Baza wiedzy

Spoina / Spoiny w IDEA StatiCa

Steel

Connection

Member

Welds

EN (Eurocode)

AISC (USA)

AS (Australia)

CSA (Canada)

IS (India)

GB (China)

HKG (Hong Kong)

SP 16 (Russia)

Ten artykuł jest również dostępny w:

Przetłumaczone przez AI z języka angielskiego

W artykule znajdziesz wszystkie niezbędne informacje dotyczące spoin i połączeń spawanych. Opisano model spoiny oraz przedstawiono przykład pracy w aplikacji.

Podstawy teoretyczne

Przeczytaj najważniejsze informacje o modelu spoiny w naszych Podstawach teoretycznych. Część ogólna opisuje sam model obliczeniowy:

Podstawy teoretyczne: Analiza połączeń spawanych

Szczegółowe części Podstaw teoretycznych dla każdej z obsługiwanych norm krajowych:

Przejrzystą demonstrację rozwoju naprężeń podczas obciążania oraz omówienie rozkładu naprężeń wzdłuż długich spoin znajdziesz w artykule Jak modelowane są spoiny w IDEA StatiCa.

Spoiny i połączenia spawane są również omawiane w naszych artykułach blogowych Spawane połączenia stalowe – martwić się czy nie? oraz Redukcja kosztów spawania dzięki ulepszonej prefabrykacji (gdzie omówiono kombinację przenoszenia obciążeń przez spoinę i kontakt przy ściskaniu).

Wymiar i długość spoiny

Wymiar spoiny jest definiowany na różne sposoby w zależności od regionu. Przeczytaj artykuł Wymiar i długość spoiny, aby dowiedzieć się, jak IDEA StatiCa definiuje wymiar spoiny lub jeśli potrzebujesz znać dokładną długość spoiny:

Weryfikacje

W naszym Centrum wsparcia znajdziesz wiele studiów weryfikacyjnych opisujących działanie różnych modeli połączeń spawanych oraz porównania z badaniami laboratoryjnymi.

Studia weryfikacyjne modeli ze spoinami

Aktualizacje w wersjach

Poniższe funkcje są częścią informacji o wydaniach IDEA StatiCa i mogą być związane ze spoinami. Przeczytaj więcej o funkcjach w dedykowanych artykułach pod linkami:

Sprawdzanie brakujących spoin (wersja 20.1)

Dodaliśmy kolejne przydatne narzędzie, które automatycznie pomaga użytkownikowi znaleźć niezaspawane części połączenia: narzędzie do analizy modelu połączenia pod kątem potencjalnie brakujących spoin.

Import zalecanych spoin (wersja 20.1)

Podczas importowania połączenia z oprogramowania CAD dostępna jest teraz opcja dodania zalecanych spoin.

Ulepszony model spoin czołowych (wersja 20.1)

Wymiar spoin czołowych został skorygowany dla spoin czołowych krawędź-powierzchnia.

Szczegóły sprawdzenia spoin zgodnie z Eurokodem (EN) i normą indyjską (IS) (wersja 21.1)

W celu zapewnienia zgodności z normami i bezpieczeństwa projektowania, wartość wytrzymałości uwzględniana w sprawdzeniu normowym spoin jest teraz obliczana na podstawie wartości wytrzymałości stali rodzimej dla norm EN i IS oraz samego materiału spoiny.

Łączenie operacji spawania i kontaktu (wersja 22.1)

Począwszy od wersji 22.1, operacje spawania i kontaktu mogą być łączone.

Sprawdzanie kolizji blach i spoin (wersja 22.1)

Blachy i części modelu mogą być rozmieszczone w sposób powodujący kolizję z innymi blachami i elementami.

Sprawdzanie spoin przekrojów spawanych (wersja 23.0)

IDEA StatiCa może teraz sprawdzać spoiny podłużne elementów o spawanych przekrojach poprzecznych.

Ulepszona wizualizacja sprawdzenia spoin (wersja 23.0)

Sprawdzanie spoin metodą elementów skończonych różni się od tradycyjnych obliczeń projektowych. W tradycyjnych obliczeniach małe mimośrody, odkształcenia, skręcenia, współczynnik Poissona itp. mogą być pomijane.

Ulepszenia szczegółów dla śrub i spoin według Eurokodu (wersja 23.0)

Sprawdzenie szczegółów w IDEA StatiCa Connection zostało ulepszone. Inżynierowie mogą uzyskać lepszy przegląd projektowania i sprawdzenia normowego śrub i spoin dzięki szczegółowym informacjom i zaleceniom zgodnym z Eurokodem, zawartym w tabelach sprawdzeń oraz w Raporcie.

