Tecnica delle Costruzioni - Unioni saldate in acciaio

Unioni saldate

Introduzione alle unioni saldate

Come è fatta: N.B. È pericolosa! Possono nascere facilmente cricche e difetti, per esempio tempere locali. Ecco perché possono essere eseguite solo da personale specializzato.

Classificazione delle unioni saldate

• Per fusione
• A pressione (senza materiale d'apporto)

Materiale fuso, elemento base, profilato, cordone di saldatura. Si fonde direttamente un pezzo di profilato. Viene usata per unire elementi in acciaio a elementi in cls.

Classifiche ulteriori

• A completa penetrazione
• A parziale penetrazione
• A cordoni d’angolo

Lo spazio è completamente riempito con materiale d'apporto. Tipo 1E5, eventualmente molato.

Tipi di saldatura

• Di testa
• D'angolo
• "A T" con cianfinature

Se è ben eseguita, è come se fosse un profilato normale e su questa struttura non ci sono verifiche da eseguire.

Distribuzione delle forze

"Saldature a cordoni d'angolo" - Come si distribuisce adesso il flusso delle forze? Le tensioni passano solo qui. La rottura avviene sempre in corrispondenza del cordone. Queste unioni sono soggette a verifiche specifiche.

Resistenza e penetrazione

"A parziale penetrazione" - Vogliamo un profilato "A T". Completa penetrazione. A cordoni d'angolo. A parziale penetrazione. Qui non c'è collegamento. Resistenza saldatura a cordoni d'angolo.

Rottura della saldatura

La saldatura si rompe: una parte resta attaccata, l'altra resta sul profilato. La rottura avviene nella "sez di gola", cioè alla minima altezza. La sezione di gola è la meno estesa, dunque la più debole.

Dunque: A parziale penetrazione, a parità di sezione di gola comporta meno materiale. Se avessi il cordone, è esatto come un cordone, però c'è meno materiale.

Calcolo delle tensioni

La rottura è conseguenza di tensioni. Esse vengono rappresentate prendendo come riferimento l'asse del cordone. Ma ci sono tensioni anche sulla tensione di gola. Su ogni faccia, dunque, ho o₁, t₁, t_z', o". Le o" però non giocano alcun ruolo nella rottura (sono dovute alle autotensioni).

Valutazione della resistenza

• Direttamente sezione di gola
• Indirettamente sezione di gola ribaltata o da una parte o dall'altra (più semplice)

Sezione di gola nella sua posizione: √(o₁² + 3 (t₁² + t_z'²)) ≤ f_tk / (βγ_M2) = 1.25. β = 0.80 (in S₂₃₅), 0.85 (in S₂₇₅), 0.90 (in S₃₅₅). σ₁ ≤ 0.90 f_yk / γ_M2. Questa limitazione è buona norma in ogni caso.

Sez. di gola ribaltata (su piastra o profilato) √(σ₁² + τ_⊥² + τ_//²) ≤ β₁ f_yk (vecchia norma 0.85 f_yk (S₂₃₅)(0.70 δ)). Deve soddisfare entrambe le verifiche.

Criterio della sfera mozza

Detto "Criterio della sfera mozza" σ₁ + |τ_⊥| ≤ β₂ f_yk (vecchia norma 0.85 f_yk (S₂₃₅)(1 / δ)).

Per l'equilibrio: σ₁a = τ_⊥b, τ₁a = σ₁b, τ_//a = τ_//b. Dunque, non è importante quale parte prendo; la verifica dà lo stesso risultato.

Metodo di verifica

Prendiamo un caso semplice: seguiremo solo il 2^o metodo. Sezione gola ribaltata. Solitamente i lati sono uguali, dunque a ≈ 0.70 z. L_s = lunghezza privata delle estremità irregolari. L_s = L_s - 2z, perché i cordoni sono 4. Non ci sono altre tensioni su questa superficie.

