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Sonja von Bloh, M.Sc.

2024-01-18

Verifica delle saldature a cordone d’angolo secondo EN 1993-1-8

La saldatura a cordone d'angolo è la tipologia di giunzione più comune nell'edilizia metallica. Secondo EN 1993-1-8, 4.3.2.1 (1) [1], i cordoni d'angolo possono essere utilizzati per collegare i componenti se i fianchi formano un angolo di apertura compreso tra 60° e 120°.

Lo spessore effettivo della saldatura a una gola a è generalmente da considerarsi l'altezza del triangolo isoscele (o non isoscele) inscrivibile misurata fino al punto radice teorico, vedi immagine 01.

Spessore della saldatura d'angolo a per la penetrazione normale (a) e per la penetrazione profonda (b)

Spessore della saldatura d'angolo a per diverse penetrazioni. Spessore della saldatura d'angolo a per la penetrazione normale b Spessore della saldatura d'angolo per la penetrazione profonda

Capacità portante delle saldature a gola

La capacità portante delle saldature a gola deve essere determinata in base alla norma 1993-1-8 [1] generalmente utilizzando il metodo direzionale o il metodo semplificato. Di seguito viene presentato il metodo direzionale.

La tensione agente è considerata uniformemente distribuita sulla sezione trasversale del cordone di saldatura, portando, come illustrato nell'immagine 02, alle seguenti tensioni normali e di taglio:

σ⊥ Tensione normale perpendicolare all'asse della saldatura σ|| Tensione normale parallela all'asse della saldatura τ⊥ Tensione di taglio (nel piano della superficie della saldatura a gola) perpendicolare all'asse della saldatura τ|| Tensione di taglio (nel piano della superficie della saldatura a gola) parallela all'asse della saldatura

Tensioni di saldatura nella sezione trasversale efficace della saldatura d'angolo

Nel determinare la capacità di resistenza della saldatura a gola, si trascurano le tensioni normali σ|| parallele all'asse della saldatura.

La capacità portante di una saldatura a gola è sufficiente se vengono soddisfatte le seguenti condizioni:

\begin{array}{l} \sqrt{σ_{⊥}^{2} + 3 \cdot (τ_{⊥}^{2} + τ_{| |}^{2})} \leq \frac{f_{u}}{β_{w} \cdot γ_{M 2}} \\ σ_{⊥} \leq 0, 9 \cdot \frac{f_{u}}{γ_{M 2}} \end{array}

Formula 1

dove fu è la resistenza a trazione dell'elemento più debole collegato, βw è il coefficiente di correlazione (vedi EN 1993-1-8, tabella 4.1), γM2 è il coefficiente parziale di sicurezza per la capacità di resistenza delle saldature.

Esempio

Verifica delle saldature a gola della trave mostrata nell'immagine 03 tratta da [2].

Materiale: S235, fu = 36,0 kN/cm², βw = 0,8 Azioni interne: Vz = 350 kN

trave

Baricentro

z_{S} = \frac{Σ (A_{i} \cdot z_{Si})}{{ΣA}_{i}} = \frac{91, 48 \cdot 43, 72 40, 00 \cdot 44, 00 48, 00 \cdot 23, 00 45, 00 \cdot 1, 50}{224, 48} = 30, 88 cm

Formula 2

Momento d'inerzia Rispetto all'asse principale, il momento d'inerzia è:

\begin{array}{l} I_{y} = \sum (I_{yi} + A_{i} \cdot z_{si}^{2}) - \frac{{(\sum A_{i} \cdot z_{Si})}^{2}}{{ΣA}_{i}} = \\ = 850, 88 \frac{20, 00 \cdot 2, 00 ³}{12} \frac{1, 20 \cdot 40, 00 ³}{12} \frac{15, 00 \cdot 3, 00 ³}{12} 91, 48 \cdot 43, 72 ² 40, 00 \cdot 44, 00 ² 48, 00 \cdot 23, 00 ² 45, 00 \cdot 1, 50 ² - \\ - \frac{(91, 48 \cdot 43, 72 40, 00 \cdot 44, 00 48, 00 \cdot 23, 00 45, 00 \cdot 1, 50) ²}{224, 48} = \\ = 71.095 {cm}^{4} \end{array}

