Lo strumento di dimensionamento delle saldature calcola le dimensioni ottimali della saldatura in base a input specifici e strategie definite, come la stima della capacità, la piena resistenza, la duttilità minima o la sovraresistenza. Il nuovo progetto viene creato in base alle impostazioni selezionate, spiegate più avanti. Questa funzione funge da potente assistente per eliminare le iterazioni manuali, offrendo una solida proposta di progetto pronta per la verifica finale.
In IDEA StatiCa Connection sono disponibili per tutti gli utenti due strategie di dimensionamento delle saldature:
- con sovraresistenza
Per gli utenti dell'Eurocodice, ce ne sono altre due:
- alla stima della capacità
- alla duttilità minima
Per gli utenti AISC, ce n'è un altro:
- alla stima della capacità
Come chiamare le funzioni
Il dimensionamento delle saldature può essere richiamato da:
- Facendo clic sul pulsante Dimensionamento saldatura nel pannello superiore
- Nella finestra di dialogo Operazioni
- Cliccare con il tasto destro del mouse su Operazioni e selezionare Autodesign all, ma qui si autodesigneranno non solo le saldature ma anche i bulloni.
- Cliccando con il tasto destro del mouse sulle Operazioni e selezionando un tipo specifico di Dimensionamento saldatura
- Cliccare con il tasto destro del mouse sull'operazione con saldatura e selezionare Autodesign, ma qui si autodesigneranno non solo le saldature ma anche i bulloni, in un'operazione specifica.
Quando si richiama la funzione, è necessario specificare il metodo di dimensionamento delle saldature nella finestra di dialogo Operazioni. In genere, le dimensioni delle saldature aumentano in questo ordine:
I metodi sono descritti in dettaglio di seguito.
Impostazioni che influenzano la dimensione della saldatura
Il processo di dimensionamento della saldatura è determinato dalle impostazioni globali specifiche. L'algoritmo valuta i seguenti input:
- Saldature: Utilizzo della capacità target: Questo limite è definito in Impostazioni progetto > Progettazione - Generale (il valore predefinito è 0,9). L'algoritmo confronta i carichi reali agenti con questo valore impostato per trovare una soluzione conforme ai requisiti. Il valore specifico controllato è Utc.
- Saldature: Fattore di sovraresistenza: Questo fattore assicura che la saldatura sia più forte dell'elemento collegato per consentire la formazione di cerniere plastiche, come raccomandato dalla norma EN 1993-1-8 - 6.2.3 (5) (in genere 1,4 o 1,7). Il limite è definito in Impostazioni progetto > Progettazione - Generale (valore predefinito 1,4) e viene applicato solo quando si seleziona il metodo di dimensionamento 'Overstrength'.
- Regola di arrotondamento: L'altezza di una saldatura viene regolata in base alle impostazioni di arrotondamento in Progetto > Preferenze > Unità di applicazione - Arrotondamento nuova entità > Dimensione saldatura.
- Incrementi del regolatore: Il valore minimo con cui l'algoritmo aumenta l'altezza della saldatura è impostato in Progetto > Preferenze > Unità di applicazione - Incrementi del controllore > Dimensione della saldatura.
Stima della capacità
Il dimensionamento delle saldature in base alla stima della capacità fornisce automaticamente dimensioni di saldatura sufficientemente robuste per trasferire i carichi impostati.
Come funziona la funzione
Nella scheda dei risultati delle saldature sono elencati due rapporti di utilizzo. L'Ut (utilizzo delle sollecitazioni) mostra il valore di utilizzo dell'elemento finito più sollecitato dell'intera saldatura (valore di picco), mentre l'Utc (utilizzo della capacità della saldatura) mostra l'utilizzo dell'intera saldatura e fornisce quindi all'utente informazioni sulla capacità residua della saldatura.
Poiché la distribuzione delle sollecitazioni nelle saldature nei modelli basati su FEM varia in modo incerto in base al carico applicato, non è semplice determinare la capacità residua come una funzione lineare. Con un aumento del carico applicato, il cambiamento nella distribuzione delle sollecitazioni della saldatura può essere molto drastico.
Il calcolo dell'Utc utilizza una funzione di stima ad apprendimento automatico. Basandosi sull'apprendimento di un vasto numero di modelli di connessioni saldate e di vari scenari di carico, l'algoritmo è in grado di prevedere con precisione la capacità residua della saldatura. Il numero viene visualizzato in Check, nella scheda Saldature , nella colonna Utc.
Questa funzionalità utilizza l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico per determinare la capacità delle saldature. La cosa migliore è che l'applicazione riesce a farlo entro una soglia del 10%! Questo può essere considerato un risultato eccellente.
Al momento è implementata nell'Eurocodice e nell'AISC.
