Sveiseforbindelser - statisk

Transkript

1 Henning Johansen

2 side: 0 INNHOLD 1 INNLEDNING ANVENDTE SVEISEETODER 4 SVEISEANGIVELSER PÅ TEGNINGER 7 4 RIKTIG UGETYPE 9 5 SPENNINGSORDELING I SVEISEORBINDELSER 11 6 SVEISESPENNINGER 1 7 SVEISBARHET OG SVEISESIKKERHET 1 8 PÅLITELIGHETSKLASSER 15 9 KRAV TIL UTØRELSE OG ATERIALER Krav til utørelse Krav til materiale Slagseighet ELASTISKE BEREGNINGSETODER 0 11 SVEISTE KONSTRUKSJONER GENERELT 1 BUTTSVEIS Buttsveis generelt 4 1. Buttskøt og T-skøt 5 1 KILSVEIS Kilsveis generelt 7 1. Kilsveis etter maksimal elastisk spenningstilstand, NS Sveisesømmens geometri Utorming av kilsveiser 9 14 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR STREKK / TRYKK 0 15 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR BØYNING 4 16 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR VRIDNING 7 17 REERANSER 8 Copyright 01 Henning Johansen Sist revidert: Henning Johansen side

3 1 INNLEDNING Dette kompendium er eregnet or personer som er ortrolig med grunnleggende mekanikk og som ønsker å å en grunnleggende innøring i sammenøyning av sveiste konstruksoner. Det er skrevet ut i ra en serie med orelesninger på høgskolenivå. Det er lagt stor vekt på gode illustrasoner. En mer omattende skritlig dokumentason på de orskellige deler av agstoet innes i lere læreøker og i Norsk Standard. Som mål har dette kompendium å gi en innøring i hvordan eregne sveiste konstruksoner i stål som er utsatt or statiske elastninger. Det er lagt vekt på at eregningsprinsippene skal ølge Norsk Standard. Den ørste delen gir en generell innøring i de mest anvendte sveisemetodene, hvordan angi sveiser på en konstruksonstegning og hvordan velge riktig sveiseuge. Det er videre vist eksempler på hvordan ytre på kenning orårsaker orskellig spenningsordeling i kritiske snitt i orskellige typer orindelser. Et kapittel om de spenningene som opptrer p.g.a. selve sveiseprosessen er også med. Videre ølger hva vi mener med sveisarhet, sveisesikkerhet og hvordan vi deinerer pålitelighetsklasser. Krav til utørelse og materialer i ølge Norsk Standard er angitt i eget kapittel. Beregningsprinsippene i dette kompendium ølger elastiske eregningsmetoder, hvor ruddgrense- og ruksgrensetilstanden er deinert. Selve eregningsdelen er delt i hvordan eregne uttsveis og hvordan eregne kilsveis. Det er gitt utyllende eksempler på eregning av sveiste konstruksonsdetaler utsatt or strekk- og trykkelastning, øyning og vridning. Disse eregningseksemplene ølger Norsk Standard. Til slutt inner du et sett med oppgaver som kan gi deg edre orståelse og øvelse i teorien presentert. oratter av dette kompendium har tidligere oet i lere år ved Teknologisk Institutt, avd. aterialteknologi. Han har oet mye med sveiseteknologi, l.a. kurs i eregning av sveiste konstruksoner or sveiseteknisk personell. Han har også oet med oppdrag og prosekter or implementering av ny teknologi i sveiserelatert næringsliv. 01 Henning Johansen side

