \cdot 70 k s i) \cdot 1.40

\emptyset R_{n} = 44.1 k s i

φ	Součinitel únosnosti LRFD
F_nw	Jmenovité napětí svarového kovu, ksi
k_ds	Součinitel zvýšení pevnosti ve směru

Mezní napětí pro svar podle AISC

Poměr napětí 1,0 v programu RFEM ověřil požadovanou délku vypočítanou v příkladu AISC. Kromě napětí lze graficky zobrazit také vnitřní síly. Celkové smykové napětí W lze pro ověření celkového působícího zatížení vynásobit délkou svaru (Obrázek 07).

Výsledky napětí v liniových svarech pro návrh koutového svaru podle AISC v RFEM 6

7 Analýza napětí ve svarových spojích pro návrh koutového svaru podle AISC

Je třeba poznamenat, že je třeba zkontrolovat také další požadavky AISC pro koutové svary. To zahrnuje minimální a maximální velikosti, minimální délku, vzpěrnou délku a další omezení uvedená v AISC, čl. J2.2b.

Jak mohu exportovat uzlové zatížení z aplikace RFEM nebo RSTAB?

Databáze znalostí

KB 001925 | Posouzení koutových svarů podle AISC v programu RFEM 6

Databáze znalostí

KB 001925 | Posouzení koutových svarů podle AISC v programu RFEM 6

Autor

Paní Cisca Tjoa je zodpovědná za technickou podporu zákazníkům a další vývoj programů pro severoamerický trh.

Reference

Americký institut pro ocelové konstrukce (2022). Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22. Chicago: AISC.
AISC. (2023). Design Examples – Companion to the AISC Steel Construction Manual – Version 16.0. Chicago: AISC.
EN 1993-1-8 Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-8: Posouzení styčníků. (2010). Berlín: Beuth Verlag GmbH

;