Elektrody spawalnicze definiowane przez użytkownika (wersja 23.1)

Materiał spoiny jest edytowalną pozycją w MPRL (Bibliotece Materiałów i Asortymentu Produktów). Oznacza to, że możesz definiować elektrody spawalnicze niezależnie od gatunku stali łączonych blach.

Aby dodać materiał spawalniczy zdefiniowany przez użytkownika, przejdź do zakładki Materiały, dodaj materiał Spoiny i Edytuj jego właściwości.

Ogólna spoina wyróżniona w widoku 3D (wersja 23.1)

W widoku 3D aplikacji Connection wprowadzono proste ulepszenie ułatwiające orientację, szczególnie w przypadku większych modeli połączeń importowanych przez łącza BIM z aplikacji CAD.

Po wybraniu ogólnej spoiny lub operacji kontaktu spoina w widoku 3D jest podświetlana na pomarańczowo (domyślnie).

Ostrzeżenie dla elektrod mocniejszych niż blachy (wersja 23.1)

Gdy sprawdzenie szczegółów jest aktywowane w Ustawieniach normy aplikacji Connection, użytkownicy otrzymują ostrzeżenie, jeśli materiał elektrody spawalniczej jest mocniejszy niż spawane blachy. Pomaga to zapewnić standardy bezpieczeństwa projektowania.

Dotyczy to Eurokodu (EN) i normy indyjskiej (IS), które zawierają klauzule określające, że wytrzymałość spoiny jest wyznaczana przez mniejszą wytrzymałość na rozciąganie łączonych blach oraz wymagania, że materiał dodatkowy elektrod spawalniczych musi być mocniejszy od materiału rodzimego (EN 1993-1-8 – 4.5.3.2 i IS 800:2007 - 10.5.7.1.1).

Ostrzeżenia dla spoin i śrub łączących te same blachy (wersja 23.1)

Projektowanie połączeń łączących spoiny i śruby lub śruby i śruby sprężone jest niebezpieczne i niedopuszczalne przez normy. Aplikacja Connection automatycznie informuje użytkownika, jeśli taki sposób pracy jest stosowany w projekcie, aby zapewnić prawidłowe i bezpieczne projektowanie.

Automatyczne wymiarowanie spoin do ciągliwości/pełnej nośności/nadwytrzymałości (wersja 24.0)

Automatyczne wymiarowanie spoin eliminuje żmudne i czasochłonne ręczne wprowadzanie i sprawdzanie każdej spoiny. Dzięki algorytmowi automatyzacji IDEA StatiCa zapewnia szybsze modelowanie i całkowicie bezpieczne projektowanie połączeń spawanych.

Automatyczne wymiarowanie spoin do szacowania nośności (wersja 24.0)

Automatyczne wymiarowanie spoin rozwiązuje problem ręcznego dostosowywania wymiaru każdej spoiny, co jest zarówno żmudne, jak i czasochłonne. Dzięki automatyzacji tego procesu IDEA StatiCa znacząco pomaga przyspieszyć proces projektowania i sprzyja bardziej spójnemu projektowaniu spoin w różnych projektach.

Spoiny czołowe z częściowym przetopem (PJP) (wersja 24.0, 24.1, 25.0)

Integracja spoin czołowych z częściowym przetopem, czyli spoin PJP, w IDEA StatiCa Connection uwzględnia szczególne wymagania stawiane spoinam czołowym PJP, odmienne od wymagań dla spoin pachwinowych.

Wymiar spoiny z częściowym przetopem jest przyjmowany do analizy z wartością taką, jak wprowadzona. IDEA StatiCa nie stosuje żadnych korekt, takich jak redukcja nominalnego wymiaru spoiny – leży to po stronie użytkownika przed wprowadzeniem danych.

Ostrzeżenia związane z elementami spoin (wersja 24.1)

Wbudowane są dwa rodzaje ostrzeżeń:

„Typ spoiny zmieniony na spoinę czołową z powodu połączenia krawędź-krawędź" (zmiana typu spoiny spowodowana działaniem modelowania)
„Spoina nie została utworzona z powodu ograniczeń geometrycznych" (obejmuje sytuacje, gdy niedokładności geometrii powodują nieudane utworzenie spoiny)

Ulepszenia regionalne (wersja 25.0)

Dla lokalnych inżynierów wersja 25.0 oferuje szereg ulepszeń, takich jak spoiny PJP w Eurokodzie, wdrożenie nowego ACI nie tylko dla inżynierów z USA, sprawdzenia zakotwień dla normy chińskiej, rozróżnienie terminologii brytyjskiej i amerykańskiej i inne.

