Dimenzování svarů

V IDEA StatiCa Connection jsou všem uživatelům k dispozici dvě strategie dimenzování svarů:

• na plnou únosnost
• s nadpevností

Pro uživatele Eurokódu jsou k dispozici dvě další:

• na odhadovanou kapacitu
• na minimální tažnost

Metoda dimenzování svarů se zadává v dialogu Operace.

Při spuštění dimenzování svarů je každý koutový svar v modelu upraven podle zvolené metody dimenzování. Obecně platí, že velikost svarů se bude zvyšovat v tomto pořadí:

1. Na odhadovanou kapacitu
2. Na minimální tažnost
3. Na plnou únosnost
4. S nadpevností

Metody jsou podrobně popsány níže. 

Na odhadovanou kapacitu

Dimenzování svarů na odhadovanou kapacitu automaticky poskytuje velikosti svarů, které jsou dostatečně únosné pro přenos zadaných zatížení. 

Odhad kapacity svaru je prvním využitím strojového učení v IDEA StatiCa. V současné době je implementován pouze pro Eurokód. Únosnost svaru je stanovena podle nejvíce namáhaného prvku svaru. Využití svaru je proto vysoce nelineární. Únosnost celé délky je odhadována algoritmem strojového učení na základě rozložení napětí podél délky svaru.

Dimenzování svarů na odhadovanou kapacitu vyžaduje výsledky výpočtu. Velikost koutových svarů se upravuje podle následujícího vzorce:

$$a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target}$$

kde:

• $a_{new}$ – upravená velikost koutového svaru
• $a$ – dříve nastavená velikost koutového svaru
• $Ut_c$ – odhad kapacity na základě algoritmu strojového učení zobrazený v posouzení svaru 
• $Ut_{target}$ – cílové využití v Nastavení → Návrh → Automatický návrh → Dimenzování svarů

Výsledná hodnota $a_{new}$ je zaokrouhlena nahoru podle Předvolby → Jednotky aplikace → Zaokrouhlení nových entit → Velikost svaru. 

Upozorňujeme, že velikosti svarů jsou omezeny konstrukčními zásadami, např. velikost svaru nesmí být menší než 3 mm (EN 1993-1-8 – 4.5.2). Tyto konstrukční zásady jsou dodržovány. Mějte také na paměti, že více svarů v IDEA StatiCa je často nastaveno jednou hodnotou. V těchto případech je velikost nastavena podle nejvíce využitého svaru.

K dispozici je také výpočetní smyčka. Pokud je metoda dimenzování svarů nastavena na odhadovanou kapacitu, provede se:

1. Dimenzování koutových svarů na plnou únosnost
2. Výpočet modelu
3. Dimenzování koutových svarů na odhadovanou kapacitu
4. Výpočet modelu

Svary jsou poté nastaveny na cílové využití nebo pod něj jediným kliknutím.

Na minimální tažnost

Dimenzování svarů na minimální tažnost automaticky zajišťuje svarové přípoje dostatečně únosné k zabránění křehkého porušení. Únosnost svaru umožňuje počáteční plastifikaci plechu, avšak v konečném důsledku dojde k přetržení svaru.

Požadavek na minimální tažnost svarových spojů je uveden v FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Vychází z nizozemské národní přílohy EN 1993-1-8, kde je pevný poměr únosnosti svaru k únosnosti plechu 0,8. Je také zahrnut v hojně používaných Green books z Velké Británie, konkrétně v kapitolách C2 a C3. Pevný poměr je však vhodný pouze pro ocel třídy S355. V druhé generaci Eurokódu je tento požadavek rozšířen na všechny třídy oceli.

Tento požadavek je pro oboustranné koutové svary ověřován pomocí:

$$a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}$$

kde:

• $a$ – účinná výška koutového svaru
• $t$ – tloušťka plechu připojeného hranou
• $\beta_w$ – korelační součinitel svaru 
• $\gamma_{M2}$ – součinitel spolehlivosti pro šrouby a svary; upravitelný v Nastavení normy
• $f_y$ – mez kluzu plechu
• $f_u$ – pevnost svaru v tahu
• $\gamma_{M0}$ – součinitel spolehlivosti pro plechy; upravitelný v Nastavení normy

Účinná výška jednostranného koutového svaru je dvakrát větší než u oboustranného koutového svaru.

Upozorňujeme, že metoda je vhodná pro příčně namáhané svary a funguje, pokud je plech připojen celou svou šířkou.

Na plnou únosnost

Dimenzování svarů na plnou únosnost automaticky zajišťuje svary, které jsou únosnější než připojený plech. Ve výpočtu se předpokládá, že plechy jsou namáhány tahem a svary příčně jako nejhorší případ z hlediska únosnosti a tažnosti svaru. Tento návrh je vhodný k zamezení křehkého porušení svarů při statickém zatížení.

Tento přístup je také zahrnut v hojně používaných Green books z Velké Británie, konkrétně v kapitole C1.

Tento požadavek je pro oboustranné koutové svary ověřován pomocí:

$$a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }$$

kde:

• $a$ – účinná výška koutového svaru
• $t$ – tloušťka plechu připojeného hranou
• $\beta_w$ – korelační součinitel svaru 
• $\gamma_{M2}$ – součinitel spolehlivosti pro šrouby a svary; upravitelný v Nastavení normy
• $f_y$ – mez kluzu plechu
• $f_u$ – pevnost svaru v tahu
• $\gamma_{M0}$ – součinitel spolehlivosti pro plechy; upravitelný v Nastavení normy

Upozorňujeme, že metoda je vhodná pro příčně namáhané svary a funguje, pokud je plech připojen celou svou šířkou.

S nadpevností

Dimenzování svarů s nadpevností automaticky zajišťuje svary, které jsou výrazně únosnější než připojený plech. Součinitel nadpevnosti se zadává v Nastavení → Návrh → Automatický návrh → Dimenzování svarů. Výchozí hodnota 1,4 je převzata z EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) pro vytvoření plastického kloubu. 

Ve výpočtu se předpokládá, že plechy jsou namáhány tahem a svary příčně jako nejhorší případ z hlediska únosnosti a tažnosti svaru. Tento návrh je vhodný k zamezení křehkého porušení svarů při plastickém návrhu nebo cyklickém zatížení. Upozorňujeme, že velká velikost svaru automaticky nezaručuje vysokou tažnost. Naopak může vést k nadměrným zbytkovým napětím a deformacím způsobeným smrštěním svaru.

Tento požadavek je pro oboustranné koutové svary ověřován pomocí:

$$a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}$$

kde:

• $a$ – účinná výška koutového svaru
• $t$ – tloušťka plechu připojeného hranou
• $\beta_w$ – korelační součinitel svaru 
• $\gamma_{M2}$ – součinitel spolehlivosti pro šrouby a svary; upravitelný v Nastavení normy
• $f_y$ – mez kluzu plechu
• $f_u$ – pevnost svaru v tahu
• $\gamma_{M0}$ – součinitel spolehlivosti pro plechy; upravitelný v Nastavení normy
• $f_{overstrength}$ – součinitel nadpevnosti zadaný v Nastavení → Návrh → Automatický návrh → Dimenzování svarů

Upozorňujeme, že metoda je vhodná pro příčně namáhané svary a funguje, pokud je plech připojen celou svou šířkou.