4 ANVENDTE SVEISEETODER iguren under viser de vanlige sveisemetodene. SVEISEETODER SELTE- ANDRE OTSTANDS- SVEISING ETODER SVEISING Kaldtrykks- PUNKT- GAS- LYSBUE- sveising SVEISING SVEISING SVEISING Eksplosons- SØsveising SVEISING pulver IG TIG riksons- Brendstuksveising Sveising Elektro- Ultralyd Høyrekvensgas indukson Elektronstråle Laser igur.1 Sveisemetoder generelt. De vanligst rukte sveisemetodene er: a) Gassveising: Gassveising er den eldste av sveisemetodene. Sveisevarmen dannes vanligvis ved at acetylen orrenner med oksygen. Gassene tiløres en sveiserenner, se igur neste side, hvor de orrenner i en lamme som ør være nøytral eller ha et lite acetylenoverskudd or å motvirke oksidering av smelteadet. Sveisingen kan oregå som oppsmelting av grunnmaterialet, eller det tilsettes materiale inn i sveiselammen i orm av stavelektroder. or å løse opp oksidene på elektroden og grunnmaterialet, og or å eskytte smelten mot oksygen ra atmosæren og ra lammen, dekkes elektroden og grunnmaterialet med et lussmiddel ør sveisingen. etoden enyttes ikke så mye i dag. etodene TIG (Tungsten Inert Gas) og IG (etal Inert Gas) har i stor grad tatt over. Utstyret er illig og kan enyttes ved sveising av stål og aluminium. etoden enyttes mest til reparasonsveising. igur. Prinsipp or gassveising. 01 Henning Johansen side 4

5 ) Buesveising med dekkede elektroder: Når en lysue dannes mellom en elektrode og areidsstykket, smelter egge deler og danner en sveiseorindelse, se iguren under. Elektroden estår av en kernetråd av grunnmaterialet med et dekke av lussmiddel. Dekket har til oppgave å erne oksid og å stailisere lysuen. Det er hygroskopisk, så elektrodene må lagres tørt. etoden gir porer, dårlig innrenning og lussmiddelrester som or gassveising. IGmetoden (etal Inert Gas) enyttes deror ote i stedet. etoden rukes ote til reparasonsveising. Utstyret er illig, og likeretteren kan også enyttes or sveising av åde stål og aluminium. igur. Prinsipp or uesveising med dekkede elektroder. c) TIG (Tungsten Inert Gas): Denne metoden er vist i iguren under. Her tiløres sveisevarmen ved en lysue mellom en ikke-smeltende wolram- (tugsten) elektrode og areidsstykket. Sveisingen kan oregå med eller uten tilsettmateriale. Ved ruk av tilsettmateriale, øres dette inn i lysuen hvor det smelter. or å eskytte smelten mot lut (hydrogen, oksygen, nitrogen), strømmer det en eskyttelsesgass av argon, helium (inert gas) eller en landing igennom munnstykket og over smelteadet. TIG-sveising med ruk av vekselstrøm er mest vanlig. Dette or ikke å smelte elektroden. etoden gir god kvalitet i sveis utørt i alle sveisestillinger og ved ruk av alle typer uger. Den er velegnet or åde manuell- og maskinell sveising. etoden er mest ordelaktig ved materialtykkelser ra 0,7 4mm. God rotinnrenning gør at metoden nyttes mye der hvor det er mulig are å komme til ra are en side, or eksempel på rør, og til orindelser med komplisert geometri. igur.4 Prinsipp or TIG-sveising. 01 Henning Johansen side 5

6 d) IG (etal Inert Gas): Ved IG-sveising mates en elektrodetråd ra en spole gennom munnstykket. Denne smelter i lysuen som dannes mellom elektrodetråden og areidsstykket og overøres til sveiseugen. Beskyttelsesgas tiløres gennom sveisepistolen på samme måte som or TIG-sveising. Se iguren under. Ved IG-sveising enyttes likestrøm og elektroden holdes positiv. Elektroden, sveisetråden, lir derved den varmeste polen. Dette gir også oppryting av oksidelegget, oksidrensing på areidsstykket. Vanligvis enyttes argon som eskytteklsesgass, men en landing av 70% helium og 0% argon gir edre innrenning i areidsstykket. Vanlig elektrodediameter er 0,8 4mm. or hver elektrode innes det en grensestrømstyrke der materialoverøringen ra elektroden til areidsstykket går ra store enkeltdråper som kortslutter elektroden mot areidsstykket, til en mengde smådråper som overøres som en dus. Vi snakker om henholdsvis kortuesveising og sprayuesveising. etoden rukes særlig på materialer ra ca. mm og oppover. Sveisehastigheten er høy, or materialtykkelser i området 4 0mm ligger den på 5-70cm/min. or konvensonell IG ved horisontalsveising er avsettytelsen opptil 5kg/time. or vertikalsveising er den maksimalt kg/time. IG- og TIG-metodene er i dag de sveisemetodene som rukes mest or stål og aluminium. igur.5 Prinsipp or IG-sveising. 01 Henning Johansen side 6

