Verifica normativa delle saldature (AISC)

Le saldature a cordone d'angolo sono verificate secondo AISC 360 - Capitolo J2. La resistenza delle saldature a piena penetrazione (CJP) è assunta uguale a quella del metallo base e non viene verificata.

Saldature a cordone d'angolo

La resistenza di progetto, ϕR_n, e la resistenza ammissibile, R_n/Ω, dei giunti saldati sono valutate nella verifica normativa delle saldature del collegamento.

ϕ = 0.75    (Load and Resistance Factor Design, LRFD, modificabile nelle impostazioni normative)

Ω = 2.00    (Allowable Strength Design, ASD, modificabile nelle impostazioni normative)

La resistenza disponibile dei giunti saldati è valutata secondo AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

dove:

• F_nw – tensione nominale del materiale di saldatura
• A_we – area efficace della saldatura

  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – numero di classificazione dell'elettrodo, ovvero resistenza a trazione minima specificata
• θ – angolo calcolato tra l'asse longitudinale della saldatura e la direzione della forza risultante agente nell'elemento finito più sollecitato della saldatura.

Si noti che l'incremento di resistenza direzionale non viene applicato alle saldature in cui è collegato il bordo di un profilo cavo rettangolare (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

La resistenza del metallo base viene valutata se l'opzione è selezionata nelle impostazioni normative (Capacità del metallo base alla faccia di fusione).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

dove:

• F_nBM = 0.6 F_u – resistenza nominale del metallo base – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• $A_{BM}=A_{we}\sqrt{2}$ – area della sezione trasversale del metallo base
• F_u – resistenza a trazione minima specificata

Tutti i valori necessari per la verifica normativa sono riportati nelle tabelle.

dove:

• Xu – elettrodo di saldatura utilizzato 
• Th – spessore di gola della saldatura (calcolato da Ls)
• Ls – dimensione del cateto della saldatura (input utente)

• $L$ – lunghezza totale della saldatura
• $L_c$ – lunghezza dell'elemento critico della saldatura
• Loads – effetto del carico critico per la saldatura analizzata
• $F_n$ – forza nell'elemento critico della saldatura
• $\phi$Rn – resistenza della saldatura
• Ut – sfruttamento dell'elemento critico della saldatura

La forza, $F_n$, e l'angolo della saldatura, $\theta$, sono derivati dalle tensioni $\sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}$, dalla lunghezza e dall'area efficace dell'elemento finito della saldatura. Queste tensioni sono l'output di base del solutore agli elementi finiti.

I diagrammi della saldatura mostrano la tensione secondo le seguenti formule:

Se il metallo base è disattivato (viene utilizzato un elettrodo abbinato):

$$\sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}$$

Se il metallo base è attivato (non viene utilizzato un elettrodo abbinato):

$$\sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \}$$

Nota per l'utente: In IDEA StatiCa, quando la dimensione del cateto della saldatura è impostata su 0, viene utilizzato il seguente valore:

• Per saldatura a cordone d'angolo su un solo lato, lo spessore di gola è uguale allo spessore del piatto collegato più sottile.
• Per saldatura a cordone d'angolo su entrambi i lati, lo spessore di gola è uguale alla metà dello spessore del piatto collegato più sottile.

Saldature a piena penetrazione (CJP)

La Tabella J2.5 della specifica AISC individua quattro condizioni di carico che possono essere associate alle saldature a piena penetrazione e mostra che la resistenza del giunto è controllata dal metallo base oppure che i carichi non devono essere considerati nella progettazione delle saldature che collegano le parti. Di conseguenza, quando le saldature a piena penetrazione (CJP) sono eseguite con metallo d'apporto di resistenza abbinata, la resistenza del collegamento è governata o controllata dal metallo base e non sono richieste verifiche sulla resistenza della saldatura.

Saldature a parziale penetrazione (PJP)

La resistenza di progetto, ϕR_n, e la resistenza ammissibile, R_n/Ω, della saldatura a parziale penetrazione (PJP) sono determinate secondo AISC 360-22 – Tabella J2.5). Si assume il caso più conservativo – tipo di carico a taglio. 

ϕ = 0.75    (Load and Resistance Factor Design, LRFD, modificabile nelle impostazioni normative)

Ω = 2.00    (Allowable Strength Design, ASD, modificabile nelle impostazioni normative)

La resistenza disponibile dei giunti saldati è valutata secondo AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

dove:

• F_nw = 0.6 F_EXX – tensione nominale del materiale di saldatura
• A_we – area efficace della saldatura

  • A_we = L_c E 
• F_EXX – numero di classificazione dell'elettrodo, ovvero resistenza a trazione minima specificata
• L_c – lunghezza dell'elemento critico della saldatura
• E – gola efficace della saldatura PJP

La resistenza del metallo base viene valutata se l'opzione è selezionata nelle impostazioni normative (Capacità del metallo base alla faccia di fusione).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

dove:

• F_nBM = 0.6 F_u – resistenza nominale del metallo base – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• $A_{BM}=A_{we}$ – area della sezione trasversale del metallo base assunta uguale all'area efficace della saldatura
• F_u – resistenza a trazione minima specificata del metallo base