Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 1 / 14 KHB Sid 185 UTFORMNING AV SVETSFÖRBAND Undvik att svetsa tunt material mot tjockt UTFORMNING AV SEKTIONSÖVERGÅNGAR Acceptabelt vid statisk belastning KHB Sid 186 För utmattningsbelastade konstruktioner Minska anvisningsverkan TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 : 1 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 : 2
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 2 / 14 Placera svetsen rätt med hänsyn till kraftriktningen KHB Sid 187 Var noga med åtkomligheten KHB Sid 188 Svetspistol TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-09-14) SK2-6 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 2 (12-05-03) SK2-6 : 4
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 3 / 14 Undvik dragspänningar vinkelrätt plåttjockleken KHB Sid 188 Undvik dragspänningar vinkelrätt plåttjockleken KHB Sid 188 Risk för skiktbristning (lamellering) i den vänstra figuren. Konstruera helst enligt den högra. Risk för skiktbristning ökar vid: - Sämre materialkvalitet - Stora a-mått - Svetsning nära en fri plåtkant - Grova plåttjocklekar - Förhindrad krympning och inspända detaljer - Yttre dragspänningar i tjockleksriktningen TechStrat of Sweden AB REV 2 (12-05-03) SK2-6 :5 TechStrat of Sweden AB REV 2 (12-05-03) SK2-6 :6
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 4 / 14 Undvik dragspänningar vinkelrätt plåttjockleken KHB Sid 188 Undvik dragspänningar vinkelrätt plåttjockleken KHB Sid 188 Risk för skiktbristning kan minskas genom: - Att välja material med förbättrade egenskaper i tjockleksriktningen enligt SS-EN 10164 (s.k. Z-stål) - Konstruktiva åtgärder - Fördela lasten på en så stor yta som möjligt genom att svetsa mellanlager enligt figuren (Buttring) Risk för skiktbristning kan minskas genom: - Att undvika att svetsa nära fri kant - Utökad provning (ultraljud) - Förvärmning (minst 100 ºC) TechStrat of Sweden AB REV 2 (12-05-03) SK2-6 :7 TechStrat of Sweden AB REV 2 (12-05-03) SK2-6 :8
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 5 / 14 UNDVIK KORSANDE SVETSAR KONSTRUERA TILLVERKNINGS- ANPASSAT - Spara material, detaljer och kostnad Inte så Utan så - Minska toleransberoendet Inte så Utan så TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 : 9 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :10
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 6 / 14 - Undvik svetsanhopning KHB Sid 191 SVETSADE FYRKANTSPROFILER Inte så Utan så - Reducera krympspänningarna Inte så Utan så TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :11 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :12
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 7 / 14 KHB Sid 192 KHB Sid 193 Anslutning mellan valsade fyrkantsprofiler Anslutning med direkt kraftöverföring mellan strävorna och med påsvetsad plåt Anslutning utan direkt kraftöverföring mellan strävorna Diagonaler 30 30 30 Underliggare TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :13 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :14
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 8 / 14 KHB Sid 194 Stumsvetsat hörn utan och med förstärkning Anslutning av strävor till profiler och knutplåtar KHB Sid 194 Anslutningarna är främst avsedda att ta upp krafter i pilarnas riktning. visar kraftriktning vinkelrät mot papperet. TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :15 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :16
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 9 / 14 KHB Sid 195 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :17 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :18
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 10 / 14 AVSTYVNINGAR I HÖRN a) Den bästa lösningen uppnås om urskärningen utformas som en tredjedelsbåge eller en utdragen båge. Båda dessa utformningar ger två elastiska tungor som ger ett gynnsamt kraftflöde vid svetsning runt urskärningens hörn. Slipning som bild e) visar görs för att få mjuk anslutning. b) KHB Sid 196 FÖRSTÄRKNING AV LIVURTAG VID BÖJBELASTNING B B - B KHB Sid 198 c) d) B e) TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :19 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :20
