Hegesztési méretezés

Az IDEA StatiCa Connection alkalmazásban két hegesztési méretezési stratégia érhető el minden felhasználó számára:

• teljes teherbírásra
• túlszilárdságra

Az Eurocode felhasználók számára két további lehetőség is rendelkezésre áll:

• kapacitásbecslésre
• minimális képlékenységre

A hegesztési méretezési módszer a Műveletek párbeszédpanelen adható meg.

A hegesztési méretezés futtatásakor a modell minden sarokvarrata a hegesztési méretezési módszer szerint módosul. Általánosságban a varrat mérete ebben a sorrendben növekszik:

1. Kapacitásbecslésre
2. Minimális képlékenységre
3. Teljes teherbírásra
4. Túlszilárdságra

A módszerek részletes leírása alább található. 

Kapacitásbecslésre

A kapacitásbecslésre végzett hegesztési méretezés automatikusan olyan varratméreteket biztosít, amelyek éppen elegendőek a beállított terhelések átviteléhez. 

A varrat kapacitásbecslése az IDEA StatiCa első gépi tanulási alkalmazása. Jelenleg csak Eurocode esetén van implementálva. A varrat ellenállása a legjobban igénybevett varratelemnek megfelelően kerül meghatározásra. Ezért a varrat kihasználtsága erősen nemlineáris. A teljes hossz ellenállását egy gépi tanulási algoritmus becsüli meg a varrat hossza mentén fennálló feszültségeloszlás alapján.

A kapacitásbecslésre végzett hegesztési méretezéshez eredmények szükségesek. A sarokvarratok mérete a következő képlet szerint kerül módosításra:

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

ahol:

• $a_{new}$ – módosított sarokvarrat méret
• $a$ – korábban beállított sarokvarrat méret
• $Ut_c$ – gépi tanulási algoritmuson alapuló kapacitásbecslés, amely a Varrat ellenőrzésnél látható 
• $Ut_{target}$ – célzott kihasználtság a Beállítások → Tervezés → Automatikus méretezés → Hegesztési méretezés menüpontban

Az eredményül kapott $a_{new}$ értéke felfelé kerekítve kerül meghatározásra a Beállítások → Alkalmazási egységek → Új elem kerekítése → Varrat mérete szerint. 

Megjegyzés: a varratméreteket a részletezési szabályok korlátozzák, pl. a varrat mérete nem lehet kisebb 3 mm-nél (EN 1993-1-8 –4.5.2). Ezeket a részletezési szabályokat be kell tartani. Azt is érdemes szem előtt tartani, hogy az IDEA StatiCa-ban több varrat méretét gyakran egyetlen értékkel adják meg. Ilyen esetekben a méretet a legjobban kihasznált varrat alapján kell beállítani.

Emellett egy számítási hurok is elérhető. Ha a hegesztési méretezési módszer kapacitásbecslésre van beállítva, akkor:

1. A sarokvarratokat teljes teherbírásra méretezi
2. Kiszámítja a modellt
3. A sarokvarratokat kapacitásbecslésre méretezi
4. Kiszámítja a modellt

A varratok ezután egyetlen kattintással a célzott kihasználtságon vagy az alatt kerülnek beállításra.

Minimális képlékenységre

A minimális képlékenységre végzett hegesztési méretezés automatikusan olyan hegesztett kapcsolatokat biztosít, amelyek elég erősek a rideg törések megelőzéséhez. A varrat szilárdsága lehetővé teszi a lemez kezdeti folyását, de végső soron a varrat szakad el.

A hegesztett kötések minimális képlékenységére vonatkozó követelmény az FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4) szabványban található. Ez az EN 1993-1-8 holland nemzeti mellékletéből ered, ahol a varrat szilárdsága és a lemez szilárdsága közötti rögzített arány 0,8. Szerepel a széles körben használt egyesült királyságbeli Green books C2 és C3 fejezeteiben is. A rögzített arány azonban csak S355 acélminőségre alkalmas. A második generációs Eurocode-ban ez minden acélminőségre kiterjesztésre kerül.

