Descrizione
L'obiettivo di questo capitolo รจ la verifica del metodo degli elementi finiti basato sui componenti (CBFEM) di una saldatura d'angolo in un giunto a sovrapposizione con il metodo delle componenti (CM). Due piastre sono collegate in tre configurazioni: con una saldatura trasversale, con una saldatura longitudinale e con una combinazione di saldature trasversali e longitudinali. La lunghezza e lo spessore di gola della saldatura sono i parametri variabili nello studio. Lo studio comprende anche le saldature lunghe la cui resistenza รจ ridotta a causa della concentrazione delle tensioni. Il giunto รจ caricato da una forza normale.
Modello analitico
La saldatura d'angolo รจ l'unica componente esaminata nello studio. Le saldature sono progettate per essere la componente piรน debole del giunto. La saldatura รจ progettata secondo EN 1993-1-8:2005. La resistenza di progetto della saldatura d'angolo รจ determinata utilizzando il metodo direzionale indicato nel punto 4.5.3.2 della ENย 1993-1-8:2005. I metodi di calcolo disponibili per la verifica della resistenza delle saldature d'angolo si basano sull'ipotesi semplificativa che le tensioni siano uniformemente distribuite nella sezione di gola di una saldatura d'angolo, portando alle tensioni normali e alle tensioni tangenziali mostrate nella Fig. 4.1.1, come segue:
- ฯโฅ รจ la tensione normale perpendicolare alla sezione di gola;
- ฯโฅ รจ la tensione normale parallela all'asse della saldatura nella sua sezione trasversale;
- ฯโฅ รจ la tensione tangenziale (nel piano della sezione di gola) perpendicolare all'asse della saldatura;
- ฯโฅ รจ la tensione tangenziale (nel piano della sezione di gola) parallela all'asse della saldatura.
La tensione normale ฯโฅ parallela all'asse non รจ considerata nella verifica della resistenza di progetto di una saldatura.

La resistenza di progetto della saldatura d'angolo sarร sufficiente se sono soddisfatte entrambe le seguenti condizioni:
Nei giunti a sovrapposizione piรน lunghi di , il fattore di riduzione รจ dato da:
ย ย ma ย ย
Modello numerico
La componente saldatura nel CBFEM รจ descritta nel Background teorico generale e nel Background teorico EN. Per le saldature in questo studio viene utilizzato un materiale elastico-plastico non lineare. La deformazione plastica limite viene raggiunta nella parte piรน lunga della saldatura e i picchi di tensione vengono ridistribuiti.
Verifica della resistenza
Una panoramica degli esempi considerati e delle proprietร dei materiali รจ fornita nella Tab. 4.1.1. Le configurazioni di saldatura sono T per trasversale, P per saldatura parallela e TP per una combinazione di entrambe; vedere la geometria nella Fig. 4.1.2. Il grado dell'acciaio era S235 (fy = 235 MPa, fu = 360 MPa, E = 210 GPa, ฮฒw = 0,8). I coefficienti parziali di sicurezza erano ฮณM0 = 1,0, ฮณM2 = 1,25. La geometria del modello รจ mostrata nella Fig. 4.1.2. Le piastre hanno uno spessore di 20 mm. Il collegamento รจ simmetrico e la piastra viene estratta dal giunto a sovrapposizione saldato. La lunghezza e la larghezza delle piastre sono adattate in funzione della lunghezza della saldatura parallela e trasversale. La resistenza della saldatura รจ sempre il modo di rottura determinante. Lo spessore di gola della saldatura รจ 3 mm. Le lunghezze delle saldature trasversali e parallele variano in questo studio parametrico.

La resistenza di progetto della saldatura calcolata con CBFEM รจ confrontata con i risultati del CM. I risultati sono presentati nelle Tab. 4.1.1 โ 4.1.3 e nelle Fig. 4.1.3 โ 4.1.5.

Calcolo della resistenza delle saldature trasversaliย
Dove:
- spessore di gola della saldatura
- la forza normale agente sull'elemento
- lunghezza totale della saldatura trasversaleย
- fattore di correlazione ricavato dalla Tabella 4.1 della EN 1993-1-8
- resistenza ultima a trazione nominale della parte piรน debole collegata
- coefficiente parziale di sicurezza per le saldature
Calcolo della resistenza della saldatura parallela
Dove:
- spessore di gola della saldatura
- forza di taglio agente sull'elemento
- lunghezza totale delle saldature parallele
- fattore di correlazione ricavato dalla Tabella 4.1 della EN 1993-1-8
- fattore di riduzione per saldature lunghe, Equazione 4.9 della EN 1993-1-8
- resistenza ultima a trazione nominale della parte piรน debole collegata
- coefficiente parziale di sicurezza per le saldature
Calcolo trasversale e paralleloย
La resistenza calcolata manualmente per una combinazione di saldatura trasversale e parallela รจ semplicemente la somma delle resistenze trasversale e parallela derivate dalle equazioni precedenti.ย
Presentazione dei risultati








La resistenza delle saldature parallele, delle saldature trasversali e dei gruppi di saldature multi-orientate รจ quasi identica secondo il CM e il CBFEM. La differenza maggiore in questo studio รจ del 6% nella resistenza al carico.
I risultati CBFEM delle saldature parallele sono leggermente conservativi, ma iniziano a divergere per le saldature lunghe. La riduzione della resistenza dovuta alle saldature lunghe non รจ colta dal CBFEM, ma non รจ previsto che saldature piรน lunghe di 200 volte lo spessore di gola possano comparire in qualsiasi collegamento, e fino a questa lunghezza i risultati sono ancora molto vicini.
Per le saldature trasversali, il CBFEM fornisce risultati molto coerenti con una resistenza superiore del 2โ4%.
Esempio di benchmark
Dati di input
Elemento 1 โ Iw60x500
โข Saldato da piastre con spessore t = 20 mm
โข Larghezza b = 500 mm
โข L'anima รจ rimossa tramite l'operazione di lavorazione Apertura
โข Acciaio S235
Elemento 2 โ Piastra 20x1000
โข Spessore t = 20 mm
โข Larghezza b = 1000 mm
โข Acciaio S235
โข Eccentricitร ex = โ90 mm
Saldatura d'angolo trasversale su entrambi i lati dell'Elemento 2
โข Spessore di gola a = 3 mm
โข Lunghezza della saldatura Lt = 100 mm
Saldatura d'angolo parallela su entrambi i lati dell'Elemento 2
โข Spessore di gola a = 3 mm
โข Lunghezza della saldatura Lp = 100 mm
Risultati
โข Resistenza di progetto a trazione FRd = 387 kN (Si noti che la resistenza รจ stata calcolata utilizzando la funzione "Arresta alla deformazione limite". Di conseguenza, la resistenza CBFEM effettiva potrebbe essere marginalmente superiore.)
