Verifica singola saldatura

Marco93! · 27 Giugno 2023

In ufficio mi hanno chiesto di dimensionare a statica e a fatica una saldatura.

Quando l’ho vista stavo cadendo dalla sedia. Non c’è alcun modo di fare modifiche.

È in pratica una mensola di un cantilever (profilo a C) saldata solo superiormente. E saldata solo all’esterno. È caricata all’estremità da una forza Fz. La forza Fz avrà sempre direzione verso il basso.

Vi allego immagine su come calcolerei io le sollecitazioni sulla saldatura.

Cosa ne pensate?

Marco93! · 27 Giugno 2023

Aggiungo il mio punto di vista.

Quando salderanno, la saldatura, tirerà in alto il profilo a C non facendo appoggiare la parte sottostante del profilo. Quando si appoggerà il carico, la saldatura, si deformerà plasticamente fino a portare il appoggio la parte sottostante.

Quindi il calcolo riportato nel primo posto delle sigma orto è errato, al posto dell’altezza “h” ci va lo spessore del profilo a “c”.

meccanicamg · 28 Giugno 2023

Per prima cosa occorre stabilire con che norma e con che criterio si sta facendo la verifica. UNI CNR 10011 non esiste più da decenni. UNI EN ISO 1993-1-8 che è l'eurocodice 3 è invece valido e attivo. Alternativa NTC 2018.
Per prima cosa devi calcolare le reazioni alla saldatura.
Se applichi Fz in verticale verso il basso, otterrai all'unico cordone una sola forza verticale verso l'alto pari e opposta di Fz.
Siccome Fz è ad una distanza l genera momento e quindi genera una reazione orizzontale For=Fz•l/h.
Quindi poi applichi il metodo direzionale delle tensioni nella sezione di gola e fai la verifica statica.
Per quella dinamica devi trovare la figura corrispondente per determinare il ∆s e quindi calcolare la durata in cicli. Userai Miner nell'allegato 5.
In alternativa potrai usare la tensione di Hot Spot.
Qui
Qui

Hai qualche dato numerico così confrontiamo?

meccanicamg · 28 Giugno 2023

Un'altra discussione dove sono riportate le formule delle tensioni di gola è questa.

Con la notazione dell'ex UNI CNR 10011 cioè con le azioni nella sezione di gola ma ribaltate (UNI EN ISO 1993-1-8), abbiamo:

Valutando con un esempio similare:

Dove però l'area dei cordoni sarà la metà di quello sopra indicato in quanto c'è solo il cordone superiore.

meccanicamg · 29 Giugno 2023

Giusto per completezza ti allego tutte le reazioni secondo le sue normative.... così hai la versione completa. Ovviamente l'area cordoni è metà di quella indicata sotto.

Marco93! · 29 Giugno 2023

Perfetto grazie!

Io uso il metodo semplificato per la verifica statica anche se più cautelativo di solito.

Per quanto riguarda le verifiche a fatica mi riferisco a RECOMMENDATIONS FOR FATIGUE DESIGN OF WELDED JOINTS AND COMPONENTS della iiw che riprende eurocide della fatica.

In questo caso non avendo una saldatura sottostante mi chiedevo come trattare il problema. Ora ho visto che anche te prenderesti il riscontro compresso sottostante dato dai piatti. Spero di essermi spiegato.

Se posso chiederti un’altra cosa.
Se quel cordone fosse sollecitato a torsione come la tratteresti?
Nei libri ho visto distribuire la torsione sempre su due cordoni.

Io troverei tau parr =( Mt / Jp) r

Dove Mt è il momento torcente
Jp inerzia polare sezione rettangolare
r distanza tra baricentro della saldatura e punto da verificare, in questo caso L/2 dove L è la lunghezza della saldatura.

meccanicamg · 29 Giugno 2023

Se la trave fosse sollecitata a torsione, (non la saldatura) essa sarebbe sottoposta ad una specie di trazione.
Il metodo che hai indicato è corretto anche se in realtà sarebbe applicabile a sezioni circolari o chiuse che assomigliano quindi a un percorso chiuso. Devi calcolare il momento di inerzia del cordone di saldatura....e ovviamente non essendo simmetrico verrà quello che verrà. Il centro di applicazione del momento torcente è noto.... sarà la ripartizione degli sforzi che andranno su un cordone solo. Se il raggio tende a infinito, otterrai una trazione pura al cordone. Se comunque la distanza del centro di rotazione è almeno due ordini di grandezza potresti determinare sul cordone la componente di trazione come F=Mt/r.

meccanicamg · 29 Giugno 2023

Per la verifica a fatica occorre determinare la classe del giunto. Con quello calcolare il rapporto dei cicli. Quello è il capitolo. Chiaramente se viene fatto in modo completo hai una veridicità superiore.

Nicola Bizioli · 29 Giugno 2023

meccanicamg ha detto:
Giusto per completezza ti allego tutte le reazioni secondo le sue normative.... così hai la versione completa. Ovviamente l'area cordoni è metà di quella indicata sotto.
Visualizza allegato 68623

Non mi trovo con sen e cos, sono al contrario

Marco93! · 29 Giugno 2023

meccanicamg ha detto:
Se la trave fosse sollecitata a torsione, (non la saldatura) essa sarebbe sottoposta ad una specie di trazione.
Il metodo che hai indicato è corretto anche se in realtà sarebbe applicabile a sezioni circolari o chiuse che assomigliano quindi a un percorso chiuso. Devi calcolare il momento di inerzia del cordone di saldatura....e ovviamente non essendo simmetrico verrà quello che verrà. Il centro di applicazione del momento torcente è noto.... sarà la ripartizione degli sforzi che andranno su un cordone solo. Se il raggio tende a infinito, otterrai una trazione pura al cordone. Se comunque la distanza del centro di rotazione è almeno due ordini di grandezza potresti determinare sul cordone la componente di trazione come F=Mt/r.

