Svarové spoje Posouzeníí ú P únosnosti ti svaru se provádí ádí podle dl zásad á d pružnosti ž ti a pevnosti ti v „nebezpečném” průřezu. Vybrané druhy svarů a jejich posouzení dle EN ČSN 1993-1-8. y
Koutový svar - T-spoj - přeplátovaný spoj
y
Tupý svar - s plným provařením - částečným provařením - T-spoj T j
y
Děrový svar
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
1
y
Koutový svar Účinná tloušťka „a” koutového svaru je výška trojúhelníku vepsaného mezi tavné plochy a povrch svaru, viz obrázek.
Minimální účinná tloušťka koutového svaru je 3mm. Dle ČSN 731401 platí tato tabulka: t [mm]
amin [mm]
< 10 11 − 20 21 − 30 > 31
3 4 5 6
Účinná délka „l” je taková délka, ve které má svar plný průřez a navíc tato délka je zmenšená o d ě účinné dvě úč é tloušťky l šťk svaru „a”. Minimální délka svaru pro přenášení zatížení:
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
l = max{30 mm;6 × a}
2
Návrhová únosnost koutového svaru – T-spoj p j y
Metoda uvažující směr namáhání Síla která působí na svar se rozkládá do složek rovnoběžných a příčných vzhledem k podélné ose svaru a kolmých a příčných vzhledem k účinné rovině svaru (účinná plocha Aw),viz ) viz obrázek. obrázek
Úči á plocha Účinná l h svaru Aw:
σ⊥
Aw =
∑a ⋅l
normálové napětí, kolmé na účinnou plochu
σ⊥ =
Napětí ležící v účinné ploše Aw:
τ⊥
smykové napětí, kolmé na podélnou osu svaru
τ II
smykové napětí, rovnoběžné s podélnou osou svaru
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
Fσ ⊥ a ⋅l
τ⊥ =
Fτ ⊥ a ⋅l
τ II =
Fτ a ⋅l II
3
Návrhová únosnost koutového svaru σ ⊥2 + 3( τ ⊥2 + τ II2 ) ≤ fu
βw γM2
fu βw ⋅γ M 2
a
σ ⊥ ≤ 0 ,9
fu
γM2
jmenovitá mez pevnosti spojovaného materiálu korelační součinitel dle tabulky dílčí součinitel spolehlivosti: γM2=1,25 EN 10025 S235 S235 W S275 S275 N/NL S275 M/ML S355 S355 N/NL / S355 M/ML S355 W S420 N/NL S420 M/ML S420 M/ML S460 N/NL S460 M/ML S460 Q/QL/QL1
Spoje ocelových konstrukcí I
Norma a třída pevnosti oceli EN 10210
EN 10219
S235 H
S235 H
0,80
S275 H S275 NH/NLH
S275 H S275 NH/NLH S275 MH/MLH
0,85
S355 H S355 NH/NLH
S355 H S355 H S355 NH/NLH S355 MH/MLH
0,90
S420 MH/MLH
1,00
S460 NH/NLH S460 MH/MLH
1,00
S460 NH/NLH
Ing. Václav Röder
βw
4
y
Namáhání koutového svaru
Síla působící rovnoběžně s podélnou osou svaru: Napětí kolmé k podélné ose svaru, tedy normálové napětí Obr. 1
σ⊥
a smykové napětí
Síla působící kolmo na podélnou osu svaru: Napětí rovnoběžné s podélnou osou svaru jsou nulová, viz obr.2:
σ ⊥ = cos α 1 ⋅ σ M
τ ⊥ = cos α 2 ⋅ σ M
pokud
α 1 = α 2 = 45°
cos α 1 = cos α 2 =
Obr.1
Spoje ocelových konstrukcí I
τ⊥
jsou rovny nule.
