SVEISTE FORBINDELSER NS-EN Knutepunkter

Transkript

1 SVEISTE FORBIDELSER S-E Knutepunkter I motsetning til S 347 er sveiser og skruer behandlet i S-E , som i tillegg til orbindelsesmidlene også gir regler or knutepunkter (joints) Generelt Reglene gjelder sveiser med platetykkelse t 4. Det henvises til EC 3 del 1-3 (tynnplater) or sveising av tynnere plater Det anbeales å bruke overmatchende elektroder, slik at plastisk lokalisering ikke opptrer i sveisemetallet. Sveisetyper KAPASITET AV KILSVEISER Det angis to alternative metoder or beregning av sveiser kapasitet (pr lengdeenhet) S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

2 Metode a. På basis av de yttre kreter beregnes de opptredende spenningskomponenter ( jevnt ordelt over rotmålet) pr sveisens lengdeenhet J J I 5 L A EI A I EJJ = Spenningskomponenten σ opptrer ikke på sveisesnittet, og deltar ikke lastoverøringen. Kapasiteten påvises ved kontrollene og 3 u M u M w u bruddasthet or orbindelsens svakeste del w korrelasjonsaktor Bruddasthet u( MPa) Materialkvalitet S 35 S 75 S 355 S 40 S 460 Korrelasjonsaktor w Korreksjonsaktoren β w gjelder or stål iht E 1005, E 1010 og E 1019 S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

3 Metode b. Forenklet metode (?) Sveisens kapasitet, uavhengig av kratens retning i orhold til sveisen, er gitt ved F al vw, Rd vw, d Dimensjonerende skjærkapasitet u vw. d 3 M 1 w Formelens bakgrunn Kratkomponenter cos ll sin Spenningskomponenter ll cos ll As As sin A As Innsatt i lign ( ) s sin sin 3 3 cos As A s cos u M w S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

4 A 1 u s M w cos vw. d A s Da cosθ varierer mellom 0 og 1 ses at u u vw. d M w M Og bruken av nedre grense er konservativt. w B! Langsgående og tverrsgående sveiser har etter dette sae beregningsmessige kapasitet Deinisjon av a-mål Sveisens a-mål skal ikke være mindre enn 3. Det kan tas hensyn til den ekstra innsveising ved sveisens tå ved å benytte et eektivt a-mål. Dette orutsetter at det ved orutgående tester er påvist at dette kan oppnås. Kilsveiser skal utøres med "end returns". Beregningsmessig lengde settes lik den totale lengde minus a or endekratere. Dersom sveisen har ull størrelse over hele lengden kan radraget or start og stopp utelates. Sveiser med L< min(30, 6a) skal ikke benyttes or lastoverøring. S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

5 KAPASITET AV BUTTSVEISER Kapasiteten begrenses av den svakeste av orbindelsens platedeler (orutsatt matchende eller overmatchende avsett) Buttsveiser med delvis innsveising dimensjoneres som kilsveiser (med ull gjennomsveising). K-sveiser (T-butt joints) J =? = K-sveiser (delvis gjennomsveiste buttsveiser orsterket med kilsveiser) kan dimensjoneres som en buttsveis med ull gjennomsveising, orutsatt a nom t og c nom min 3 t 5 I motsatt all skal K-sveisen dimensjoneres som en kilsveis Lange orbindelser I laskeskjøter med L>150a tas hensyn til en ikke-uniorm spenningsordeling ved å reduseres kapasiteten med Lw 0,Lj 1, 10, a men Lw.1 1,0 Reduksjonen skal ikke benyttes or sveiser som orbinder lenser og steg eks i en platebærer. S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

6 Residualspenningen pga av sveising virker ikke på sveisesnittet og deltar ikke i lastoverøringen. Sjærspenningen i sveisesnittet pga har størst verdi ved sveisens ender og minst ved sveisens midtpunkt. Dette skyldes at de relative deormasjoner mellom midtstykke og lasker er størst ved endene. Forbindelser til uavstivet lens Generisk problem i mange konstruksjonsdetaljer Spenningskonsentrasjon ved innestingen til søylelensen. Platekraten antas jevnt ordelt over en eektiv bredde b e av sveisen. S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

7 For uavstivet I- eller H-proil b t s 7 kt e w s=r or valset proil s= a or sveist proil I tillegg yp, b b e p up, tt k min tp 1 y, yp, Innesting av L-proil i ett vinkelben Eksentrisiteten i orbindelsen ivaretas ved å deinere et eektivt stavareal A e, og deretter betrakte staven som sentrisk belastet. - For likebenet proil og ulikebenet proil estet i det store benet settes A e lik bruttoarealet - For ulikebenet proil estet i det minste benet settes A e lik bruttoarealet av et likebenet proil med sae dimensjoner (b, t) som den minste lensen S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