Ez a követelmény kétoldalas sarokvarratok esetén a következőképpen ellenőrzendő:

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

ahol:

• $a$ – varrat torokvastagsága
• $t$ – élén csatlakoztatott lemez vastagsága
• $\beta_w$ – varrat korrelációs tényező 
• $\gamma_{M2}$ – csavarok és varratok biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető
• $f_y$ – lemez folyáshatára
• $f_u$ – varrat szakítószilárdsága
• $\gamma_{M0}$ – lemezek biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető

Az egyoldalas sarokvarrat torokvastagsága kétszer akkora, mint a kétoldalas sarokvarraté.

Megjegyzés: a módszer keresztirányban terhelt varratok esetén hasznos, és akkor működik, ha a lemez teljes szélességén csatlakozik.

Teljes teherbírásra

A teljes teherbírásra végzett hegesztési méretezés automatikusan olyan varratokat biztosít, amelyek erősebbek a csatlakoztatott lemeznél. A számításban feltételezzük, hogy a lemezek húzásra, a varratok keresztirányban vannak terhelve, mint a varrat szilárdsága és képlékenysége szempontjából legkedvezőtlenebb eset. Ez a tervezési megközelítés hasznos a varratok rideg törésének elkerülésére statikus terhelés esetén.

Ez a megközelítés szintén szerepel a széles körben használt egyesült királyságbeli Green books C1 fejezetében.

Ez a követelmény kétoldalas sarokvarratok esetén a következőképpen ellenőrzendő:

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

ahol:

• $a$ – varrat torokvastagsága
• $t$ – élén csatlakoztatott lemez vastagsága
• $\beta_w$ – varrat korrelációs tényező 
• $\gamma_{M2}$ – csavarok és varratok biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető
• $f_y$ – lemez folyáshatára
• $f_u$ – varrat szakítószilárdsága
• $\gamma_{M0}$ – lemezek biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető

Megjegyzés: a módszer keresztirányban terhelt varratok esetén hasznos, és akkor működik, ha a lemez teljes szélességén csatlakozik.

Túlszilárdságra

A túlszilárdságra végzett hegesztési méretezés automatikusan olyan varratokat biztosít, amelyek jóval erősebbek a csatlakoztatott lemeznél. A túlszilárdsági tényező a Beállítások → Tervezés → Automatikus méretezés → Hegesztési méretezés menüpontban adható meg. Az alapértelmezett 1,4-es érték az EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5) szabványból származik, képlékeny csukló kialakításához. 

A számításban feltételezzük, hogy a lemezek húzásra, a varratok keresztirányban vannak terhelve, mint a varrat szilárdsága és képlékenysége szempontjából legkedvezőtlenebb eset. Ez a tervezési megközelítés hasznos a varratok rideg törésének elkerülésére képlékeny tervezés vagy ciklikus terhelés esetén. Megjegyzés: a nagy varratméret önmagában nem garantál nagy képlékenységet. Éppen ellenkezőleg, túlzott maradó feszültségekhez és a varrat zsugorodása által okozott alakváltozásokhoz vezethet.

Ez a követelmény kétoldalas sarokvarratok esetén a következőképpen ellenőrzendő:

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

ahol:

• $a$ – varrat torokvastagsága
• $t$ – élén csatlakoztatott lemez vastagsága
• $\beta_w$ – varrat korrelációs tényező 
• $\gamma_{M2}$ – csavarok és varratok biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető
• $f_y$ – lemez folyáshatára
• $f_u$ – varrat szakítószilárdsága
• $\gamma_{M0}$ – lemezek biztonsági tényezője; a Kódbeállításokban szerkeszthető
• $f_{overstrength}$ – túlszilárdsági tényező, amely a Beállítások → Tervezés → Automatikus méretezés → Hegesztési méretezés menüpontban adható meg

Megjegyzés: a módszer keresztirányban terhelt varratok esetén hasznos, és akkor működik, ha a lemez teljes szélességén csatlakozik.