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 11 / 14 Alternativ förstärkning av livurtag C KHB Sid 198 C - C Används vid ringa krav KHB Sid 199 ANSLUTNING MOT AXLAR OCH NAV Anv. vid måttl. krav C Förstärkning av livurtag då stor vridstyvhet önskas D Används vid måttliga krav Används vid höga krav Används vid ringa eller måttliga krav D TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :21 TechStrat of Sweden AB REV 2 (08-03-18) SK2-6 :22
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 12 / 14 KHB Sid 200 ANSLUTNING MOT AXLAR OCH NAV PÅLÄGGSPLÅTAR KHB Sid 197 Anslutning av fena mot axel / nav b a 0,55 h h:b = 1:1 eller flackare TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :23 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :24
Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 13 / 14 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :25 TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :26
TechStrat of Sweden AB REV 1 (07-03-15) SK2-6 :27 Kapitel 6 Utformning av svetsförband sidan 14 / 14
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 1 / 10 NORMER SOM KAN VARA INTRESSANTA Boverkets handbok om Stålkonstruktioner (BSK07) Lyftkranar- Dimensionering, SS-EN 13001-1,2,3:2004 Stålkonstruktioner-dimensionering Eurocode 3, Del 1-10: 1995-2012 Aluminiumkonstruktioner Eurocode 9, Del 1-2: 1999-2000 Klassningssällskapens regler ASME BS 7608:1993 SS-EN 13445, Tryckkärl, Del 1-3, 2002 2006 SS-EN 13480, Rörledningar, Del 1-3, 2002-2005 KHB sid 76 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 1 EURO-CODE Ny europeisk byggnorm, som kom ut hösten 2006 - våren 2007. Gäller som byggstandard fr.o.m. 2007 Måste tillämpas från och med 2011. EN 1990 Grundläggande dimensioneringsregler för bärverk EN 1991 (EC1) Laster på bärverk EN 1992 (EC2) Dim. av Betongkonstruktioner EN 1993 (EC3) Dim. av Stålkonstruktioner EN 1994 (EC4) Dim. av Samverkanskonstr. i Stål och Betong EN 1995 (EC5) Dim. av Träkonstruktioner EN 1996 (EC6) Dim. av Murverkskonstr. EN 1997 (EC7) Dim. av Geokonstruktioner EN 1998 (EC8) Jordbävningsdimensionering EN 1999 (EC9) Dim. av Aluminiumkonstr. SS EN 1990 TechStrat of Sweden AB REV 3 (11-04-27) SK2-7 : 2 1
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 2 / 10 EURO-CODE Bestämmelserna är indelade på följande sätt: SS EN 1990 SS-EN 1993 (EURO-CODE 3): SS EN 1993 EN 1990 EN 1991 Grundläggande dimensioneringsregler Lastförutsättningar EC3 är indelad på följande sätt: 1993-1-(1-12) Allmänt 1993-2:2006 (Broar) EN 1992 EN 1993 EN 1994 EN 1995 EN 1996 EN 1999 EN 1997 EN 1998 Dimensionering, Konstruktion och Detaljutformning Geotekniskt eller seismiskt belastade konstruktioner 1993-3-1:2006 ( Torn och master ) 1993-3-2:2006 ( Skorstenar ) 1993-4-1:2007 ( Silos ) 1993-4-2:2007 ( Cisterner ) 1993-4-3:2007 ( Rörledningar ) 1993-5:2007 ( Pålar och spont ) 1993-6:2007 ( Kranbanor ) TechStrat of Sweden AB REV 3 (11-04-27) SK2-7 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 3 (11-04-27) SK2-7 : 4 2
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 3 / 10 Indelning av SS EN 1993-1: 1993-1-1:2006 Allmänna regler 1993-1-2:2006 Brandteknisk dim. 1993-1-3:2006 Kallformade profiler 1993-1-4:2006 Rostfria stål 1993-1-5:2006 Plåtbalkar 1993-1-6:2007 Skal 1993-1-7:2007 Plana plåtkonstr. med transversell last 1993-1-8:2005 Knutpunkter/förband 1993-1-9:2005 Utmattning 1993-1-10:2005 Seghet SS EN 1993 1993-1-11:2006 Dragbelastade komp. 1993-1-12:2007 Höghållfast material DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI GRÄNSTILLSTÅND: Brottgränstillstånd: Rör konstruktionens och människors säkerhet. Exempel: Förlorad jämvikt (Maskin som välter) Brott p.g.a. instabilitet (Knäckning, buckling, vippning) Konstruktionen blir en mekanism Materialbrott (Statisk överbelastning) Tidsberoende brott (Utmattning, krypning, mm) Sprödbrott Kap 7.3 TechStrat of Sweden AB REV 3 (11-04-27) SK2-7 : 5 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 6 3
