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 nella saldatura.

Sollecitazione principale causata dalla forza assiale F Z

dove:

	F Z	forza assiale [N, lb].
	A	area della strozzatura del gruppo saldato [mm 2 , in 2 ].

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 [mm 4 , in 4 ]

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 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 [mm 2 , in 2 ]

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 [mm 4 , in 4 ]

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 [mm 2 , in 2 ].

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 [mm 4 , in 4 ]

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 [mm 2 , in 2 ]

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 [mm 4 , in 4 ]

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 = α 3 Nel caso contrario, la formula è α X = α 4 . Lo stesso vale per il componente y della sollecitazione che agisce in modo perpendicolare rispetto alla direzione della saldatura, cioè α Y = α 3 or α Y = α 4 .

	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 [-]