7 SVEISEANGIVELSER PÅ TEGNINGER Både sveiseuger og sveiser angis på tegningene med symoler. Alle angivelsene skal være lette å lese, og må være entydige. Hvis symolene ikke oppyller disse kravene, må sveisen tegnes ut og målsettes i større skala. Norsk Standard, NS 141, viser hvordan sveiser skal angis med symoler på tegninger. I iguren er: igur.1 System or sammensetning av sveisesymolet. 1 pilline henvisningsliner: a reeranseline (helline) identiiseringsline (stiplet line) sveisesymol Symol or sveis på motsatt side skal angis på den stiplede linen,. På tegninger som utøres etter NS, skal den stiplede linen tegnes under den heltrukne linen, a. 01 Henning Johansen side 7

8 Eksepler på ruk av grunnsymoler etter NS 141: Taell.1 Bruk av grunnsymoler ved angivelse av sveiser. 01 Henning Johansen side 8

9 4 RIKTIG UGETYPE NS 47 oreskriver ugeormer or konstruksonsstål og NS 47 or aluminium. I standardene er det angitt ugeetegnelse, symol, ugeorm, sveisemetode, ugemål, sveisestilling og det er gitt noen kommentarer. Taellen under viser et utdrag av NS 47. Taell 4.1 ugeormer or konstruksonsstål etter NS Henning Johansen side 9

10 5 SPENNINGSORDELING I SVEISEORBINDELSER iguren under viser hvordan kratstrømmen går i noen sveiseorindelser. På denne måten kan vi danne oss et ilde av spenningsorløpet ved å tegne inn tenkte kratliner på samme måte som vi gør ved ehandling av væskers strømning. orindelse Kratlyt Spenningsordeling i snitt A igur 5.1 Krat- og spenningsordeling i orskellige sveiseorindelser. 01 Henning Johansen side 10

11 igurene under viser spenningsordeling og kratliner i sveiseorindelser. igur 5. Kilsveis. a) spenningsordelingen - s = strekkspenning og = øyespenning ) kratliner igur 5. Spenningsordeling og kratliner langs kilsveiser. 01 Henning Johansen side 11

12 6 SVEISESPENNINGER Etter sveising vil det opptre restspenninger i konstruksonsdetalen. iguren under viser restspenninger etter uttsveis mellom to ikke innspente plater. a) Buttsvis i rittliggende plate ) ordeling av lengdespenningene x over redden y-y c) ordeling av tverrspenningene y over lengden x-x kurve 1: or ikke-innspente plater kurve : or innspente plater igur 6.1 Typisk ordeling av restspenninger i ikke-innspente uttsviste plater. Det er viktig å tenke på hvor sveisene plasseres i en konstrukson. Plasser sveisene der hvor spenningene er lave, hvis mulig. igur 6. Plassering av sveiser i dampeholder med evnt ordelt indre trykk. 01 Henning Johansen side 1

13 7 SVEISBARHET OG SVEISESIKKERHET At et materiale er godt sveisart, vil si at det kan sveises med vanlige metoder og tilsettmaterialer på en enkel måte uten spesielle ekstra tiltak or å oppnå et tilredsstillende resultat. ed tilredsstillende resultat mener man at sveisen skal være uten sveiseeil av etydning, og at sveisen, åde selve sveisemetallet og den varmepåvirkete sone av grunnmaterialet skal ha egenskaper som er minst like gode som grunnmaterialet. Generell sveisarhet vil aldri kunne garanteres ordi sveisarheten er avhengig av: Grunnmaterialets egenskaper Anvendt sveisemetode aterialdimensoner Sveiseetingelser Konstruksonsutorming Aktuelle dritsorhold or den sveiste konstruksonen Da sveisarhet således are sier noe om grunnmaterialet, er det hensiktsmessig å innøre et annet egrep, nemlig sveisesikkerhet, som skal omatte hele den sveiste konstruksonen. Sveisesikkerheten gir uttrykk or den dritssikkerhet en sveiset stålkonstrukson har. De alvorligste deekter eller eil som en sveiseoperason kan øre til i sveisen eller i den tilgrensende varmepåvirkede sone, og som kan tilakeøres til grunnmaterialets egenskaper er: Varmsprekker Kaldsprekker Inneslutninger orringelse av grunnmaterialets egenskaper i overgangssonen Sveisesikkerhetsegrepet skelner mellom tre typer eil: 1. indre, opprinnelige sprekker Alle sveiste konstruksoner har eil. indre roteil, kratersprekker, kantsår osv. kan alle være årsak til at det oppstår sprekker etter en viss dritstid. Disse sprekkene kan i alminnelighet lett repareres.. Utmattingssprekker Tretthetsrudd i sveiste orindelser er alminnelige ved utmattingspåkente konstruksoner. Særlig opptrer disse sprekkene når omgivelsene har en korrosiv karakter. Disse ruddene skriver seg ra de samme sveiseeil som nevnt oran. De to nevnte eil er mindre arlige hvis de enten stopper eller utvikles langsomt. Hvis sprekker dannes i et område hvor spenningene er relativt store, inneærer de en potensiell are or at de kan utløse et restrudd som sprørudd, hvis temperaturen synker under konstruksonens omslagstemperatur. 01 Henning Johansen side 1