τ II = 0 1 2
σ⊥ =
σM 2
τ⊥ =
σM 2
Obr.2
Ing. Václav Röder
5
y
Zjednodušená metoda Návrhová únosnost koutového svaru je dostatečná, jestliže výslednice sil přenášená svarem splňuje podmínku:
Fw ,Ed ≤ Fw ,Rd
Fw,Ed Fw,Rd
návrhová á á hodnota síly í působící ů í í na jednotku délky é svaru návrhová únosnost svaru na jednotku délky svaru
Fw ,Rd = f vw,d ⋅ a fvw,d
návrhová pevnost svaru ve smyku
f vw ,d =
fu 3 ⋅ βw ⋅γ M 2
Pro délku svaru „l” pak platí tato podmínka:
Fw ,Ed ≤ Fw ,Rd =
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
a ⋅ l ⋅ fu 3 ⋅ βW ⋅ γ M 2
6
U dlouhých koutových svarů ů se únosnost koutového svaru redukuje součinitelem βLw. Tento součinitel zahrnuje účinek nerovnoměrného rozdělení napětí podél svaru. Pro svary delší než 1,7 m, které připojují příčné výztuhy v deskových prvcích, uvažuji βLw jako:
β Lw ,2 = 1,1 − Lw
Lw ; 17
přičemž
β Lw ,2 ≤ 1,0
a
β Lw ,2 ≥ 0 ,6
délka svaru v metrech
Poznámka: U dlouhých koutových svarů, které spojují pásnici a stěnu plnostěnného nosníku, se redukce únosnosti koutového svaru neprovádí. p
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
7
Návrhová únosnost koutového svaru – přeplátovaný spoj Návrhová únosnost koutového svaru u přeplátovaného spoje se určí stejně jako u T-spoje. U dlouhých přeplátovaných spojů se únosnost koutového svaru redukuje součinitelem βLw. Tento součinitel zahrnuje účinek nerovnoměrného rozdělení napětí podél svaru. Pro přeplátovaný spoj delšího než 150 ∙ a uvažuji βLw jako:
β Lw ,1 = 1,2 − 0 ,2
Lj 150 ⋅ a
;
přičemž
β Lw ,1 ≤ 1,0
Lj délka přeplátování
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
8
y
Tupý svar Návrhová únosnost tupého svaru se uvažuje stejná jako návrhová únosnost spojovaných částí.
Návrhová únosnost tupého svaru – s plným provařením Pokud je svar proveden vhodným materiálem, který nemá mez kluzu a pevnost menší než svařovaný materiál, lze považovat návrhovou únosnost svaru jako návrhovou únosnost spojovaných částí.
Návrhová únosnost tupého svaru – s částečným provařením Návrhová únosnost svaru s částečným provařením se stanovuje stejně jako u koutových svarů. Účinná tloušťka přitom nesmí být větší než hloubka provaření.
Spoje ocelových konstrukcí I
Ing. Václav Röder
9
Návrhová únosnost tupého svaru – T-spoj Návrhová únosnost tupého T-spoje, který je složen z dvojice svarů, které jsou částečně provařeny a zesíleny překrytím koutovými svary, viz obrázek, lze stanovit stejně jako u plně provařeného tupého svaru. svaru
Musí však být splněny tyto podmínky: y
S č t účinných Součet úči ý h tloušťek tl šť k „ai” musíí být větší ětší než ž tloušťka tl šťk stojiny t ji „t”:
anom ,1 + anom ,2 ≥ t y
Neprovařená p mezera „„cnom” musí splňovat: p
Spoje ocelových konstrukcí I
t⎫ ⎧ cnom ≤ min⎨3mm; ⎬ 5⎭ ⎩
Ing. Václav Röder
10
y
Děrový svar Návrhová únosnost Fw,Rd děrového svaru se uvažuje jako:
Fw ,Rd = f vw,d ⋅ Aw fvw,d
návrhová pevnost svaru ve smyku, pro kterou platí stejný vztah jako u koutových svarů
Aw
návrhová plocha účinného průřezu svaru, která se uvažuje jako plocha otvoru
Pro návrhovou únosnost Fw,Rd kruhového děrového svaru pak platí tato podmínka:
Fw ,Ed ≤ Fw ,Rd
Spoje ocelových konstrukcí I
π ⋅ r 2 ⋅ fu = βW ⋅ γ M 2 ⋅ 3
Ing. Václav Röder
11