meccanicamg
Utente Senior
- Professione: Mechanical engineer manager
- Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
- Regione: Lombardia
Affrontiamo il problema della verifica delle saldature secondo le norme vigenti. Abbiamo che staticamente dobbiamo usare EN ISO 1993-1-8 mentre per l'analisi a fatica dobbiamo usare EN ISO 1993-1-9.
Bene, allora riportiamo un esempio molto semplice: un giunto a T con cordoni laterali con una forza di trazione applicata di 500kN.
Materiale del giunto e del cordone d'angolo S355JR ex Fe510.
Da questo schema abbiamo due modi per calcolare staticamente la nostra saldatura:
- metodo semplificato: usando il valore di resistenza del cordone e confrontato alla richiesta di resistenza del'oggetto abbiamo un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.05
- metodo direzionale: usando le tensioni che si generano nella sezione di gola (non ribaltata) si ottiene un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.8
- giusto che ci siamo verifichiamo anche secondo NTC 2018 e vediamo un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.4.
Già qui, ci si chiede se i due metodi a norma sono realmente affidabili. Probabilmente il metodo semplificato, come tale è molto cautelativo a differenza del metodo direzionale che è completo e più realistico. Il metodo nazionale, fornisce un valore intermedio ai due a norma. Fatto sta che staticamente il nostro giunto saldato non si rompe.
Ora passiamo al discorso fatica e quindi qui occorre prendere EN ISO 1993-1-9 e le indicazioni del IIW (che è l'Istituto Internazionale di (W)Saldatura) e già qui ci rendiamo conto che la norma fa riferimento a qualcosa di molto aperto e discutibile.
Iniziamo a tenere presente che lo spessore delle lamiere è maggiore di 25 mm pertanto occorre tenere presente il coefficiente di correlazione spessore che nel nostro caso ks=0.8. Tenendo conto di parametri fissi per i calcoli dove il coefficiente valutazione danni lo prendiamo 1.25 e il moltiplicativo delle tensioni pari a 1 e facciamo che applichiamo un carico minimo di 0kN fino ai nostri 500kN e ripetiamo ciclicamente lo spettro di carico.
Secondo il metodo normale riportato nella norma, dopo aver preso la categoria corrispondente di giunzione, si potrebbe arrivare a 5.1e+04 cicli per ottenere un danno di 99.17%. Bene, allora uno dice: perfetto tutti quei cicli mi stanno bene e faccio l'applicazione per 1000 cicli meno e son apposto.
Poi, non contento andiamo avanti nella norma e scopriamo che esiste un metodo chiamato HOT SPOT STRESS dove occorre realizzare o un pezzo fisico da testare oppure un modello solido ad elementi finiti e verificare quello che succede.
Per prima cosa modelliamo il giunto in modo reale, cioè lasciando 2 mm di aria tra le due piastre affinchè sia solo il cordone di saldatura a reagire agli sforzi (cosa non possibile se le due piastre fossero a contatto globale unito).
Scegliamo di usare il metodo dell'estrapolazione quadratica non legata alla spessore, quindi decidiamo di realizzare, secondo indicazione del IIW una mesh che abbia il passo minore o uguale a 4 mm...bene via con la mesh solida 4 mm.
Il metodo prevede il prelievo della tensione principale PS1 cioè l'effetto della pura trazione a 4, 8 e 12 mm sul piatto in esame, partendo dal piede della saldatura a cordone.
Con questo metodo si scopre che per ottenere un danno del 99% posso realizzare solo 9.5e+03 cicli. Questo valore è parecchio inferiore al precedente ed è il valore limitante dell'applicazione. Però la norma non dice che occorre usare tutti i metodi di verifica e scegliere quello più conservativo.
Pertanto anche nel primo metodo di verifica a fatica sono obbligato a usare il secondo valore e ottengo così un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=5 mentre con il secondo metodo mi ritrovo con FSA=1.
Quindi il domandone è: con questa norma, come realmente si effettua la verifica statica+fatica? Che informazioni reali si hanno sulla verifica con il metodo Hot Spot?
Altra cosa che non ho ben capito è il discorso della ricottura di distensione. Secondo la norma è possibile sommare alla tensione effettiva di trazione il 60% del valore della minima tensione. Bello...peccato che un ciclo di carico che parte da zero .... il suo 60% vale zero. Non credo che una struttura ricotta e non ricotta si comporti uguale sotto carico da 0kN a 500kN.