14 . Sprørudd Brudd av denne typen er de mest alvorlige rudd i sveiste konstruksoner. orenklet sagt, er orutsetningene or at et sprørudd kan oppstå ølgende: leraksiale spenninger egynnelsessprekk sprøtt materiale leraksiale spenninger og små sprekker vil det alltid være i enhver konstrukson. Dette gelder spesielt sveiste konstruksoner. Den viktigste variaelen lir da sprøtt materiale. De leste lands standarder prøver å løse dette med krav til valg av materialkvalitetsgrupper eller pålitelighetsklasser. 01 Henning Johansen side 14

15 8 PÅLITELIGHETSKLASSER - Pålitelighetsklasser astsettes i samsvar med NS 490 i orhold til mulige konsekvenser or rudd eller unksonssvikt av en konstrukson eller konstruksonsdel. - Pålitelighetsklassene rukes hovedsakelig or å dierensiere krav til kontroll av prosektering, grunnorhold, materialer, tilstand og vedlikehold or orskellige konstruksonstyper og or å dierensiere kravene til omanget av kontroll under utørelse og ruk. - Pålitelighetsklassene er gitt av taellen under: Pålitelighetsklasse Konsekvens ved sammenrudd 1 Liten indre garaser og lagerskur i en etase, åtnaust, rygger or sport og ritid. Også kalt sikkerhetsklasse 1. iddels Bygninger i høyst to etaser, master, tårn, siloer og skorsteiner utenom tetteyggelse, mindre kaier og havneanlegg, dritsygninger i landruket, hytter der skredare opptrer under ruk, påhengsvegger, havruksanlegg. Også kalt sikkerhetsklasse. Stor Broer, større kaier og havneanlegg, store triuner og store orsamlingslokaler, olig-, kontor- og administrasonsygg med mer enn to etaser, industrianlegg, master, tårn, siloer og skorsteiner ved tetteyggelse. Også kalt sikkerhetsklasse. 4 Særlig stor Varmekratverk, dammer med risiko or store lomskader, stor industrianlegg med risiko or eksplosoner o.l., hovedkonstruksoner i installasoner til havs. Også kalt sikkerhetsklasse 4. Taell 8.1 Pålitelighetsklasser. Konstruksonsdeler som ikke inngår i hovedæresystemet av en konstrukson, kan ha lavere pålitelighetsklasse enn hovedæresystemet. 01 Henning Johansen side 15

16 9 KRAV TIL UTØRELSE OG ATERIALER 9.1 Krav til utørelse. Avhengig av konstruksonens eller konstruksonsdelens pålitelighetsklasse, er krav til prosekteringskontroll og utørelseskontroll klassiisert etter taellen under: Pålitelighetsklasse Kontrollklasse or prosektering og utørelse Begrenset Normal Utvidet 1 x x x 4 Skal spesiiseres Taell 9.1 Krav til prosekt- og utørelseskontroll. 01 Henning Johansen side 16