8 Eksentrisk belastning på en enkel kil eller k-sveis - Forbindelser som gir lokale eksentrisiteter bør unngås - Det må tas hensyn til bøyespenninger i strekk ved sveisens rot på grunn av laster som gir bøyning om sveisens lengdeakse KAPASITET AV SVEISEGRUPPER. Beregningsorutsetninger Kapasiteten bestees på basis av enkeltsveisenes kapasitet pr. lengdeenhet. Kratordelingen i en sveist orbindelse kan bestees ved en elastisk eller plastisk beregning. Egenspenninger pga sveisingen eller spenninger som ikke er nødvendig or kratoverøringen kan neglisjeres. Knutepunktene skal designes slik at de har tilstrekkelig deormasjonskapasitet, men man skal ikke orutsette at sveisene er duktile. I knutepunkter hvor det orutsettes plastisk ledd skal sveisene ha sae kapasitet som den svakeste del som orbindes. Ved en plastisk beregning kan de opptredende snittkreter ordeles på de enkelte deler av orbindelsen på den mest hensiktsmessige måte. Det orutsettes videre at S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

9 - den valgte ordeling av de indre kreter er i likevekt med de ytre snittkreter - den valgte kratordeling ikke overskrider sveisenes kapasitet noe sted i orbindelsen. Eksempel 1 Konsoll sveist til stivt underlag Stålsort S355 Last F=300 k Doble kilsveiser Oppgave: Finn nødvendig a-mål or sveisene Lastvirkninger: V 300k MFe km Bøyespenningene i sveisene antas lineært ordelt over høyden, mens skjærspenningen er konstant. Krat pr lengdeenhet i ok konsoll x y M W t V h Vektorsum av kreter / / / x z S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

10 Kapasitet av sveis pr lengdeenhet u wd. 6 / 3 w M F a16a1 491 wd. wd. Med to sveiser gir dette nødvendig a-mål a 491 a Eksempel Konsoll med plan sveisegruppe Stålsort Last Dimensjoner S355 P=00 k a=5 b=100 Oppgave: Kontroller sveisegruppens kapasitet Foretar en elastisk beregning av sveisegruppen. Sveisens dimensjonerende skjærkapasitet vw d u / Mw w Sveisegruppens tverrsnittsdata (nedbrettet sveiseareal) S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

11 ,5 x T 50 51, A I x 1 I 1 y I I I p x y Snittkreter (relativt tyngdepunktet) M=P (5b-x T ) = (500-50) = Eksentrisitetsmomentet gir spenningskomponenter i sveisesnittet 6 M x / M / y Konsollplaten er stiv og ordeler skjærkraten likt på alle sveiser y V Vektorsum 3 50 / e j / / vw. d Sveisen har tilstrekkelig kapasitet. S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

12 Eksempel 3 - Innesting av HUP 40 HUP , 3 45 o 3-1- Spenninger på sveisesnittet ved proilets lengste vegg En HUP , er sveist til en plate med kilsveis a=3 rundt hele proilet. Sveisegruppene kapasistet Rd skal bestees. Betrakter hver av proilets vegger or seg. Retningsmetoden Tversgående sveiser Da α 90 o må spenningskomponentene og bestees ra likevekt parallelt og normalt på HUP ens vegg acosasin ) Le ( asinacos ) Le 0 Løst cos sin al Sveis 1: L e =83 e al e α=,5 o cos,5 0,94 sin,5 0,383 al al al al e e e e S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

13 0,383 30,94 1, / ,50,9 (1) k Rd Rd 1,65 Sveis : L e =83 α=67,5 o cos67,5 0,383 sin67,5 0,94 al al al al e e e e 0,94 30,383 ) 1, / ,50,9 () k Rd 1,14 Langsgående sveiser: danner vinkelen 45 o med sveisen. L e 0,707 0,5 0,707 0,5 0,707 al al al al al e e e e e 0,5 3 (0,707 0,5 ) 1, / 1,50, () l k Rd 1,58 Sveisegruppens kapasitet Rd = =7 k FOREKLET METODE: / vw, d 31,50,9 Total sveiselengde L e =(61+83)=88 S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14

14 Sveisegruppens kapasitet Rd =6 3 88=6 k S-E Sveiste orbindelser Per Kr. Larsen av 14