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2017-11-21

Progettazione di saldature di raccordi a nastro di travi per gru secondo EN 1993-6

Alla fine dell'argomento sulla verifica delle saldature sulle travi delle piste - dopo gli articoli tecnici sul cordone di saldatura della rotaia nello stato limite ultimo e lo stato limite di fatica - segue ora un articolo tecnico sulle saldature d'angolo dell'anima. Dabei sollen sowohl der Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch der Grenzzustand der Ermüdung betrachtet werden.

Stato limite ultimo

I carichi applicati causano carichi delle ruote sia orizzontali che verticali che devono essere considerati nella verifica. Un'applicazione di carico eccentrico per ruota dei carichi verticali delle ruote non è considerata nella verifica allo stato limite ultimo, e quindi non si verifica nessun momento torcente aggiuntivo.

Saldature ad anima come saldature a doppio raccordo

Nel testo seguente è un set di formule per il calcolo delle tensioni e di progetto.

Tensioni dovute al carico della ruota

\begin{array}{l} \max σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \max τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} \\ σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} \end{array}

Formula 1

Progetto delle saldature

\begin{array}{l} σ_{v, w, Rd} = \frac{f_{u}}{β_{w} \cdot γ_{M 2}} \frac{σ_{v, w, Ed}}{σ_{v, w, Rd}} \leq 1, 00 \\ σ_{⊥, w, Rd} = \frac{0, 9 \cdot f_{u}}{γ_{M 2}} \frac{σ_{⊥, w, Ed}}{σ_{⊥, w, Rd}} \leq 1, 00 \end{array}

Formula 2

Stato limite di fatica

In contrasto con lo SLU, le tensioni risultanti dai carichi orizzontali sono trascurate; quindi, sono presi in considerazione solo i carichi verticali delle ruote. Tuttavia, a seconda della classe di danno esistente e dell'Appendice nazionale utilizzata, è necessario considerare il carico eccentrico della ruota di 1/4 della larghezza dello sportello della rotaia. Pertanto, si verifica un momento torcente aggiuntivo, che deve essere trasferito prima dalle saldature delle rotaie, quindi dall'ala superiore, dall'anima e infine dalle saldature dell'anima.

Exzentrischer Radlastangriff im GZE

Le saldature delle rotaie devono trasferire quasi interamente questo momento torcente. D'altra parte, l'effetto della rigidezza torsionale dell'ala superiore dovrebbe essere considerato per le saldature sull'anima poiché questo ha un'influenza cruciale sulla flessione dell'anima e quindi sulla tensione nella saldatura.

Nel determinare la costante torsionale dell'ala superiore, [2] assume solo l'ala superiore fintanto che la rotaia non è fissata rigidamente. Solo in quel caso il momento torcente è determinato dalla rotaia e dall'ala. Un altro approccio è descritto in [5] , dove le singole componenti di rigidezza torsionale della rotaia e dell'ala sono sommate in modo da poter ottenere una rigidezza maggiore dell'ala superiore. Tuttavia, questo approccio non è fornito in [2].

È necessario combinare due componenti di tensione per la progettazione dei cordoni di saldatura dell'anima. Ci sono le tensioni dovute al carico centrico della ruota e le tensioni dovute al momento torcente. L'intero momento torcente M_T è parzialmente assorbito dall'ala superiore; quindi, la componente M_anima dovuta alla flessione dell'anima rimane per la verifica della saldatura.

Infine, va notato che questa procedura di calcolo e descrizione si applica solo ai doppi cordoni di saldatura tra l'ala superiore e l'anima. Se anche le saldature sull'ala inferiore e sull'anima devono essere progettate come cordoni di saldatura, gli effetti di carico della ruota sono trascurabilmente piccoli a causa della lunghezza esistente dei carichi delle ruote applicati. In questo caso, determinano le componenti tensionali dovute alla flessione o alla tensione tangenziale, nonché gli spessori minimi.

Nel testo seguente è un set di formule per il calcolo delle tensioni e di progetto.

Tensioni dovute al carico centrico della ruota

σ_{z, Ed, cen, WELD} = \frac{F_{z, Ed}}{2 \cdot a_{w} \cdot l_{eff}}

Formula 3

Tensioni dovute al carico eccentrico della ruota

\begin{array}{l} M_{T} = F_{z, Ed} \cdot \frac{b_{Rail}}{4} \\ β = \frac{π \cdot h_{w}}{a} \\ I_{T, chord} = \frac{b_{cs} \cdot t_{f} ³}{3} \\ λ = \sqrt{\frac{2, 98 \cdot t_{w} ³}{a \cdot I_{T}} \cdot \frac{\sin h ² (β)}{\sin h (2 \cdot β) - 2 \cdot β}} \\ σ_{z, Ed, ecc} = \frac{6}{t_{w} ²} \cdot M_{T} \cdot \frac{λ}{2} \cdot \tan h (\frac{λ \cdot a}{2}) \\ M_{web} = σ_{z, Ed, ecc} \cdot \frac{t_{w} ² \cdot l_{eff}}{6} \\ σ_{z, Ed, ecc, WELD} = \frac{M_{web}}{(t_{w} a_{w}) \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \end{array}

Formula 4

Tensione risultante nella saldatura

σ_{z, Ed} = σ_{z, Ed, cen, WELD} σ_{z, Ed, ecc, WELD}

Formula 5

Progetto

\begin{array}{l} \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ σ_{E, 2}}{\frac{∆ σ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \\ \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ τ_{E, 2}}{\frac{∆ τ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \end{array}

Formula 6

Sommario

I tre articoli tecnici sulle varie saldature di vie di corsa spiegano questo argomento in dettaglio. Nell'implementazione pratica nei singoli casi, si dovrebbe decidere in particolare se applicare la rigidezza torsionale dell'ala superiore come aggiunta dei singoli componenti della rotaia e dell'ala, o solo dell'ala.

Link

Programma di analisi e progettazione strutturale per gru e vie di corsa

Bibliografia

Seesselberg, C.: Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocodice, 5th Auflage. Berlin: Bauwerk, 2016
EC 3. (2009). Eurocodice 3: Verifica di strutture di acciaio - Parte 6: Kranbahnen; EN 1993-6:2007 + AC:2009
Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 3: Einwirkungen infolge von Kranen und Maschinen; DIN EN 1991-3:2010-12
EC 3. (2009). Eurocodice 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-9: Ermüdung; EN 1993-1-9:2005 + AC:2009
Petersen, C.: Stahlbau, 4. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013

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