17 9. Krav til materialer. Grunnmaterialer og orindelsesmidler skal or eksempel tilredsstille kravene i Norsk Standard. De nominelle verdiene or lytespenning, y, og strekkasthet, u er gitt i taellen under or de vanligste konstruksonsstål. Taell 9. Nominelle asthetsverdier. aterialene skal tilredsstille ølgende krav (ved plastisk analyse): a) orholdet u 1, y ) ruddorlengelsen 5 15% c) tøyning u som svarer til u skal tilredsstille Hvor er tøyningen som svarer til y y 15 u y 01 Henning Johansen side 17

18 9. Slagseighet. aterialet skal ha tilstrekkelig slagseighet, slik at sprørudd ikke opptrer ved konstruksonens laveste dritstemperatur i løpet av dens dimensonerende rukstid. Dette kravet er oppylt dersom platetykkelsen ikke overskrider verdiene i de påølgende taeller. or pålitelighetsklasse 1 og : Taell 9. aksimale tykkelser (mm) or ulike stålsorter i pålitelighetsklasse 1 og. 01 Henning Johansen side 18

19 or pålitelighetsklasse : Taell 9.4 aksimale tykkelser (mm) or ulike stålsorter i pålitelighetsklasse. 01 Henning Johansen side 19

20 10 ELASTISKE BEREGNINGSETODER - orutsetter at konstruksonen er i elastisk tilstand. BEREGNINGSETODER GRENSETILSTANDER 1) BRUDDGRENSETILSTANDEN DEINERT kapasitet. ASTLEGGES i relason til aren or: - rudd - store elastiske orskyvninger - tøyninger som kan sammenlignes med rudd etoder asert på maksimale laster. Bruddgrenselaster. Dimensonerende last: = last som virker = lastaktor Avhenger av lasttype. (NS490) = 1,5 or dominerende nyttelast = 1,05 or andre nyttelaster = 1, or egenlast d BRUKSGRENSETILSTANDEN DEINERT grense som ikke skal overskrides ved orutsatt ruk. ASTLEGGES i relason til aren or uakseptale: - orskyvninger - tøyninger - spenninger - nedøyninger - o.l. etoder asert på tillatte, virkelige opptredende laster. Brukslaster. Dimensonerende last: = last som virker d aksimal elastisk æreevne. Tillatt spenning. Dimensonerende spenning: x y x y τ xy d y x Tillatt spenning: y xy xy till n y = lytegrensen til materialet = materialaktor = 1,1 or tverrsnittskapasitet (grunnmateriale) or sveiseorindelser, se utt- og kilsveis opptredende ( ) d d = lytegrense til materialet n = sikkerhetskoeisient ) Avhengig av konstruksonens- og elastningens art. opptredende till 1) Grensetilstander, se neste side ) Størrelsen på sikkerhetskoeisient N, se side 01 Henning Johansen side 0

21 En konstrukson eregnes etter omstendigheter, GRENSETILSTANDER: 1) LASTOSTENDIGHETENE Belastning eller påkenning. Denne er gitt igennom konstruksonens hensikt. Eksempel, Kranro hvor last er egenvekt og kranlast. ) HVA KONSTRUKSJONEN TÅLER Hvordan den kan oppøre seg ør den ikke lenger kan sies å ylle sin unkson. a) Kranlasten lir så stor at kranen ryter sammen. Bruddgrensetilstanden ) Ved noe mindre last øyer kranroen seg så mye at løpekatten ikke kører ordentlig på den, men søker mot midten på roen. Bruksgrensetilstanden c) Når kranroen øyer seg ned, orandrer kranen sporvidde. Kransene på kranhulene ligger da mot skinnene og gør at kranen går or tregt. igur 10.1 Grensetilstander. a) Brudd. ) Dritsteknisk uheldig deormason. c) Slitasemessig og dritsmessig uønsket deormason. 01 Henning Johansen side 1

22 STØRRELSEN PÅ SIKKERHETSKOEISIENT n: Denne må avgøres i hvert enkelt tilelle: - Som asolutt laveste verdi må vi regne n = 1,5. Det orutsetter at stålet er gennom valset og gennom smidd, og at det er glødd. Vi må også være sikre på at det ikke er gort eilaktige orenklinger og antakelser ved eregningen. - Vanlig rukte verdier n =,0 -,5 or øvrig vil sikkerhetsgraden avhenge av konstruksonens art og elastningens art. Konstruksonens art: Hvis det er are or skade på personell ved eventult rudd i konstruksonen, må vi øke sikkerhetskoeisienten. Belastningens art: De laveste verdiene or sikkerhetskoeisienten gelder are or rolig virkende elastning. 01 Henning Johansen side

