Saldature d'angolo caricate perpendicolarmente nel piano di giunzione della parte

Procedura di calcolo standard

1. Soluzione standard per il caricamento combinato

Il caricamento nel piano perpendicolare al piano della saldatura genera una sollecitazione di trazione o di pressione σ nella saldatura.

Sollecitazione principale causata dalla forza assiale F_Z

dove:

	F_Z	forza assiale [N, lb].
	A	area della strozzatura del gruppo saldato [mm², in²].

Sollecitazione principale causata dal momento flettente M

dove:

	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12
	M	Momento flettente [Nm, lb ft]
	r_Y	Distanza del punto della saldatura esaminato dal baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse y [mm, in]
	I	Momento di inerzia del gruppo saldato sull'asse x neutrale [mm⁴, in⁴]

Sollecitazione principale totale [MPa, psi]

σ = σ_F ± σ_M [MPa, psi]

dove:

	σ _F	sollecitazione principale causata dalla forza assiale F_Z[N, lb]
	σ _M	Sollecitazione principale causata dal momento flettente M [mm, in]

Il caricamento nel piano della saldatura produce una sollecitazione a taglio τ nella saldatura:

Sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Y

dove:

	F_Y	Forza di taglio [N, lb]
	A	area della strozzatura del gruppo saldato [mm², in²]

Sollecitazione a taglio causata dal momento di torsione T

- Componente x della sollecitazione

- Componente y della sollecitazione

dove:

	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12
	T	Momento [Nm, lb ft]
	r_X	Distanza del punto della saldatura esaminato sul baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse y [mm, in]
	r_Y	Distanza del punto della saldatura esaminato sul baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse y [mm, in]
	J	momento di inerzia polare del gruppo saldato [mm⁴, in⁴]

Sollecitazione a taglio totale

per saldatura circolare:

per altre saldature:

dove:

	τ _XT	Componente x della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]
	τ _Y	sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Y' [MPa, psi]
	τ _YT	Componente y della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]

Sollecitazione a taglio risultante nel punto esaminato della saldatura

dove:

	σ	Sollecitazione principale totale [MPa, psi]
	τ	Sollecitazione a taglio totale [MPa, psi]

2. Caricamento per forza flettente F _Y

Ai fini di calcolo, è possibile sostituire la forza flettente con la combinazione della forza di taglio F_Y, che agisce nel piano della saldatura, e il momento flettente M, che agisce nel piano perpendicolare al piano della saldatura. A questo punto, è possibile calcolare la sollecitazione nella saldatura mediante a procedura descritta precedentemente.

Il momento flettente è definito da una formula:

dove:

	F_Y	Forza di taglio [N, lb]
	E	Braccio della forza flettente [mm, in]
	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12

3. Caricamento per forza comune F _Y

Ai fini di calcolo, è possibile sostituire la forza comune F con la combinazione della forza di taglio F_Y che agisce nel piano della saldatura con la forza assiale F_Z e il momento flettente M, che agisce nel piano perpendicolare al piano della saldatura. A questo punto, è possibile calcolare la sollecitazione nella saldatura per questo caricamento mediante la procedura descritta in precedenza.

I singoli componenti del caricamento vengono definiti dalle formule:

- Momento flettente

- Forza assiale

F_Z = F cos ϕ [N, lb]

- Forza di taglio

F_Y = F cos ϕ [N, lb]

dove:

	F	Forza di azione [N, lb]
	r_F	Braccio della forza relativo al baricentro del gruppo saldato [mm, in]
	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12
	ϕ	angolo di direzione della forza di azione [°]

Metodo di sollecitazione comparativa

1. Soluzione standard per il caricamento combinato

Rispetto al metodo di calcolo standard, il metodo delle sollecitazioni comparative utilizza un metodo di calcolo diverso per le sollecitazioni causate dalla forza assiale o dal momento flettente che agiscono nel piano perpendicolare al piano della saldatura. In generale, la sollecitazione delle saldature d'angolo presenta componenti normali e tangenziali. Il metodo delle sollecitazioni comparative si basa sul fatto che la resistenza a taglio del metallo della saldatura è inferiore alla resistenza a trazione. Per semplificare il calcolo, per i giunti saldati viene eseguita solo la verifica delle sollecitazioni a taglio. Tuttavia, il metodo di calcolo è identico al metodo di calcolo standard, così come le formule di calcolo utilizzate.

Caricamento nel piano perpendicolare al piano della saldatura:

Sollecitazione a taglio causata dalla forza assiale F_Z

dove:

	F_Z	forza assiale [N, lb].
	A	area della strozzatura del gruppo saldato [mm², in²].

Sollecitazione a taglio causata dal momento flettente M

dove:

	M	Momento flettente [Nm, lb ft]
	r_Y	Distanza del punto della saldatura esaminato dal baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse y [mm, in]
	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12
	I	Momento di inerzia del gruppo saldato sull'asse x neutrale [mm⁴, in⁴]

Caricamento nel piano della saldatura:

Sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Y

dove:

	F_Y	Forza di taglio [N, lb]
	A	area della strozzatura del gruppo saldato [mm², in²]

Sollecitazione a taglio causata dal momento T

- Componente x della sollecitazione

- Componente y della sollecitazione

dove:

	T	Momento [Nm, lb ft]
	u	Costante
		- Per il calcolo in unità metriche u = 1000
		- Per il calcolo in unità inglesi u = 12
	r_Y	Distanza del punto della saldatura esaminato sul baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse y [mm, in]
	r_X	Distanza del punto della saldatura esaminato sul baricentro del gruppo saldato in direzione dell'asse x [mm, in]
	J	momento di inerzia polare del gruppo saldato [mm⁴, in⁴]

Sollecitazione a taglio totale nel punto esaminato della saldatura

dove:

	τ _XT	Componente x della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]
	τ _Y	sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Y' [MPa, psi]
	τ _YT	Componente y della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]
	τ _Z	sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Z [MPa, psi]
	τ _ZM	Sollecitazione a taglio causata dal momento flettente M [MPa, psi]

2. Calcolo della sollecitazione comparativa σ _s

La sollecitazione comparativa viene generata dalle sollecitazioni parziali calcolate in base alla formula:

mentre per il componente x della sollecitazione che agisce sul punto della saldatura esaminato, perpendicolare alla direzione della saldatura, viene applicata la formula α_X = α₃ Nel caso contrario, la formula è α_X = α₄ Lo stesso vale per il componente y della sollecitazione che agisce in modo perpendicolare rispetto alla direzione della saldatura, cioè α_Y = α₃ or α_Y = α₄.

	τ _XT	Componente x della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]
	τ _Y	sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Y [MPa, psi]
	τ _YT	Componente y della sollecitazione a taglio causata dal momento T [MPa, psi]
	τ _Z	sollecitazione a taglio causata dalla forza di taglio F_Z [MPa, psi]
	τ _ZM	Sollecitazione a taglio causata dal momento flettente M [MPa, psi]
	α ₃	Fattore di conversione del giunto saldato per la saldatura d'angolo finale [-]
	α ₄	Fattore di conversione del giunto saldato per la saldatura d'angolo finale [-]