Kaynak boyutlandırma

IDEA StatiCa Connection'da, tüm kullanıcılara sunulan iki kaynak boyutlandırma stratejisi mevcuttur:

• tam dayanıma göre
• aşırı dayanım ile

Eurocode kullanıcıları için iki strateji daha mevcuttur:

• kapasite tahminine göre
• minimum sünekliğe göre

Kaynak boyutlandırma yöntemi, İşlemler diyalog kutusunda belirtilir.

Kaynak boyutlandırma çalıştırıldığında, modeldeki her köşe kaynağı kaynak boyutlandırma yöntemine göre değiştirilir. Genel olarak, kaynak boyutları aşağıdaki sırayla artacaktır:

1. Kapasite tahminine göre
2. Minimum sünekliğe göre
3. Tam dayanım
4. Aşırı dayanım ile

Yöntemler aşağıda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. 

Kapasite tahminine göre

Kapasite tahminine göre kaynak boyutlandırma, belirlenen yükleri aktarmaya yetecek kadar güçlü kaynak boyutlarını otomatik olarak sağlar. 

Kaynak kapasitesi tahmini, IDEA StatiCa'da makine öğrenmesinin ilk kullanımıdır. Şu an itibarıyla yalnızca Eurocode'da uygulanmaktadır. Kaynak direnci, en fazla gerilmeye maruz kalan kaynak elemanına göre belirlenir. Bu nedenle kaynak kullanım oranı oldukça doğrusal değildir. Tüm kaynak boyunun direnci, kaynak boyunca gerilme dağılımına dayalı bir makine öğrenmesi algoritması ile tahmin edilir.

Kapasite tahminine göre kaynak boyutlandırma, hesap sonuçları gerektirir. Köşe kaynak boyutu aşağıdaki formüle göre ayarlanır:

\[ a_{new} = a \cdot Ut_c / Ut_{target} \]

burada:

• \(a_{new}\) – ayarlanmış köşe kaynak boyutu
• \(a\) – önceden belirlenmiş köşe kaynak boyutu
• \(Ut_c\) – Kaynak kontrolünde görünen makine öğrenmesi algoritmasına dayalı kapasite tahmini 
• \(Ut_{target}\) – Ayarlar → Tasarım → Otomatik tasarım → Kaynak boyutlandırma bölümündeki hedef kullanım oranı

Elde edilen \(a_{new}\) değeri, Tercihler → Uygulama birimleri → Yeni eleman yuvarlama → Kaynak boyutu ayarına göre yukarı yuvarlanır. 

Kaynak boyutlarının detaylandırma kurallarıyla sınırlandırıldığını unutmayın; örneğin kaynak boyutu 3 mm'den küçük olamaz (EN 1993-1-8 – 4.5.2). Bu detaylandırma kurallarına uyulmaktadır. Ayrıca, IDEA StatiCa'da birden fazla kaynağın çoğunlukla tek bir değerle tanımlandığını göz önünde bulundurun. Bu durumlarda boyut, en fazla kullanılan kaynağa göre belirlenir.

Ayrıca bir hesap döngüsü de mevcuttur. Kaynak boyutlandırma yöntemi kapasite tahminine ayarlandığında:

1. Köşe kaynakları tam dayanıma göre boyutlandırılır
2. Model hesaplanır
3. Köşe kaynakları kapasite tahminine göre boyutlandırılır
4. Model hesaplanır

Kaynaklar, tek bir tıklamayla hedef kullanım oranında veya altında ayarlanır.

Minimum sünekliğe göre

Minimum sünekliğe göre kaynak boyutlandırma, gevrek kırılmaları önleyecek kadar güçlü kaynaklı birleşimler otomatik olarak sağlar. Kaynak dayanımı, levhanın başlangıç akmasına izin verir; ancak sonuç olarak kaynak kopar.

FprEN 1993-1-8:2023 – 6.9(4)'te kaynaklı birleşimlerin minimum süneklik şartı yer almaktadır. Bu şart, kaynak dayanımının levha dayanımına sabit oranının 0,8 olduğu EN 1993-1-8'in Hollanda ulusal ekinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca İngiltere'de yaygın olarak kullanılan Green Books'un C2 ve C3 Bölümlerinde de yer almaktadır. Ancak sabit oran yalnızca S355 çelik sınıfı için uygundur. İkinci nesil Eurocode'da bu durum tüm çelik sınıflarını kapsayacak şekilde genişletilmiştir.