23 11 SVEISTE KONSTRUKSJONER GENERELT Som lastærende sveiser enyttes: - Buttsveiser (med ull eller delvis gennomsveising) - Kilsveiser - K-sveiser (med ull eller delvis gennomsveising) igur 11.1 Buttsveiser, kilsveiser og K-sveiser. 01 Henning Johansen side

24 1 BUTTSVEIS 1.1 Buttsveis generelt GENERELT: kapasiteten av en uttsveis med ull gennomsveising = kapasiteten av den svakeste av de platene som inngår i orindelsen Sveisens kapasitet påvises ved spenningene: opptr. x y x y τ xy dim. d y hvor : y = lytegrensen or orindelsens svakeste del = 1,1 som or tverrsnittskapasitet grunnmateriale Det orutsettes at det enyttes en elektrode som gir et sveiseavsett som har en lytespenning og ruddasthet som ikke underskrider grunnmaterialets verdier. Buttsveiser med delvis innsveising dimensoneres som kilsveiser. a-målet settes til: a = anom. mm igur 1.1 Buttsveiser med delvis gennomsveising. 01 Henning Johansen side 4

25 K-sveiser (T-uttsveiser) som estår av delvis gennomsveiste uttsveiser orsterket med kilsveiser, kan dimensoneres som uttsveis med ull gennomsveising. Dette orutsetter totalt : anom. tsteg og det usveiste gap : cnom. 0,t cnom. = mm maksimum Dersom disse orutsetningene ikke er tilstede; Dimensonering som or kilsveis med a = anom. - mm. igur 1. uger or K-sveiser (T-uttsveiser). 1. Buttskøt og T-skøt Buttskøt R T-skøt t R t igur 1. Buttskøt og T-skøt. Normalspenning : Skærspenning : A s R A s tl R t l hvor As = sveisetverrsnitt l = lengde t = tykkelse sveis / plate 01 Henning Johansen side 5

26 1 KILSVEIS 1.1 Kilsveis generelt Sveisesnitt: l a igur 1.1 Kilsveis. Sveisesnitt. Spenningskomponenter: Normalspenninger : - normalt på sveiseretningen Skærspenninger : - parallell med lengderetningen Spenningene antas evnt ordelt over sveisens rotmål, a-mål. igur 1. Laster og resulterende spenningskomponenter. Jevnørende spenning (generelt) etter deviasonshypotesen: τ τ ll ll ll x y x y τ xy 01 Henning Johansen side 6

27 1. Kilsveis etter maksimal elastisk spenningstilstand (ruddgrensetilstanden). Kapasitet: Sveisens kapasitet pr. lengdeenhet kan eregnes etter metode a) eller ): etode a) Spenningskomponentene på asis av opptredende kreter pr. sveisens lengdeenhet og ølgende spenningskomponenter deineres etter iguren under: igur 1. Spenningskomponenter i kilsveisen. er uetydelig og settes lik 0. Spenningene antas evnt ordelt over sveisens rotmål, a-mål. Sveisens kapasitet påvises ved spenningene: u opptr. τ τ dim. ( er uetydelig og settes lik 0) ll β W og u hvor : u = B = ruddastheten or orindelsens svakeste del W = korrelasonsaktor avhengig av grunnmaterialets nominelle ruddasthet etter taellen under. = materialaktor = 1,5 or sveiste orindelser. Tar hensyn til evt. kapasitetsredukson orårsaket av korroson eller mekanisk nedrytning. Ståltype Bruddasthet u (B) [N/mm ] Korrelassonsaktor βw S ,8 S ,85 S ,9 S ,0 S ,0 Taell 1.1 Bruddasthet u og korrelasonsaktor W. 01 Henning Johansen side 7