Non mi torna molto quando parli di saldatura che lavora a trazione. Io vedo più delle tau parallele dovute alla torsione.

Allego conti della verifica della saldatura staticamente

meccanicamg · 29 Giugno 2023

La tensione tau parallela è la tensione sulla sezione di gola generata dalla trazione del cordone.
La trazione del cordone può essere causata da una forza diretta oppure da una torsione con grande distanza dal centro di rotazione.
Se usi UNI EN ISO 1993-1-8 con il metodo semplificato calcoli una resistenza del cordone che è una tau di taglio ma il cordone può assumere sforzi in tutte le direzioni.

Certamente che se il raggio è piccolo si fa un errore più grande.

meccanicamg · 30 Giugno 2023

Il confronto con un tubo diametro 150mm al quale è applicata una coppia di 2000Nm.
Abbiamo una tensione tau di 18MPa.

Se il cordone sul ferro a C è più corto, essendo uno solo, deve essere per forza che la tensione sia superiore.

Non sono sicuro che il tuo momento di inerzia polare sia giusto.

L'esempio che si riporta per l'analisi di una forza fuori centro che porta ad avere taglio e torsione viene analizzata così:

Da qui valutare le due tau.
Inoltre se la coppia è 2000Nm ad una distanza di 75mm genera una forza di 26'660N=27kN.

Così facendo abbiamo una tensione di 60MPa.

meccanicamg · 30 Giugno 2023

Ti riporto correttamente per S355 l'immagine sopra....che era per S235.

Come vedi il rapporto tensioni cordone singolo/tubo è di 60/18=3,3.
Questo lo si vede anche confrontando la lunghezza dei due cordoni....480/150.
Da qui si vede che più il cordone è lungo e più carico può portare. La famosa capacità al metro dell'eurocodice nel metodo semplificato.

Quindi devi determinare la forza sul tuo cordone singolo come:
[math]F=\frac{Mt}{y}[/math]
Sicuramente una buona analisi FEM ti potrà aiutare a risolvere l'enigma.

Per la resistenza a fatica devi vedere la parte 1993-1-9 dell'eurocodice. Troverai tante cose interessanti.

Nicola Bizioli · 30 Giugno 2023

meccanicamg ha detto:
Non sono sicuro che il tuo momento di inerzia polare sia giusto.

infatti per definizione l'inerzia polare è Ix+Iy.

Marco93! · 30 Giugno 2023

biz ha detto:
infatti per definizione l'inerzia polare è Ix+Iy.

Si è sbagliato, ho preso quello da manuale del shigney senza pensarci troppo. Posterò la foto del manuale.

meccanicamg · 1 Luglio 2023

biz ha detto:
Non mi trovo con sen e cos, sono al contrario

Osservando attentamente sembrano al contrario sì. Nel caso di 45⁰ per fortuna che il risultato non cambia.

brn · 4 Agosto 2026

Ciao meccanica stavo facendo un file excel per il calcolo delle saldature sul cordone. non ho capito il momento flettente sul cordone che hai messo nel tuo file excel come si scarica sul cordone. negli esempi di esercizi che vedo in giro i momenti vengono trasformati nelle forze agenti sul cordone.
grazie mille!!!

meccanicamg · 4 Agosto 2026

brn ha detto:
Ciao meccanica stavo facendo un file excel per il calcolo delle saldature sul cordone. non ho capito il momento flettente sul cordone che hai messo nel tuo file excel come si scarica sul cordone. negli esempi di esercizi che vedo in giro i momenti vengono trasformati nelle forze agenti sul cordone.
grazie mille!!!

Quando fai riferimento al mio foglio excel, visto che ne ho più di uno dovresti indicarmi cosa stai guardando.

Io penso che stai parlando di questo:

La tensione sigma perpendicolare ribaltata nella sezione di gola dovuta a Mf si calcola come Mf/(a•L²•Ncord/6)

brn · 4 Agosto 2026

si in effetti hai ragione dovevo specificare il foglio a cui mi stavo riferendo.
come mai un solo momento sul cordone? gli altri due momenti sugli altri assi?
posso chiederti se puoi postare uno screen del tuo foglio con tutti i carichi applicati? in maniera da poter fare un controllo su il foglio che sto facendo ( e magari aiutare altri che si vorranno cimentare nell'impresa in futuro).
Grazie mille!!!

meccanicamg · 5 Agosto 2026

brn ha detto:
si in effetti hai ragione dovevo specificare il foglio a cui mi stavo riferendo.
come mai un solo momento sul cordone? gli altri due momenti sugli altri assi?
posso chiederti se puoi postare uno screen del tuo foglio con tutti i carichi applicati? in maniera da poter fare un controllo su il foglio che sto facendo ( e magari aiutare altri che si vorranno cimentare nell'impresa in futuro).
Grazie mille!!!

I cordono se simmetrici puoi prendere e girare le forze sul triangolo. Se hai due momenti....beh ... speriamo non accada.

Ti allego un esempio con tutti i carichi.

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