Il dimensionamento delle saldature per la stima della capacità richiede risultati. La dimensione delle saldature di raccordo viene regolata in base alla seguente formula:
\[ a_{nuovo} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]
dove:
- \(a_{new}\) - dimensione della saldatura di raccordo regolata
- \(a\) - dimensione della saldatura di raccordo impostata in precedenza
- \(Ut_c\) - stima della capacità basata su un algoritmo di apprendimento automatico visibile al controllo saldatura
- \(Ut_{target}\) - utilizzo target in Impostazioni → Progettazione → Autodesign → Dimensionamento saldatura
Le dimensioni delle saldature sono limitate dalle regole di dettaglio, ad esempio le dimensioni delle saldature non possono essere inferiori a 3 mm (EN 1993-1-8 - 4.5.2). Queste regole di dettaglio sono rispettate. Si tenga inoltre presente che in IDEA StatiCa le saldature multiple sono spesso impostate su un unico valore. In questi casi, la dimensione viene impostata in base a quella più utilizzata.
Inoltre, è disponibile un ciclo di calcolo. Quando il metodo di dimensionamento delle saldature è impostato sulla stima della capacità:
- dimensiona le saldature di raccordo alla massima resistenza
- Calcola il modello
- Dimensiona le saldature di raccordo in base alla stima della capacità
- Calcola il modello
Le saldature vengono quindi impostate a un livello di utilizzo pari o inferiore a quello desiderato con un solo clic.
Duttilità minima
Il dimensionamento delle saldature in base alla duttilità minima fornisce automaticamente connessioni saldate sufficientemente robuste da evitare rotture fragili. La resistenza della saldatura consente lo snervamento iniziale della piastra, ma alla fine la saldatura si rompe.
Il requisito della duttilità minima dei giunti saldati è contenuto nella norma FprEN 1993-1-8:2023 - 6.9(4). Tale requisito deriva dall'allegato nazionale olandese della norma EN 1993-1-8, dove il rapporto fisso tra la resistenza della saldatura e la resistenza della piastra è di 0,8. È anche incluso nei libri verdi del Regno Unito, ampiamente utilizzati , in particolare nei capitoli C2 e C3. Tuttavia, il rapporto fisso è adatto solo per l'acciaio di grado S355. Nell'Eurocodice di seconda generazione, questo rapporto è stato esteso a tutti i tipi di acciaio.
Questo requisito è verificato per le saldature a filetto bilaterali da:
\[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 \}]
dove:
- \(a\) - spessore della gola di saldatura
- \(t\) - spessore della piastra collegata dal bordo
- \(\beta_w\) - fattore di correlazione della saldatura
- \(\gamma_{M2}\) - fattore di sicurezza per i bulloni e le saldature; modificabile in Impostazione codice
Lo spessore della gola di saldatura per una saldatura di raccordo su un solo lato è due volte più grande di quello di una saldatura di raccordo su due lati.
Si noti che il metodo è utile per le saldature con carico trasversale e funziona se la piastra è collegata per tutta la sua larghezza.
Resistenza totale
Il dimensionamento delle saldature a piena resistenza fornisce automaticamente saldature più resistenti della piastra collegata. Nel calcolo si ipotizza che le piastre siano caricate in tensione e le saldature trasversalmente come il caso peggiore per la resistenza e la duttilità della saldatura. Questa progettazione è utile per evitare cedimenti fragili delle saldature in caso di carico statico.
Questo approccio è incluso anche nei libri verdi più diffusi nel Regno Unito, in particolare nel capitolo C1.
Questo requisito è verificato per le saldature di raccordo bilaterali da:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]
dove:
- \(a\) - spessore della gola di saldatura
- \(t\) - spessore della piastra collegata dal bordo
- \(\beta_w\) - fattore di correlazione della saldatura
- \(f_y\) - resistenza allo snervamento della piastra
Si noti che il metodo è utile per le saldature con carico trasversale e funziona se la piastra è collegata per tutta la sua larghezza.
Saldature troppo resistenti
Il dimensionamento delle saldature con sovraresistenza fornisce automaticamente saldature molto più resistenti della piastra collegata. Il fattore di sovraresistenza viene specificato in Impostazioni → Progettazione → Autodesign → Dimensionamento delle saldature. Il valore predefinito di 1,4 è tratto dalla norma EN 1993-1-8 - 6.2.3 (5) per formare una cerniera plastica.
Nel calcolo si ipotizza che le piastre siano caricate in trazione e le saldature trasversalmente come il caso peggiore per la resistenza e la duttilità delle saldature. Questa progettazione è utile per evitare cedimenti fragili delle saldature in caso di progettazione plastica o di carico ciclico. Si noti che le grandi dimensioni della saldatura non garantiscono automaticamente un'elevata duttilità. Al contrario, può portare a sollecitazioni residue e deformazioni eccessive causate dal ritiro della saldatura.
Questo requisito è verificato per le saldature di raccordo bilaterali da:
\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}}]
dove:
- \(a\) - spessore della gola di saldatura
- \(t\) - spessore della piastra collegata dal bordo
- \(\beta_w\) - fattore di correlazione della saldatura
- \(\gamma_{M2}\) - fattore di sicurezza per i bulloni e le saldature; modificabile in Impostazione codice
Si noti che il metodo è utile per le saldature con carico trasversale e funziona se la piastra è collegata per tutta la sua larghezza.