28 etode ) Sveisens kapasitet pr. lengdeenhet, uavhengig av kratens retning i orhold til sveisens orientering: W,d W, d a N / mm hvor a = sveisens a (rot) -mål Sveisens dimensonerende skærspenning: d u 1 τd (Se eksempel 4 side ) W, d w 1. Sveisesømmens geometri kilsveisens nominelle a-mål, anom. settes lik høyden av den største trekant som kan innskrives i kilsveisens tverrsnitt. igur 1.4 Deinison av a-mål or kilsveiser. generelt: amin. = mm ved automatisk pulversveising: a = 1.anom. or a 10mm a = anom. + mm or a > 10mm anom. a igur 1.5 Automatisk pulversveising gir ekstra innsveising. Sveisens lengde ved lastoverøring skal være eller l 40mm l 6a 01 Henning Johansen side 8

29 1.4 Utorming av kilsveis Kilsveis skal: - normalt utøres med ugevinkel skal ikke avsluttes på hørnet av de sammenøyde komponenter, men øres rundt hørnet i en lengde av a Avrutte kilsveis: - Gapet L1 skal ikke overskride minste av ølgende verdier: - 00mm - 1ttynnest ved TRYKK L1 min. - 16ttynnest ved STREKK - 5% av stiveravstanden or stivere som er orundet til plate påkent i trykk eller skær - Skal avsluttes med -sidig sveis med lengde L0 0,75tsmalest - Skal ikke rukes i konstruksoner i korrosivt milø eller utmattingspåkente konstruksoner igur 1.6 Avrutte kilsveiser. En enkel kil- eller K-sveis skal ikke enyttes i en usymetrisk orindelse der det på grunn av lastens eksentrisitet oppstår et moment om sveisens rot. igur 1.7 Ugunstige ensidige kil- og K-sveiser. Slike sveiser kan or eksempel enyttes ved sveising rundt perierien av et hulproil uten at eksentrisitet oppstår. 01 Henning Johansen side 9

30 14 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR STREKK / TRYKK Eksempel 1 Buttsveis med ull gennomsveising Gitt: - materiale S5 (St7) - = 1,5 - = 1,1 KONTROLLER SVEISEN! Løsning: Opptredende normalspenning: ,5 opptr. t N/mm opptr. =100 =100kN t=15 igur 14.1 Buttsveis med ull gennomsveising. Dimensonerende normalspenning: y 5 1,6N/mm d d 1,1 opptr. d 100 < 1,6 OK! Eksempel Kilsveis, langsgående 70 l / / Gitt: - manuell uesveising - materiale S55 - sv =1,5 st =1,1 - =1,5 - sveisen er like sterke som stengene BESTE: Lengde l igur 14. Langsgående kilsveis. Stenger: A A=? A1 = 708 = 560mm minst, dimensonerende A = 506 = 600mm A 1 01 Henning Johansen side 0

31 setter A 1 y d st y st A1 y N 1,5 1.1 Sveis: st τ 4A s τ ll 4al τ ll maks a amaks.= 6sin45 0 = 4,5mm velger a = 4mm opptr. d sv u β W setter opptr. d 4al u sv β W 4al u sv β W l sv 4a u W 1,5 1,5 0, ,mm Velger l = 50mm 01 Henning Johansen side 1

32 Eksempel Kilsveis, tversgående igur 14. Tversgående kilsveis Gitt: - sveisene er like sterke som stengene - det sveises med manuell uesveising - materiale er S5 - -stengene = 1,1 - -sveisene = 1,5 BESTE: a) Sveisens a-mål ) Kraten Stenger: opptr. o A setter: Opptredende spenning = dimensonerende spenning, o d d y A A y N 85,4kN 1,5 1,1 Sveis: = når vinkel = 45 0 (vanligvis) 0 1 τ sin 45 τ 1 A s τ τ ll 0 τ 4 1 A s A s opptr. o Setter: Opptredende spenning = dimensonerende spenning, o d d A s u β W 01 Henning Johansen side

33 A s W u 1,5 0, , ,6mm a A L s 51,6 4,mm 60 Velger a = 5mm Eksempel 4 Kilsveis, elastet i en skrå retning a 10 Gitt: - manuell uesveising - materiale S55 - = 150kN - =1,5 =1, BESTE: Sveisens a-mål igur 14.4 Kilsveis elastet i en skrå retning. Sveisens kapasitet pr. lengdeenhet kan eregnes uavhengig av kratens retning i orhold til sveisens orientering. W, d W, d a N/mm Sveisens dimensonerende skærspenning: u W, d τd 61,7N/mm w 1,5 0,9 W, d W, d a l sv 1 a l sv W,d 1, ,5mm ,7 Velger a = mm 01 Henning Johansen side

