Téma:
Posouzení koutových svarů podle AISC v programu RFEM 6
Komentář:
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].
Popis:
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.
Ve složce Analýza napětí-přetvoření lze upravit výchozí konfiguraci liniového svaru (Obrázek 03). Deaktivujte typy napětí, které nejsou relevantní.
Pro posouzení LRFD lze mezní napětí vypočítat podle AISC rovnice J2-4 (bez oblasti svaru). Tato hodnota se pak porovná s výsledným napětím s |j+s+w|.
|
φ |
Součinitel únosnosti LRFD |
|
β |
Redukční součinitel = 1,2 - 0,002(27,0-in/0,1875-in) ≤ 1,0 |
|
Fnw |
Jmenovité napětí svarového kovu, ksi |
|
kds |
Součinitel zvýšení směrové pevnosti (1,0 pro podélný směr) |
'Speciální možnosti' (Obrázek 04) nabízejí možnost redistribuovat špičky lokálního napětí po délce svaru. Pro smyková a normálová zatížení vyberte možnost „Konstantní“. Pro ohybová zatížení vyberte 'Žádné', aby se nežádoucí moment ve výsledném napětí ignoroval.
K dispozici jsou metody zjednodušené a směrové analýzy napětí podle EN 1993-1-8 [3]. Pro tento příklad vyberte 'zjednodušenou' metodu.
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.
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 výše uvedený pracovní postup vytvořte nový liniový svar. Vyberte T-spoje a dvojité zaoblení (Obrázek 06). Pro velikost svaru zadejte tloušťku hrdla 5/16 in x 0,707 = 0,221 in.
Je třeba přidat novou konfiguraci liniového svaru, protože se používá 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.
|
kds |
Součinitel přírůstku směrové pevnosti |
|
θ |
Úhel mezi linií působící síly a podélnou osou svaru, stupně |
Mezní napětí podle AISC rovnice J2-4 (bez oblasti svaru) pro posouzení LRFD:
|
φ |
Součinitel únosnosti LRFD |
|
Fnw |
Jmenovité napětí svarového kovu, ksi |
|
kds |
Součinitel zvýšení pevnosti ve směru |
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).
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.