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 4 / 10 DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI GRÄNSTILLSTÅND: Bruksgränstillstånd: Rör konstruktionens funktion och människors välbefinnande. Exempel: Obehagliga egensvängningar Deformationer som begränsar konstruktionens funktion. Deformationer som kan upplevas stötande. Kap 7.3 DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI GRÄNSTILLSTÅND: Både Gränslast- och Bruksgränstillstånd skall utredas. Kap 7.3 I den här kursen behandlas dock enbart gränslasttillstånd. TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 7 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 8 4
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 5 / 10 DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI OBSERVERA: Den här kursen utnyttjar Eurocodes, men följer inte alla dess anvisningar fullt ut. Kap 7.3 Är kravet att konstruktionen måste uppfylla alla Eurocodes anvisningar och krav bör standarden utnyttjas helt och fullt vid hållfasthetsanalyserna. DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI SÄKERHETSFAKTORER: Kan läggas på: materialet ( M ), lasterna ( F ) eller beroende på vilken konsekvens ett brott skulle få. ( n ) Den mest ekonomiska dimensioneringen erhålls om säkerhetsfaktorerna delas upp. Kap 7.3 Säkerhetsfaktorerna ( ) brukar kallas partialkoefficienter och metoden kallas PARTIALKOEFFICIENTMETODEN TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 9 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 10 5
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 6 / 10 DIMENSIONERINGS- PRINCIPER, SÄKERHETSFILOSOFI PARTIALKOEFFICIENTER: Kap 7.3 Materialfaktor ( M ) (Beroende på osäkerhet i materialvärden, dimensionstoleranser, m.m.) Vanligen M0 =1,0 Dragna komponenter (EC3): M2 =1,25 För förband enl. EC3: M2 =1,25 Lastfaktor ( F ) (Beroende på osäkerhet i lasten) F = 1,0 1,5 Haverikonsekvens ( n ) Mindre allvarligt n =1,0 Allvarligt n =1,1 Mycket allvarligt n =1,2 SAMMANFATTNING: 1. Permanenta laster påförs. 2. Man studerar EN variabel last (med full lastpåverkan) i taget. 3. Övriga variabla laster multipliceras med ψ, vilket är en reduktionsfaktor beroende på hur stor sannolikhet det är att flera variabla laster inträffar samtidigt. Kap 7.3 FLERA LASTER SAMTIDIGT TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 11 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 12 6
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 7 / 10 FLERA LASTER SAMTIDIGT EXEMPEL : En bakaxelkåpa till ett tungt fordon skall dimensioneras. V = STATISK Vertikalkraft B = Maximal Bromskraft S = Maximal Sidokraft S V B Kap 7.3 Följande rena maxlastfall är aktuella: LF0: Permanent last utgörs av det statiska hjultrycket V LF1: Enbart kraft på grund av vertikal acceleration av 15 m/s 2, ( 1,5 V ). Ganska osäkert uppskattat Lastfaktor γ F1 = 1,2. Reduktionsfaktor vid flera laster: Ψ 0,1 = 0,5 Kap 7.3 LF2: Enbart kraft på grund av en sidoacceleration 6 m/s 2, ( S = 0,6 V ). Osäkert uppskattat Lastfaktor γ F2 = 1,4. Reduktionsfaktor vid flera laster: Ψ 0,2 = 0,33 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 13 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 14 7
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 8 / 10 Kap 7.3 Kap 7.3 LF3: Enbart kraft på grund av maximalt bromsmoment 8 m/s 2, ( B = 0,8 V ). Väldefinierat lastfall, eftersom man med god noggrannhet kan beräkna det maximala bromsmomentet. Lastfaktor γ F3 = 1,1. Reduktionsfaktor vid flera laster: Ψ 0,3 = 0,5 Till dessa lastfall skall alltid det statiska hjultrycket V adderas. Dessutom tillkommer lastöverläggning i längsled vid bromsning och i tvärsled vid sidoacc. HAVERIKONSEKVENS: Konsekvensen av ett haveri vid bromsning bedöms som mycket allvarlig ( γ n = 1,2 ), medan det inte anses fullt så allvarligt vid lastfallet sidoacceleration, eftersom erfarenheterna visar, att maximal sidokraft uppträder vid körning mot t.ex. trottoarkanter och dylikt. Fordonet framförs då normalt med låg fart när höga sidoaccelerationer uppträder, d.v.s. γ n = 1,1. Konsekvensen av ett haveri vid fallet maximal vertikalacceleration anses som mycket allvarlig, varför γ n = 1,2. TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 15 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 16 8