Bu şart, çift taraflı köşe kaynakları için aşağıdaki formülle kontrol edilir:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot \min \left \{1.0, 1.1\frac{f_y}{f_u} \right \}\]

burada:

• \(a\) – kaynak boğaz kalınlığı
• \(t\) – kenardan birleştirilen levhanın kalınlığı 
• \(\beta_w\) – kaynak korelasyon katsayısı 
• \(\gamma_{M2}\) – cıvata ve kaynaklar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir
• \(f_y\) – levha akma dayanımı
• \(f_u\) – kaynak nihai dayanımı
• \(\gamma_{M0}\) – levhalar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir

Tek taraflı köşe kaynağı için kaynak boğaz kalınlığı, çift taraflı köşe kaynağına göre iki kat daha büyüktür.

Bu yöntemin enine yüklü kaynaklar için uygun olduğunu ve levhanın tam genişliğiyle birleştirilmesi durumunda geçerli olduğunu unutmayın.

Tam dayanıma göre

Tam dayanıma göre kaynak boyutlandırma, birleştirilen levhadan daha güçlü kaynakları otomatik olarak sağlar. Hesapta, kaynak dayanımı ve sünekliği açısından en elverişsiz durum olarak levhaların çekmeye, kaynakların ise enine yüklendiği varsayılır. Bu tasarım, statik yükleme altında kaynakların gevrek kırılmalarını önlemek için kullanışlıdır.

Bu yaklaşım, İngiltere'de yaygın olarak kullanılan Green Books'un C1 Bölümünde de yer almaktadır.

Bu şart, çift taraflı köşe kaynakları için aşağıdaki formülle kontrol edilir:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} }\]

burada:

• \(a\) – kaynak boğaz kalınlığı
• \(t\) – kenardan birleştirilen levhanın kalınlığı 
• \(\beta_w\) – kaynak korelasyon katsayısı 
• \(\gamma_{M2}\) – cıvata ve kaynaklar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir
• \(f_y\) – levha akma dayanımı
• \(f_u\) – kaynak nihai dayanımı
• \(\gamma_{M0}\) – levhalar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir

Bu yöntemin enine yüklü kaynaklar için uygun olduğunu ve levhanın tam genişliğiyle birleştirilmesi durumunda geçerli olduğunu unutmayın.

Aşırı dayanım ile

Aşırı dayanım ile kaynak boyutlandırma, birleştirilen levhadan çok daha güçlü kaynakları otomatik olarak sağlar. Aşırı dayanım katsayısı, Ayarlar → Tasarım → Otomatik tasarım → Kaynak boyutlandırma bölümünde belirtilir. Plastik mafsal oluşturmak için EN 1993-1-8 – 6.2.3 (5)'ten alınan varsayılan değer 1,4'tür. 

Hesapta, kaynak dayanımı ve sünekliği açısından en elverişsiz durum olarak levhaların çekmeye, kaynakların ise enine yüklendiği varsayılır. Bu tasarım, plastik tasarım veya tekrarlı yükleme altında kaynakların gevrek kırılmalarını önlemek için kullanışlıdır. Büyük kaynak boyutunun otomatik olarak yüksek sünekliği garanti etmediğini unutmayın. Aksine, kaynak çekmesinden kaynaklanan aşırı kalıcı gerilmelere ve deformasyonlara yol açabilir.

Bu şart, çift taraflı köşe kaynakları için aşağıdaki formülle kontrol edilir:

\[a/t=\frac{\beta_w\gamma_{M2} f_y}{\sqrt{2} f_u \gamma_{M0} } \cdot f_{overstrength}\]

burada:

• \(a\) – kaynak boğaz kalınlığı
• \(t\) – kenardan birleştirilen levhanın kalınlığı 
• \(\beta_w\) – kaynak korelasyon katsayısı 
• \(\gamma_{M2}\) – cıvata ve kaynaklar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir
• \(f_y\) – levha akma dayanımı
• \(f_u\) – kaynak nihai dayanımı
• \(\gamma_{M0}\) – levhalar için güvenlik katsayısı; Kod kurulumunda düzenlenebilir
• \(f_{overstrength}\) – Ayarlar → Tasarım → Otomatik tasarım → Kaynak boyutlandırma bölümünde belirtilen aşırı dayanım katsayısı

Bu yöntemin enine yüklü kaynaklar için uygun olduğunu ve levhanın tam genişliğiyle birleştirilmesi durumunda geçerli olduğunu unutmayın.