Standardní postup výpočtu

1. Obecné řešení pro kombinované zatížení

Zatížení v rovině kolmé k rovině svaru způsobí ve svaru tahové nebo tlakové napětí σ.

Normálové napětí způsobené axiální silou F Z

kde:

	F Z	osová síla [N, lb].
	A	oblast průřezu skupiny svaru [mm 2 , in 2 ].

Normálové napětí od ohybového momentu M

kde:

	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12
	M	ohybový moment [Nm, lb ft]
	r Y	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru od těžiště svarové skupiny ve směru osy y [mm, in]
	I	moment setrvačnosti svarové skupiny k neutrální ose x [mm 4 , in 4 ]

Celkové normálové napětí

σ = σ F ± σ M [MPa, psi]

kde:

	σ F	normálové napětí způsobené axiální silou F Z [N, lb]
	σ M	normálové napětí od ohybového momentu M [mm, in]

Zatížení v rovině svaru způsobí ve svaru smykové napětí τ:

Smykové napětí způsobené smykovou silou F Y

kde:

	F Y	smyková síla [N, lb]
	A	oblast průřezu skupiny svaru [mm 2 , in 2 ]

Smykové napětí od krouticího momentu T

- složka X napětí

- složka Y napětí

kde:

	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12
	T	krouticí moment [Nm, lb ft]
	r X	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru k těžišti svarové skupiny ve směru osy y [mm, in]
	r Y	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru k těžišti svarové skupiny ve směru osy y [mm, in]
	J	polární moment setrvačnosti průřezu svarové skupiny [mm 4 , in 4 ]

Celkové smykové napětí

pro kruhový svar:

pro ostatní svary:

kde:

	τ XT	složka X smykového napětí od krouticího momentu [MPa, psi]
	τ Y	smykové napětí způsobené smykovou silou F Y ' [MPa, psi]
	τ YT	složka Y smykového napětí od krouticího momentu T [MPa, psi]

Výsledné smykové napětí ve vyšetřovaném bodu svaru

kde:

	σ	celkové normálové napětí [MPa, psi]
	τ	celkové smykové napětí [MPa, psi]

2. Zatížení ohybovou silou F Y

Ohybovou sílu lze pro účely výpočtu nahradit kombinací smykové síly F Y působící v rovině svaru a ohybovým momentem působícím v rovině kolmé k rovině svaru. Poté lze napětí ve svaru vypočítat pomocí dříve uvedeného postupu.

Ohybový moment je přitom dán vztahem:

kde:

	F Y	smyková síla [N, lb]
	e	rameno ohybové síly [mm, in]
	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12

3. Zatížení obecnou silou F Y

Obecnou sílu F lze pro účely výpočtu nahradit za kombinaci smykové síly F Y působící v rovině svaru s axiální silou F Z a pohybového momentu M působícího v rovině kolmé k rovině svaru. Pro takto definované zatížení je pak již možné vypočítat napětí ve svaru výše uvedeným postupem.

Jednotlivé složky zatížení jsou definovány vztahy:

- ohybový moment

- osová síla

F Z = F cos φ [N, lb]

- smyková síla

F Y = F cos φ [N, lb]

kde:

	F	působící síla [N, lb]
	r F	rameno síly vztažené k těžišti svarové skupiny [mm, in]
	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12
	φ	směrový úhel působící síly [°]

Metoda srovnávacích napětí

1. Obecné řešení pro kombinované zatížení

Na rozdíl od standardní výpočtové metody přistupuje metoda srovnávacích napětí poněkud odlišně k výpočtu napětí vyvolaných zatížením svaru osovou silou, resp. ohybovým momentem působícím v rovině kolmé k rovině svaru. Obecně má napětí v koutovém svaru normálovou a tečnou složku. Metoda srovnávacích napětí vychází ze skutečnosti, že pevnost svarového kovu ve smyku je nižší než pevnost v tahu. Proto jsou z důvodů zjednodušení výpočtu svarové spoje kontrolovány pouze z hlediska smykového napětí. Vlastní způsob výpočtu je však stejný jako u standardní výpočtové metody. Obdobné jsou i použité výpočetní vztahy.

Zatížení v rovině kolmé k rovině svaru:

Smykové napětí způsobené axiální silou F Z

kde:

	F Z	osová síla [N, lb].
	A	oblast průřezu skupiny svaru [mm 2 , in 2 ].

Smykové napětí od ohybového momentu M

kde:

	M	ohybový moment [Nm, lb ft]
	r Y	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru od těžiště svarové skupiny ve směru osy y [mm, in]
	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12
	I	moment setrvačnosti svarové skupiny k neutrální ose x [mm 4 , in 4 ]

Zatížení v rovině svaru:

Smykové napětí způsobené smykovou silou F Y

kde:

	F Y	smyková síla [N, lb]
	A	oblast průřezu skupiny svaru [mm 2 , in 2 ]

Smykového napětí od krouticího momentu T

- složka X napětí

- složka Y napětí

kde:

	T	krouticí moment [Nm, lb ft]
	u	konstantní
		- u výpočtů v metrických jednotkách platí u = 1000
		- u výpočtů v anglických jednotkách platí u = 12
	r Y	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru k těžišti svarové skupiny ve směru osy y [mm, in]
	r X	vzdálenost vyšetřovaného bodu svaru k těžišti svarové skupiny ve směru osy x [mm, in]
	J	polární moment setrvačnosti průřezu svarové skupiny [mm 4 , in 4 ]

Celkové smykové napětí ve vyšetřovaném bodu svaru

kde:

	τ XT	složka X smykového napětí od krouticího momentu [MPa, psi]
	τ Y	smykové napětí způsobené smykovou silou F Y ' [MPa, psi]
	τ YT	složka Y smykového napětí od krouticího momentu T [MPa, psi]
	τ Z	smykové napětí způsobené smykovou silou F Z [MPa, psi]
	τ ZM	smykové napětí od ohybového momentu M [MPa, psi]

2. Výpočet srovnávacího napětí σ s

Srovnávací napětí je stanoveno z vypočtených parciálních napětí podle vztahu.

přičemž pro x-komponentu napětí působící ve zkoumaném místě svaru kolmo na směr svaru platí vztah α X = α 3. V opačném případě α X = α 4 . To samé platí pro y-komponentu napětí působící kolmo na směr svaru, tj. α Y = α 3 nebo α Y = α 4 .

	τ XT	složka X smykového napětí od krouticího momentu T [MPa, psi]
	τ Y	smykové napětí způsobené smykovou silou F Y [MPa, psi]
	τ YT	složka Y smykového napětí od krouticího momentu [MPa, psi]
	τ Z	smykové napětí způsobené smykovou silou F Z [MPa, psi]
	τ ZM	smykové napětí od ohybového momentu M [MPa, psi]
	α 3	převodní součinitel svarového spoje pro čelní koutový svar [-]
	α 4	převodní součinitel svarového spoje pro čelní koutový svar [-]