Formula 3

Momenti statici Rispetto all'asse principale, i momenti statici per le parti della sezione collegata tramite i cordoni ➀, ➁ e ➂ vengono calcolati come: Sy,1 = A1 ∙ (zS,1 - zS) = 91,48 ∙ (43,72- 30,88) = 1.175 cm³ Sy,2 = Sy,1 + A2 ∙ (zS,2 - zS)= 1175 + 40,00 ∙ (44,00 - 30,88) = 1.700 cm³ Sy,3 = A3 ∙ (zS - zS,3) = 45,00 ∙ (30,88- 1,50) = 1.322 cm³

Verifica delle saldature

\begin{array}{l} τ_{| |, Vz, i} = \frac{- V_{z} \cdot S_{y, i}}{I_{y} \cdot {Σa}_{w, i}} \leq \frac{f_{u}}{\sqrt{3} \cdot β_{w} \cdot γ_{M 2}} = \frac{36, 0}{\sqrt{3} \cdot 0, 8 \cdot 1, 25} = 20, 78 kN / cm ² \\ τ_{| |, Vz, 1} = \frac{- 350 \cdot 1.175}{71.095 \cdot 2 \cdot 0, 4} = - 7, 23 kN / cm ² < 20, 78 kN / cm ² \\ τ_{| |, Vz, 2} = \frac{- 350 \cdot 1.700}{71.095 \cdot 2 \cdot 0, 5} = - 8, 37 kN / cm ² < 20, 78 kN / cm ² \\ τ_{| |, Vz, 3} = \frac{- 350 \cdot 1.322}{71.095 \cdot 2 \cdot 0, 4} = - 8, 13 kN / cm ² < 20, 78 kN / cm ² \end{array}

Formula 4

DUENQ

In DUENQ è possibile calcolare la tensione di taglio (nel piano della superficie della saldatura a gola) parallela all'asse della saldatura τ|| nelle saldature a gola e verificare la capacità portante. Durante la modellazione, è importante notare che la saldatura deve essere collegata ai bordi di due elementi. Uno di questi elementi può anche rappresentare un elemento nullo.

Nella colonna H "Elemento continuo" della tabella 1.6 Saldature, è possibile specificare gli elementi continui. Su questi elementi non vengono calcolate tensioni di saldatura. Se nella colonna H non viene indicato alcun elemento, le tensioni di saldatura vengono determinate su tutti gli elementi a cui la saldatura è collegata. Questi elementi possono essere ripresi dalla colonna B "Elemento Nr.".

Nell'immagine 04 è mostrata la definizione della saldatura per l'esempio trattato.

Tabella 1.6 Saldature

La tabella 5.1 Tensioni di saldatura mostra le tensioni τ|| per le saldature definite nella tabella 1.6 Saldature. L'immagine 05 mostra le tensioni di saldatura per l'esempio trattato.

Tabella 5.1 Tensioni di saldatura

Letteratura [1] Eurocodice 3: Progettazione e costruzione di strutture in acciaio - Parte 1-8: Calcolo delle giunzioni; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009 [2] Petersen, C.: Costruzioni in acciaio, 4ª edizione. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013

Autore

La signora von Bloh fornisce supporto tecnico per i nostri clienti ed è responsabile dello sviluppo del programma SHAPE‑THIN e delle strutture in acciaio e alluminio.

Link

Software per proprietà di sezioni trasversali

Bibliografia

Raccomandazioni europee per la verifica di giunti semplici in strutture in acciaio. ECCS - European Convention for Constructional Steelwork, Mem Martins, edition = 1. 2009.

Download

File del modello usato in SHAPE-THIN

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