Caso complesso

È meglio non combinare pasticci simili! Per semplicità a₁ = a₂ = a_ipotesi (σ₁, τ₁)₁₂ = 0. I₁₁₂ = I_1//2 = I = cost.

Calcolo del baricentro della saldatura

F₁F₂F = 2(F₁ + F₂). Troviamo il baricentro della saldatura. F = τ" A_tot, τ" = F / A_tot. Questo se F passa per G_sAs. E se nascono anche delle τ_⊥?

I_A {σ₁,₂⊥ = 0 | τ₁,₂⊥ = 0 | τ₁,₂₁ = cost . ⊥}. F₁: l_s1 a₁ l, F₂: l_s2 a₂ ch, F: c l A_Stot.

Unione delle due cose

I_d (σ₁, σ₁₂, 0), c₁ = c₂ = cost. Si ottiene che: F = c A_Stot. Dopo aver trovato cc //c₁. E se la forza non passa per G_s?

C, F, e. Come tratto la coppia, lo vedremo in seguito, la prossima volta.

Metodo delle 2 forze

• Si applica solo con i cordoni di saldatura parallel. È molto semplice.
• Si immagina che la coppia C sia prodotta da due forze:

F₁ = C / h₁, F₁ = F₂ = Fc. F₂ produce solo t_d; Dove t_d = Fc / 2aIs₁. Analogamente: t_de = Fc / 2aIs₂.

Conclusione: Il cordone più piccolo è più sollecitato. t_max = F / 2als_min. Il metodo è semplice, ma ha una limitazione: i cordoni devono essere parallel.

Metodo del momento polare

Esempio: In ogni punto nasce un t che non è più né costante né parallelo. t = C · ρ / Sps dove Sps è il momento polare della saldatura. Sps = ∫ ρc² + y². t la scomponiamo in e eseguiamo la verifica. Ps E se ho due saldature parallel? Non cambia nulla.

F su gs → τ" = F / t_als, F ⋅ e → τ"' + F / h_als2. Gli effetti della coppia in parte si sommano e in parte si sottraggono. Anche per le unioni saldate, c'è il problema di verifica della piastra.

Diffusione delle tensioni

Prima di 1 → non c'è tensione, Dopo 2 → la tensione è completamente diffusa. Anche in questo caso, si suppone che la diffusione avvenga secondo un cono. F → b = b₁ + b₂ - Sovrapp. A_p = b x t_p (spessore piastra). σ_a = F / A_p < f_yk.

Ora, questo potrebbe essere il nodo di una capriata. Le aste sono il disegno della saldatura. La piastra deve contenere le saldature, ma non è necessaria molto più grande di queste. Tuttavia se la piastra è troppo grande, non possiamo più far finta che nel nodo ci sia una cerniera.

Verifica delle aste

P.s. Per i calcoli diffusi, si considera ogni asta indipendente dall'altra. P.s. Nel corrente superiore, che sforzo mettiamo? N₀. N = N₀ - N_s.

Esempi semplici di saldature

Saldiamo i due pezzi con 2 cordoni di saldatura. Sezione A-A. Dall'alto: F su piano di saldatura. C, stavolta la coppia è con l'asse parallelo piano di sala. Pertanto nascono delle _σ⁺ che non sono uniformi. Possiamo supporre questa legge di variazione.

Dunque _σ⁺_max = C / _Wsez = 2 (aLs²/6). Conclusione: _τ^" → da F su Gs, _σ⁺ → _σmax⁺.

Azione orizzontale

P.S. E se ci fosse anche un'azione orizzontale? F_H; ^t⊥F_H2aIsE_I; C_h^{C_h F_H h}. Anche qui l'asse è piano saldato ⇒ σ_⊥. In questo caso le possiamo pensare costanti purché di segno opposto nei due cordoni. σ_⊥1 = σ_⊥2^C_Hh_s (aIs) F₁, F₂.