Procedimento de cálculo padrão
1. Solução comum para carga combinada
O carregamento no plano perpendicular ao plano de solda induz uma tensão de pressão ou de tração σ na solda.
Tensão normal causada pela força axial F Z
em que:
F Z | força axial [N, lb]. | |
A | área de garganta do grupo de solda [mm 2 , pol 2 ]. |
Tensão normal causada por momento de dobra M
em que:
Tensão normal total
σ = σ F ± σ M [MPa, psi]
em que:
σ F | tensão normal causada pela força axial F Z [N, lb] | |
σ M | tensão normal causada pelo momento de dobra M [mm, pol] |
A carga no plano de solda induz uma tensão de corte τ na solda:
Tensão de corte causada pela força de corte F Y
em que:
F Y | força de corte [N, libras] | |
A | área de garganta do grupo de solda [mm 2 , pol 2 ] |
Tensão de corte causada por momento de torção T
- componente x da tensão
- componente y da tensão
em que:
Tensão de corte total
para solda circular:
para outras soldas:
em que:
Tensão de corte resultante no ponto de solda investigado
em que:
σ | tensão normal total [MPa, psi] | |
τ | tensão de corte total [MPa, psi] |
2. Carregamento por força de dobra F Y
Para efeitos de cálculo, a força de dobra pode ser substituída pela combinação da força de corte FY, que atua no plano de solda, e o momento de dobra M, que atua no plano perpendicular ao plano de solda. Em seguida, pode ser calculada a tensão da solda utilizando o procedimento descrito acima.
O momento de dobra vem definido por uma fórmula:
em que:
F Y | força de corte [N, libras] | |
e | braço de força de dobra [mm, pol] | |
u | constante | |
- para cálculo em unidades métricas u = 1000 | ||
- para cálculo em unidades imperiais u = 12 |
3. Carregamento com força comum F Y
Para efeitos de cálculo, a força comum F pode ser substituída por uma combinação da força de corte FY, que atua no plano de solda com a força axial FZ, e o momento de dobra M, que atua no plano perpendicular ao plano da solda. Em seguida, pode ser calculada a tensão da solda para que o carregamento definido possa ser calculado usando o procedimento descrito acima.
Os componentes específicos da carga são definidos mediante fórmulas:
- momento de dobra
- força axial
F Z = F cos φ [N, lb]
- força de corte
F Y = F cos φ [N, lb]
em que:
Método de tensões comparativas
1. Solução comum para carga combinada
Em comparação com o método de cálculo padrão, o método de tensões comparativas aborda de forma diferente o modo de calcular tensões causadas pela força axial ou o momento de dobra que atua no plano perpendicular ao plano de solda. Em geral, a tensão das soldas em ângulo tem componentes normais e tangenciais. O método de tensões comparativas é feito com base no fato de que a resistência de corte do metal soldado é menor que a resistência de tração. Para simplificar o cálculo, apenas as juntas soldadas são verificadas para tensões de corte. Mas o método de cálculo é o mesmo que o utilizado no método cálculo padrão. As fórmulas de cálculo empregadas também são muito semelhantes.
Carga no plano perpendicular ao plano de solda:
Tensão de corte causada pela força axial F Z
em que:
F Z | força axial [N, lb]. | |
A | área de garganta do grupo de solda [mm 2 , pol 2 ]. |
Tensão de corte causada por momento de dobra M
em que:
Carregamento no plano de solda:
Tensão de corte causada pela força de corte F Y
em que:
F Y | força de corte [N, libras] | |
A | área de garganta do grupo de solda [mm 2 , pol 2 ] |
Tensão de corte causada pelo torque T
- componente x da tensão
- componente y da tensão
em que:
Tensão de corte total no ponto de solda investigado
em que:
*2. Cálculo de tensão comparativa * σ s
A tensão comparativa é determinada a partir das tensões parciais calculadas de acordo com a fórmula.
enquanto para o componente x de tensão que atua no ponto investigado da solda, perpendicular à direção da solda, é aplicada a fórmula α X = α 3. No caso oposto, α X = α 4. O mesmo se aplica ao componente y da tensão que atua perpendicularmente à direção da solda, ou seja, α Y = α 3 ou α Y = α 4.