Calculadora de tensões em grupo de soldas

Como calcular a tensão em um grupo de soldas?

Quando a carga em uma ligação com vários cordões não passa pelo centroide do grupo de soldas, as soldas resistem à própria carga e ao momento de torção que ela produz. O método manual usual representa a solda como uma linha cuja largura é a espessura da garganta. A carga se distribui uniformemente pela área da garganta, e o momento produz uma tensão proporcional à distância ao centroide e perpendicular ao raio. As duas parcelas são somadas como vetores.

Fórmula

O cisalhamento direto é τ′ = F / A e o cisalhamento por torção é τ″ = M × r / J. A é a área da garganta, espessura da garganta × comprimento total, e J é o momento polar do grupo de soldas em relação ao centroide. Com a mesma garganta em todos os cordões, J = a × J_u. J_u depende apenas da geometria das linhas: (b + d)³ / 6 para um retângulo fechado e d (3b² + d²) / 6 para duas linhas paralelas.

Exemplo

Uma solda em todo o contorno de um quadrado de 50 × 50 mm tem filetes com perna de 5 mm, portanto a garganta é 0,707 × 5 = 3,535 mm. Uma carga vertical de 12 kN atua a 175 mm do centroide. A área da garganta é 3,535 × 200 = 707 mm² e o cisalhamento direto é 12.000 / 707 = 17,0 MPa. J_u = 100³ / 6 = 166.700 mm³ e J = 589.200 mm⁴. Em um vértice, cada componente da tensão de torção é 12.000 × 175 × 25 / 589.200 = 89,1 MPa. Nos vértices mais próximos da carga, a resultante é √(89,1² + (17,0 + 89,1)²) = 138,5 MPa. A calculadora abre com esse exemplo e o resultado coincide com a solução apresentada em Shigley.

Como usar a ferramenta

Insira cada cordão por seus pontos inicial e final e pela espessura da garganta, ou escolha uma disposição pronta. Informe a carga e um ponto de sua linha de ação. A ferramenta calcula a tensão em todas as extremidades, marca o ponto crítico no desenho e fornece a carga por unidade de comprimento (N/mm) nesse ponto. A carga linear é o valor necessário para escolher o tamanho da solda em uma tabela.

Limites

A ferramenta abrange apenas cargas no plano das soldas. Para momentos fora do plano que flexionam o grupo, o momento de inércia de área é calculado de outra forma. Compare a tensão com a resistência da solda fornecida pela sua norma. No método simplificado da EN 1993-1-8, esse limite tem a forma f_u / (√3 × β_w × γ_M2). Obtenha os coeficientes na norma. A resistência do metal de base, a qualidade da solda e a fadiga são avaliadas separadamente.