Vérification normative des soudures (AISC)

Les soudures d'angle sont vérifiées conformément à l'AISC 360 - Chapitre J2. La résistance des soudures en bout à pénétration complète (CJP) est supposée égale à celle du métal de base et n'est pas vérifiée.

Soudures d'angle

La résistance de calcul, ϕR_n, et la résistance admissible, R_n/Ω, des assemblages soudés sont évaluées lors de la vérification normative des soudures de l'assemblage.

ϕ = 0.75    (Méthode des facteurs de charge et de résistance, LRFD, modifiable dans la configuration normative)

Ω = 2.00    (Méthode de la résistance admissible, ASD, modifiable dans la configuration normative)

La résistance disponible des assemblages soudés est évaluée conformément à l'AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

F_nw = 0.6 F_EXX (1.0 + 0.5 sin^1.5θ )

où :

• F_nw – contrainte nominale du métal d'apport
• A_we – aire efficace de la soudure
  • A_we = Lc*Th
• F_EXX – numéro de classification de l'électrode, c'est-à-dire la résistance minimale spécifiée à la traction
• θ – angle calculé entre l'axe longitudinal de la soudure et la direction de la résultante des forces agissant dans l'élément fini le plus sollicité de la soudure.

Notez que l'augmentation de résistance directionnelle n'est pas utilisée pour les soudures où le bord d'un profil creux rectangulaire est assemblé (AISC 360-16:2022 – J2.4.(2).

La résistance du métal de base est évaluée si l'option est sélectionnée dans la configuration normative (Capacité du métal de base à la face de fusion).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-16 – J2.4 (J2-2)

où :

• F_nBM = 0.6 F_u – résistance nominale du métal de base – AISC 360-16 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we}\sqrt{2} \) – aire de la section transversale du métal de base
• F_u – résistance minimale spécifiée à la traction

Toutes les valeurs nécessaires à la vérification normative sont imprimées dans les tableaux.

où :

• Xu – électrode de soudage utilisée 
• Th – épaisseur de gorge de la soudure (calculée à partir de Ls)
• Ls – côté de la soudure d'angle (saisie utilisateur)

• \(L\) – longueur totale de la soudure
• \(L_c\) – longueur de l'élément de soudure critique
• Loads – effet de charge critique pour la soudure étudiée
• \(F_n\) – force dans l'élément de soudure critique
• \(\phi\)Rn – résistance de la soudure
• Ut – taux de travail de l'élément de soudure critique

La force, \(F_n\), et l'angle de soudure, \(\theta\), sont dérivés des contraintes \( \sigma_{\perp}, ,\ \tau_{\perp}, \, \tau_{\parallel}\), de la longueur et de l'aire efficace de l'élément fini de soudure. Ces contraintes constituent la sortie de base du solveur par éléments finis.

Les diagrammes de soudure affichent les contraintes selon les formules suivantes :

Si le métal de base est désactivé (électrode de même résistance utilisée) :

\[ \sigma = \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}} \]

Si le métal de base est activé (électrode de même résistance non utilisée) :

\[ \sigma = \max \left \{  \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{1+0.5 \sin^{1.5}{\theta}}, \, \frac{\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2 }}{\sqrt{2} F_u / F_{EXX}} \right \} \]

Note utilisateur : Dans IDEA StatiCa, lorsque le côté de la soudure d'angle est saisi comme 0, la valeur suivante est utilisée :

• Pour une soudure d'angle unilatérale, l'épaisseur de gorge est égale à l'épaisseur de la plaque assemblée la plus mince.
• Pour une soudure d'angle bilatérale, l'épaisseur de gorge est égale à la moitié de l'épaisseur de la plaque assemblée la plus mince.

Soudures en bout à pénétration complète (CJP)

Le tableau J2.5 de la spécification AISC identifie quatre conditions de chargement pouvant être associées aux soudures en bout et montre que la résistance de l'assemblage est soit contrôlée par le métal de base, soit que les charges n'ont pas besoin d'être prises en compte dans le dimensionnement des soudures reliant les pièces. En conséquence, lorsque des soudures en bout à pénétration complète (CJP) sont réalisées avec un métal d'apport de résistance équivalente, la résistance d'un assemblage est gouvernée ou contrôlée par le métal de base et aucune vérification normative de la résistance des soudures n'est requise.

Soudures en bout à pénétration partielle (PJP)

La résistance de calcul, ϕR_n, et la résistance admissible, R_n/Ω, de la soudure en bout à pénétration partielle (PJP) sont déterminées conformément à l'AISC 360-22 – Tableau J2.5). Le cas le plus conservateur – type de charge par cisaillement – est supposé. 

ϕ = 0.75    (Méthode des facteurs de charge et de résistance, LRFD, modifiable dans la configuration normative)

Ω = 2.00    (Méthode de la résistance admissible, ASD, modifiable dans la configuration normative)

La résistance disponible des assemblages soudés est évaluée conformément à l'AISC 360-16 – J2.4

R_n = F_nw A_we

où :

• F_nw = 0.6 F_EXX – contrainte nominale du métal d'apport
• A_we – aire efficace de la soudure
  • A_we = L_c E 
• F_EXX – numéro de classification de l'électrode, c'est-à-dire la résistance minimale spécifiée à la traction
• L_c – longueur de l'élément de soudure critique
• E – gorge efficace de la soudure PJP

La résistance du métal de base est évaluée si l'option est sélectionnée dans la configuration normative (Capacité du métal de base à la face de fusion).

R_n = F_nBM A_BM – AISC 360-22 – J2.4 (J4)

où :

• F_nBM = 0.6 F_u – résistance nominale du métal de base – AISC 360-22 – J4.2 (J4-4)
• \( A_{BM}=A_{we} \) – aire de la section transversale du métal de base supposée égale à l'aire efficace de la soudure
• F_u – résistance minimale spécifiée à la traction du métal de base