34 15 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR BØYNING Eksempel 5 Belke sveist ast i en vegg med kilsveis. (Se igur under.) Bøyespenning : I x sveis y hvor: = øyemoment Ix = late treghetsmoment y = avstand Skærspenning p.g.a. øying: τ T S I x sveis s hvor: T = skærkrat S = statisk moment av laten utenor eregningsplanet = redden av eregningsplanet ordelingen av spenningene og vises til venstre i iguren under. = igur 15.1 Belke sveis ast i vegg med kilsveis. iguren viser at skærspenningen lir omtrent like stor over hele høyden h og at den er liten i overkant og underkant. Vi kan deror orenkle eregningene ved å anta at hele skærkraten tas opp av den vertikale sveisen og at den ordeler seg evnt over h. Belastningen ligger parallelt med skærkraten T, så den tilsvarer: τ ll a h (se iguren) er vanligvis liten. Unntak er or veldig korte elker, da lir () liten og lir stor i orhold. Da ør vi eregne etter gitte ligning. 01 Henning Johansen side 4

35 Gitt: - = 6.50N - = 10mm h = 100mm L = 00mm a = 4mm Kontroller lattstål og sveis. - materiale S5 - manuell uesveising LATTSTÅL: L 1, Nmm I x h mm 4 maks. I x h ,9N/mm 1,5 650 τ 9,4N/mm h maks. τ 168,9 9,4 169,7N/mm Opptredende spenning dimensonerende spenning opptr. d y 5 1,1 1,6N/mm 169,7 < 1,6 OK! SVEIS: Vi må kontrollere snitt A og B i iguren. Ix sveis Ix sveis ah a h mm Snitt A: A I x sveis h 8110 a ,8N/mm = 0 τ τll 0 τ 0 τ sin Henning Johansen side 5

36 01 Henning Johansen side 6 τ 4 A mm 0,6N / 14,8 Snitt B: x N/mm 1, h I sveis A N/mm 94, 1, τ ll N/mm 11, ,5 h a τ ll B N/mm 189,4 11,7 94, 4 τ τ Kontroll: W u d opptr. β A. maks 60 0,8 1,5 60,6 0 OK! og u A 88 1, ,7 14,8 OK!

37 16 SVEISEORBINDELSER UTSATT OR VRIDNING - orindelser med sirkulære tverrsnitt: Vrispenning: Ip sveis π τ v d a I 4 v p sveis d 4 r hvor: v= vrimoment Ip = polart late treghetsmoment r = radius, avstand til eregningspunkt orenkling: πd Ip sveis a gyldig når d >> a 4 igur 16.1 Ringormet kilsveis utsatt or vridning. Ved innesting av "kasseproiler", anvendes: Bredts ormel: Hvor: τ v v A a o Ao = Areal innskrevet av sveisens rot uavhengig av kasseproilets orm. Eksempel: Rektangulært tverrsnitt v h τv gyldig når 0,5 h a igur 16. Rektangulært tverrsnitt. Ao = h i Bredts ormel. 01 Henning Johansen side 7

38 17 REERANSER 1 Dahlvig, Christensen, Strømsnes (1991). Konstruksonselementer. Yrkesopplæring ans. ISBN Henning Johansen (1989). Beregning av sveiste konstruksoner. Teknologisk Institutt. ISBN Henning Johansen (1989). Konstruktiv utorming av sveiste konstruksoner. Teknologisk Institutt. 4 Sverre E. Kindem (1991). ekanikk 1. Statikk og asthetslære. Yrkesopplæring i.s. ISBN Espen J. Thrane (1978). Aluminium-konstruksoner. Universitets-orlaget. ISBN Standard Norge (001). NS47 Prosektering av stålkonstruksoner. Beregnings- og konstruksonsregler. 7 Standard Norge (1991). NS490 Prosektering av konstruksoner. Krav til pålitelighet. 01 Henning Johansen side 8