Sprawdzenie normowe spoin (EN)

Spoiny pachwinowe są sprawdzane zgodnie z EN 1993-1-8. Przyjmuje się, że wytrzymałość spoin czołowych jest równa wytrzymałości materiału rodzimego, dlatego nie są one sprawdzane.

Spoiny pachwinowe

Nośność obliczeniowa

Plastyczna redystrybucja naprężeń w spoinach służy do automatycznego uniknięcia osobliwości naprężeń w elementach spoiny. Naprężenia są dzięki niej rozkładane dalej wzdłuż długości spoiny. Wytrzymałość spoiny w przybliżeniu odpowiada obliczeniom ręcznym, a naprężenia są poprawnie rozkładane także w złożonych przypadkach, takich jak spawanie do nieusztywnionego pasa (EN 1993-1-8 – pkt 4.10). Naprężenie w przekroju obliczeniowym spoiny pachwinowej wyznacza się zgodnie z EN 1993-1-8, pkt 4.5.3. Naprężenia są obliczane na podstawie naprężeń w elemencie spoiny. Moment zginający względem podłużnej osi spoiny nie jest uwzględniany.

$$\sigma_{w,Ed}=\sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \left ( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 \right )}$$

$$\sigma_{w,Rd} = \frac{f_u}{\beta_w \gamma_{M2}}$$

Stopień wykorzystania spoiny

$$U_t = \max \left\{ \frac{\sigma_{{w,Ed}}}{\sigma_{w,Rd}}, \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 f_u / {\gamma_{M2}}} \right\}$$

gdzie:

• σ_w,Ed – naprężenie zastępcze w spoinie
• σ_w,Rd – nośność spoiny
• β_w – współczynnik korelacji (EN 1993-1-8 – Tabela 4.1)
• f_u – wytrzymałość na rozciąganie, przyjmowana jako mniejsza z wartości dla dwóch łączonych materiałów rodzimych lub zgodnie z materiałem wybranym przez użytkownika
• γ_M2 – współczynnik częściowy (EN 1993-1-8 – Tabela 2.1; można edytować w Ustawieniach normy)
• σ_┴, τ_┴, τ_‖ – naprężenia w spoinie zgodnie z poniższym rysunkiem:

Wszystkie wartości wymagane do sprawdzenia są podane w tabelach. Ut to stopień wykorzystania najbardziej wytężonego elementu. Ponieważ stosuje się plastyczną redystrybucję naprężeń w spoinie, jest to decydujący stopień wykorzystania. Utc informuje o stopniu wykorzystania wzdłuż długości spoiny. Jest to stosunek rzeczywistych naprężeń we wszystkich elementach spoiny do nośności obliczeniowej na naprężenia na całej długości spoiny.

Wykres naprężenia zastępczego w spoinie przedstawia następujące naprężenie:

$$\sigma = \max \left \{ \frac{\sigma_{\perp}}{0.9 \beta_w}, \, \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2}  \right \}$$

Spoiny czołowe

Spoiny można zdefiniować jako spoiny czołowe. Dla spoin czołowych zakłada się pełny przetop, dlatego takie spoiny nie są sprawdzane.

Wymagania konstrukcyjne

Minimalna grubość blach w połączeniach spawanych jest sprawdzana zgodnie z EN 1993-1-8 – 4.1(1):

• Dla kształtowników zamkniętych stalowych grubość blachy powinna wynosić co najmniej 2,5 mm
• Dla pozostałych blach grubość blachy powinna wynosić co najmniej 4 mm

Maksymalna grubość spoiny pachwinowej jest sprawdzana dla blach równoległych. Zgłaszany jest błąd, gdy taka spoina nie jest możliwa do wykonania ze względu na geometryczne więzy.

Minimalna grubość spoiny pachwinowej powinna wynosić co najmniej 3 mm zgodnie z EN 1993-1-8 – 4.5.2(2). Gdy wymóg ten nie jest spełniony, zgłaszany jest błąd.

Ostrzeżenie jest zgłaszane, gdy grubość spoiny jest większa niż wymagana w DIN EN 1993-1-8 – NA do 4.5.2:

$$a \le \sqrt{t_{max}}-0.5$$

gdzie:

• $a$ – grubość spoiny
• $t_{max}$ – grubość grubszej z łączonych blach 
• jednostki muszą być podane w [mm]

Informacja jest zgłaszana, gdy grubość spoiny jest mniejsza niż wymagana ze względu na minimalną ciągliwość złączy spawanych w FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4). Wymóg ten jest sprawdzany dla dwustronnych spoin pachwinowych według wzoru:

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

gdzie:

• $a$ – grubość spoiny
• $t$ – grubość blachy łączonej krawędzią
• $\beta_w$ – współczynnik korelacji spoiny 
• $\gamma_{M2}$ – współczynnik częściowy dla śrub i spoin; można edytować w Ustawieniach normy
• $f_y$ – granica plastyczności blachy
• $f_u$ – wytrzymałość spoiny na rozciąganie
• $\gamma_{M0}$ – współczynnik częściowy dla blach; można edytować w Ustawieniach normy

Grubość jednostronnej spoiny pachwinowej jest dwukrotnie większa niż grubość spoiny dwustronnej.