Avete indicazioni?
Bene, allora riportiamo un esempio molto semplice: un giunto a T con cordoni laterali con una forza di trazione applicata di 500kN.
Materiale del giunto e del cordone d'angolo S355JR ex Fe510.
Da questo schema abbiamo due modi per calcolare staticamente la nostra saldatura:
- metodo semplificato: usando il valore di resistenza del cordone e confrontato alla richiesta di resistenza del'oggetto abbiamo un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.05
- metodo direzionale: usando le tensioni che si generano nella sezione di gola (non ribaltata) si ottiene un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.8
- giusto che ci siamo verifichiamo anche secondo NTC 2018 e vediamo un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=1.4.
Già qui, ci si chiede se i due metodi a norma sono realmente affidabili. Probabilmente il metodo semplificato, come tale è molto cautelativo a differenza del metodo direzionale che è completo e più realistico. Il metodo nazionale, fornisce un valore intermedio ai due a norma. Fatto sta che staticamente il nostro giunto saldato non si rompe.
Ora passiamo al discorso fatica e quindi qui occorre prendere EN ISO 1993-1-9 e le indicazioni del IIW (che è l'Istituto Internazionale di (W)Saldatura) e già qui ci rendiamo conto che la norma fa riferimento a qualcosa di molto aperto e discutibile.
Iniziamo a tenere presente che lo spessore delle lamiere è maggiore di 25 mm pertanto occorre tenere presente il coefficiente di correlazione spessore che nel nostro caso ks=0.8. Tenendo conto di parametri fissi per i calcoli dove il coefficiente valutazione danni lo prendiamo 1.25 e il moltiplicativo delle tensioni pari a 1 e facciamo che applichiamo un carico minimo di 0kN fino ai nostri 500kN e ripetiamo ciclicamente lo spettro di carico.
Secondo il metodo normale riportato nella norma, dopo aver preso la categoria corrispondente di giunzione, si potrebbe arrivare a 5.1e+04 cicli per ottenere un danno di 99.17%. Bene, allora uno dice: perfetto tutti quei cicli mi stanno bene e faccio l'applicazione per 1000 cicli meno e son apposto.
Poi, non contento andiamo avanti nella norma e scopriamo che esiste un metodo chiamato HOT SPOT STRESS dove occorre realizzare o un pezzo fisico da testare oppure un modello solido ad elementi finiti e verificare quello che succede.
Per prima cosa modelliamo il giunto in modo reale, cioè lasciando 2 mm di aria tra le due piastre affinchè sia solo il cordone di saldatura a reagire agli sforzi (cosa non possibile se le due piastre fossero a contatto globale unito).
Scegliamo di usare il metodo dell'estrapolazione quadratica non legata alla spessore, quindi decidiamo di realizzare, secondo indicazione del IIW una mesh che abbia il passo minore o uguale a 4 mm...bene via con la mesh solida 4 mm.
Il metodo prevede il prelievo della tensione principale PS1 cioè l'effetto della pura trazione a 4, 8 e 12 mm sul piatto in esame, partendo dal piede della saldatura a cordone.
Con questo metodo si scopre che per ottenere un danno del 99% posso realizzare solo 9.5e+03 cicli. Questo valore è parecchio inferiore al precedente ed è il valore limitante dell'applicazione. Però la norma non dice che occorre usare tutti i metodi di verifica e scegliere quello più conservativo.
Pertanto anche nel primo metodo di verifica a fatica sono obbligato a usare il secondo valore e ottengo così un fattore di sicurezza aggiuntivo FSA=5 mentre con il secondo metodo mi ritrovo con FSA=1.
Quindi il domandone è: con questa norma, come realmente si effettua la verifica statica+fatica? Che informazioni reali si hanno sulla verifica con il metodo Hot Spot?
Altra cosa che non ho ben capito è il discorso della ricottura di distensione. Secondo la norma è possibile sommare alla tensione effettiva di trazione il 60% del valore della minima tensione. Bello...peccato che un ciclo di carico che parte da zero .... il suo 60% vale zero. Non credo che una struttura ricotta e non ricotta si comporti uguale sotto carico da 0kN a 500kN.
Avete indicazioni?