Strefa rozprzestrzeniania spoiny (wersja 25.0)

Strefa rozprzestrzeniania spoiny została nieznacznie zmieniona w wersji 25.0. W poniższym artykule wyjaśniono, jak obecnie działa rozkład sił z jednej blachy na drugą przez spoiny.

Strefa rozprzestrzeniania spoiny znacznie różni się między spoinami czołowymi a pachwinowymi. Strefa rozprzestrzeniania od krawędzi blachy do powierzchni innej blachy jest zdefiniowana zgodnie z poniższym rysunkiem:

Siła pochodząca z blachy krawędziowej jest następnie rozdzielana na węzły blachy powierzchniowej na podstawie odległości węzła od strefy rozprzestrzeniania spoiny.

Co oznacza zmiana w wersji 25.0?

Strefa rozprzestrzeniania została zmniejszona dla spoin czołowych
Strefa rozprzestrzeniania spoin pachwinowych dokładniej odzwierciedla teraz wymiar spoiny pachwinowej
Grubość blachy powierzchniowej nie ma już znaczenia dla strefy rozprzestrzeniania spoiny

Dlaczego wprowadzono zmiany?

Niedawno przeprowadziliśmy wspólny projekt z Uniwersytetem w Coimbrze i ISISE. Celem projektu było stworzenie serii modeli numerycznych w Abaqus (ogólnym pakiecie oprogramowania do metody elementów skończonych z bryłowymi elementami skończonymi) i porównanie wyników z IDEA StatiCa Connection (powłokowe elementy skończone). Przedmiotem analizy są spawane połączenia belka-słup przenoszące momenty. Porównanie pokazuje, że:
- Wyniki dla walcowanych słupów bez znaczącej siły ściskającej w słupie są zgodne
- Wyniki dla słupów spawanych spoinami czołowymi są nieznacznie niezachowawcze (o 5,8%). Dlatego wprowadzono tę zmianę – redukcję strefy rozprzestrzeniania spoiny dla spoin czołowych.

Spoina blachy okrągłej (wersja 26.0)

Okrągłe blachy usztywniające są powszechnie stosowane do wzmacniania cienkich środników, jednak przed wersją 26.0 nie było możliwe bezpośrednie definiowanie spoin dla tych blach.

W rezultacie użytkownicy musieli stosować obejścia, zazwyczaj importując blachę jako wielokąt z pliku DXF, co dodawało zbędne kroki i zmniejszało efektywność modelowania.

Dzięki tej aktualizacji spoiny można teraz definiować bezpośrednio dla blach usztywniających o kształcie okrągłym. Blacha jest wewnętrznie dyskretyzowana na segmenty, podobnie jak okrągłe przekroje rurowe, zapewniając dokładne zachowanie w analizie. Liczba segmentów jest zgodna z globalnymi Ustawieniami projektu, zapewniając spójność w całym modelu.

Webinary i filmy

W przeszłości przeprowadziliśmy kilka webinarów dotyczących modelowania połączeń spawanych. Inspiracji możesz szukać w następujących nagraniach:

Spoiny i śruby w IDEA StatiCa (AISC)

Sesja webinaru obejmuje teorię dotyczącą śrub i spoin oraz sposób ich modelowania w IDEA StatiCa. Omówione zostaną również operacje tych dwóch komponentów wraz z poradami. Na koniec wyjaśniona zostanie interpretacja wyników oraz wzory stosowane do sprawdzenia zgodności z wymaganiami AISC.

Zrozumienie wyników spoin według Eurokodu

Szczegółowa tabela z wynikami zawiera wszystkie wzory, nawet z wartościami. Podane są również naprężenia kierunkowe. Stopień wykorzystania spoiny jest wyraźnie widoczny. Jednak ogólny stopień wykorzystania Utc jest obliczany na podstawie nośności całej spoiny. Sprawdź, jak to działa.

Czy można znaleźć zgodność naprężeń w spoinie z obliczeniami ręcznymi?

Naprężenia w spoinie są obliczane w kierunkach głównych zgodnie z EC, a wyniki są podawane w zakładkach wyników. Chociaż analiza w IDEA StatiCa Connection opiera się na CBFEM, w prostych przypadkach naprężenia można porównać z obliczeniami ręcznymi w celu weryfikacji uzyskanych wartości.

Definiowanie spoin pachwinowych wzdłuż środnika SHS i powierzchni blachy

Przekroje rurowe kwadratowe, a zwłaszcza zaokrąglone narożniki ich przekrojów poprzecznych, bywają trudne w obróbce pod względem spawania itp. Zobacz, jak prawidłowo ustawić prostą spoinę pachwinową po obu stronach elementu SHS, wraz z jego narożnikami, które muszą być połączone z powierzchnią blachy.