Weryfikacje

Projektowanie na warunki pożarowe: Spawane połączenie zakładkowe

Steel

Welds

Ten artykuł jest również dostępny w:

Przetłumaczone przez AI z języka angielskiego

Metoda elementów skończonych oparta na komponentach (CBFEM) dla spoiny pachwinowej w połączeniu zakładkowym podczas pożaru jest weryfikowana metodą komponentów (CM).

Opis

Trzy blachy są połączone w dwóch konfiguracjach: ze spoiną poprzeczną i ze spoiną podłużną. Gatunek stali, długość i grubość spoiny są zmiennymi parametrami w badaniu. Złącze jest obciążone siłą normalną.

Model został utworzony w aplikacji IDEA StatiCa Connection.

Rys. 1: Geometria spawanego połączenia zakładkowego ze spoiną poprzeczną

Model analityczny

Obliczeniową nośność na jednostkę długości spoiny pachwinowej w warunkach pożaru należy wyznaczać ze wzoru:

\[ F_{w,t,Rd}=F_{w,Rd}k_{w,\theta}\frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}}\]

gdzie \(k_{w,\theta}\) jest określane z EN 1993-1-2, Tabela D.1 dla odpowiedniej temperatury spoiny; \(F_{w,Rd}\) jest wyznaczane z EN 1993-1-8, pkt 4.5.3.

Weryfikacja

Tab. 1: Poprzeczne spoiny pachwinowe

Rys. 2: Analiza parametryczna temperatury dla spoiny poprzecznej

Rys. 3: Analiza parametryczna gatunku stali dla spoiny poprzecznej

Rys. 4: Analiza parametryczna długości spoiny i grubości gardła dla spoiny poprzecznej

Nośność poprzecznych spoin pachwinowych jest w większości przypadków nieznacznie wyższa (średnio o 3 %) w CBFEM niż w modelu analitycznym. Wyjątkiem jest temperatura 350 °C. Przy tej temperaturze nośność spoin jest tylko nieznacznie obniżona przez pożar, a różnica między częściowymi współczynnikami bezpieczeństwa \(\gamma_{M,fi}=1.0\) i \(\gamma_{M2}=1.25\) przeważa nad obniżeniem wynikającym z pożaru. IDEA StatiCa nie dopuszcza, aby nośność śrub lub spoin w warunkach pożaru była wyższa niż w temperaturze pokojowej, i przyjmuje minimum z:

Nośność obliczeniowa pomnożona przez współczynnik redukcyjny dla temperatury, \(k_{\theta}\), i podzielona przez współczynnik bezpieczeństwa dla sytuacji pożarowej, \(\gamma_{M,fi}\)
Nośność obliczeniowa podzielona przez współczynnik bezpieczeństwa dla śrub i spoin, \(\gamma_{M2}\)

Tab. 2: Podłużne spoiny pachwinowe

Rys. 5: Analiza parametryczna temperatury dla spoiny podłużnej

Rys. 6: Analiza parametryczna gatunku stali dla spoiny podłużnej

Rys. 7: Analiza parametryczna długości spoiny i grubości gardła dla spoiny podłużnej

Nośność podłużnych spoin pachwinowych jest w większości przypadków nieznacznie niższa (średnio o 4 %) w CBFEM niż w modelu analitycznym. Wyjątkiem jest temperatura 350 °C, z tego samego powodu co w przypadku spoin poprzecznych.