Dimensionarea sudurilor

În IDEA StatiCa Connection, există două strategii de dimensionare a sudurilor disponibile tuturor utilizatorilor:

• la rezistența completă
• cu suprarezistență

Pentru utilizatorii Eurocode, există încă două:

• la estimarea capacității
• la ductilitate minimă

Metoda de dimensionare a sudurilor este specificată în dialogul Operații.

La rularea dimensionării sudurilor, fiecare sudură de colț din model este modificată conform metodei de dimensionare a sudurilor. În general, dimensiunea sudurilor va crește în această ordine:

1. La estimarea capacității
2. La ductilitate minimă
3. Rezistență completă
4. Cu suprarezistență

Metodele sunt descrise în detaliu mai jos. 

La estimarea capacității

Dimensionarea sudurilor la estimarea capacității furnizează automat dimensiuni ale sudurilor suficient de rezistente pentru a transfera încărcările stabilite. 

Estimarea capacității sudurilor reprezintă prima utilizare a învățării automate în IDEA StatiCa. În prezent, este implementată doar pentru Eurocode. Rezistența sudurii este determinată în funcție de elementul de sudură cel mai solicitat. Prin urmare, gradul de utilizare al sudurii este puternic neliniar. Rezistența pe întreaga lungime este estimată printr-un algoritm de învățare automată bazat pe distribuția tensiunilor de-a lungul lungimii sudurii.

Dimensionarea sudurilor la estimarea capacității necesită rezultate. Dimensiunea sudurilor de colț este ajustată conform următoarei formule:

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

unde:

• $a_{new}$ – dimensiunea ajustată a sudurii de colț
• $a$ – dimensiunea sudurii de colț setată anterior
• $Ut_c$ – estimarea capacității bazată pe algoritmul de învățare automată, vizibilă la verificarea sudurii 
• $Ut_{target}$ – gradul de utilizare țintă în Setări → Proiectare → Proiectare automată → Dimensionarea sudurilor

Valoarea rezultată $a_{new}$ este rotunjită în sus conform Preferințe → Unități aplicație → Rotunjire entitate nouă → Dimensiune sudură. 

Rețineți că dimensiunile sudurilor sunt limitate de regulile de alcătuire constructivă, de ex. dimensiunea sudurii nu poate fi mai mică de 3 mm (EN 1993-1-8 – 4.5.2). Aceste reguli de alcătuire constructivă sunt respectate. De asemenea, rețineți că mai multe suduri în IDEA StatiCa sunt adesea definite printr-o singură valoare. În aceste cazuri, dimensiunea este stabilită în funcție de cea mai solicitată.

De asemenea, este disponibilă o buclă de calcul. Când metoda de dimensionare a sudurilor este setată la estimarea capacității, aceasta:

1. Dimensionează sudurile de colț la rezistența completă
2. Calculează modelul
3. Dimensionează sudurile de colț la estimarea capacității
4. Calculează modelul

Sudurile sunt astfel setate la sau sub gradul de utilizare țintă cu un singur clic.

La ductilitate minimă

Dimensionarea sudurilor la ductilitate minimă furnizează automat îmbinări sudate suficient de rezistente pentru a preveni cedările fragile. Rezistența sudurii permite curgerea inițială a plăcii, dar în final sudura se rupe.

Cerința privind ductilitatea minimă a îmbinărilor sudate este prevăzută în FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Aceasta provine din anexa națională olandeză a EN 1993-1-8, unde raportul fix dintre rezistența sudurii și rezistența plăcii este 0,8. Este inclusă și în Cărțile verzi din Marea Britanie, utilizate pe scară largă, respectiv în Capitolele C2 și C3. Cu toate acestea, raportul fix este adecvat doar pentru clasa de oțel S355. În Eurocodul de generația a doua, acesta este extins pentru toate clasele de oțel.

Această cerință este verificată pentru sudurile de colț bilaterale prin:

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

unde:

• $a$ – grosimea gâtului sudurii
• $t$ – grosimea plăcii îmbinate prin margine
• $\beta_w$ – factorul de corelație al sudurii 
• $\gamma_{M2}$ – factor de siguranță pentru șuruburi și suduri; editabil în Configurarea codului
• $f_y$ – limita de curgere a plăcii
• $f_u$ – rezistența ultimă a sudurii
• $\gamma_{M0}$ – factor de siguranță pentru plăci; editabil în Configurarea codului

Grosimea gâtului sudurii de colț unilaterale este de două ori mai mare decât cea pentru sudura de colț bilaterală.

Rețineți că metoda este utilă pentru sudurile solicitate transversal și funcționează dacă placa este îmbinată pe întreaga sa lățime.

La rezistența completă

Dimensionarea sudurilor la rezistența completă furnizează automat suduri mai rezistente decât placa îmbinată. În calcul, se presupune că plăcile sunt solicitate la întindere și sudurile transversal, ca cel mai defavorabil caz pentru rezistența și ductilitatea sudurii. Acest proiect este util pentru a evita cedările fragile ale sudurilor la încărcare statică.

Această abordare este inclusă și în Cărțile verzi din Marea Britanie, utilizate pe scară largă, respectiv în Capitolul C1.

Această cerință este verificată pentru sudurile de colț bilaterale prin:

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

unde:

• $a$ – grosimea gâtului sudurii
• $t$ – grosimea plăcii îmbinate prin margine
• $\beta_w$ – factorul de corelație al sudurii 
• $\gamma_{M2}$ – factor de siguranță pentru șuruburi și suduri; editabil în Configurarea codului
• $f_y$ – limita de curgere a plăcii
• $f_u$ – rezistența ultimă a sudurii
• $\gamma_{M0}$ – factor de siguranță pentru plăci; editabil în Configurarea codului

Rețineți că metoda este utilă pentru sudurile solicitate transversal și funcționează dacă placa este îmbinată pe întreaga sa lățime.

Cu suprarezistență

Dimensionarea sudurilor cu suprarezistență furnizează automat suduri mult mai rezistente decât placa îmbinată. Factorul de suprarezistență este specificat în Setări → Proiectare → Proiectare automată → Dimensionarea sudurilor. Valoarea implicită de 1,4 este preluată din EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) pentru formarea unei articulații plastice. 

În calcul, se presupune că plăcile sunt solicitate la întindere și sudurile transversal, ca cel mai defavorabil caz pentru rezistența și ductilitatea sudurii. Acest proiect este util pentru a evita cedările fragile ale sudurilor în cazul proiectării plastice sau al încărcărilor ciclice. Rețineți că dimensiunea mare a sudurii nu garantează automat o ductilitate ridicată. Dimpotrivă, poate duce la tensiuni reziduale excesive și deformații cauzate de contracția la sudare.

Această cerință este verificată pentru sudurile de colț bilaterale prin:

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

unde:

• $a$ – grosimea gâtului sudurii
• $t$ – grosimea plăcii îmbinate prin margine
• $\beta_w$ – factorul de corelație al sudurii 
• $\gamma_{M2}$ – factor de siguranță pentru șuruburi și suduri; editabil în Configurarea codului
• $f_y$ – limita de curgere a plăcii
• $f_u$ – rezistența ultimă a sudurii
• $\gamma_{M0}$ – factor de siguranță pentru plăci; editabil în Configurarea codului
• $f_{overstrength}$ – factorul de suprarezistență specificat în Setări → Proiectare → Proiectare automată → Dimensionarea sudurilor

Rețineți că metoda este utilă pentru sudurile solicitate transversal și funcționează dacă placa este îmbinată pe întreaga sa lățime.