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 9 / 10 Följande Kombinationslastfall är tänkbara: LC1: Huvudlast vertikal acceleration 15 m/s 2, ( 1,5 V, γ F1 = 1,2 ). Övriga laster reducerade med sina respektive Ψ 0,i värden. Resultat: Vertikalkrafter : V + γ F1 1,5 V = = V + 1,2 1,5 V = 2,8 V Kap 7.3 Sidokrafter: S = 0,6 V γ F2 Ψ 0,2 = 0,6 V 1,4 0,33 = = 0,277 V Bromskrafter: B = 0,8 V γ F3 Ψ 0,3 = 0,8 V 1,1 0,5 = = 0,44 V LC2: Huvudlast sidoacceleration 6 m/s 2, ( S = 0,6 V, γ F2 = 1,4 ). Övriga laster reducerade med sina respektive Ψ 0,i värden. Resultat: Kap 7.3 Vertikalkrafter : V + 1,5 V γ F1 Ψ 0,1 = = V + 1,5 V 1,2 0,5 = 1,9 V ( V inkl. lastöverläggning i sidled ) Sidkrafter: S = 0,6 V γ F2 = 0,6 V 1,4 = 0,84 V ( V inkl. lastöverläggning i sidled ) Bromskrafter: B = 0,8 V γ F3 Ψ 0,3 = 0,8 V 1,1 0,5 = =0,44 V ( V inkl. lastöverläggning i sidled ) I detta kombinationslastfall är γ n = 1,2 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 17 I detta kombinationslastfall är γ n = 1,1 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 18 9
Kapitel 7 Dimensioneringsfilosofi sida 10 / 10 Kap 7.3 Kap 7.3 LC3: Huvudlast Maximal bromskraft 8 m/s 2, ( B = 0,8 V, γ F2 = 1,1 ). Övriga laster reducerade med sina respektive Ψ 0,i värden. PRAKTISK BERÄKNINGSGÅNG Resultat: Vertikalkrafter : V + 1,5 V γ F1 Ψ 0,1 = 1,9 V ( V inkl. lastöverläggning i längsled ) Sidokrafter: S = 0,6 V γ F2 Ψ 0,2 = 0,6 V 1,4 0,33 = =0,227 V ( V inkl. lastöverläggning i längsled ) Bromskrafter: B = 0,8 V γ F3 = 0,8 V 1,1 = 0,88 V ( V inkl. lastöverläggning i längsled ) I detta kombinationslastfall är γ n = 1,2 Naturligtvis måste bakaxelkåpan även kontrolleras mot utmattning, vilket dock inte behandlas här. Bestäm karaktäristiska hållfasthetsvärden Bestäm dimensionerande hållfasthetsvärden. Ex: f yd = f y / γ M γ n Beräkna dimensionerande bärförmåga ( R d ) Bestäm karaktäristiska lastvärden E 1, E 2, Bestäm dimensionerande lasteffekt. Ex.: E d = E 1 γ F1 + ψ 0,2 E 2 γ F2 Krav: R d E d TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 19 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-7 : 20 10
Kapitel 8 Val av svetsklass sidan 1 / 4 KHB sid 79 SVETSKLASSER UTDRAG UR SS-ISO5817 Svetsklasser enligt SS EN ISO 5817:2007 Följande svetsklasser finns: B C D Standarden anger hur stora felaktigheter respektive svetsklass får uppvisa, både när det gäller yttre och inre felaktigheter. TechStrat of Sweden AB REV 3 (13-01-03) SK2-8 : 1 TechStrat of Sweden AB REV 2 (11-04-29) SK2-8 : 2 1
Kapitel 8 Val av svetsklass sidan 2 / 4 KHB sid 79 UTDRAG UR SS-ISO 5817 FUNKTIONSINDELNING AV SVETSFÖRBAND Obelastade svetsförband Statiskt belastade svetsförband Utmattningsbelastade svetsförband TUMREGEL: - Är spänningsvidden < 25 MPa kan man anse att förbandet är obelastat. - Är antalet lastcykler < 10 3 räcker en statisk kontroll av förbandet. TechStrat of Sweden AB REV 2 (11-04-29) SK2-8 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 2 (11-04-29) SK2-8 : 4 2
Kapitel 8 Val av svetsklass sidan 3 / 4 FÖRSLAG TILL VAL AV SVETSKLASS KHB sid 80 START Föreskriver tilllämplig produktstandard viss svetsklass KHB sid 82 FLÖDESSCHEMA FÖR VAL AV SVETSKLASS Ja Välj den svetsklass produktstandarden föreskriver Funktion Obelastad Statisk belastning Utmattning, risk för sprödbrott Svetsklass D D C B Nej Kraftöverförande svets eller svets mot kraftöverförande del Nej Ja Utmattningsbelastning Nej Ja Välj B Välj D Risk för sprödbrott Ja Nej Med utnyttjandegrad menas förhållandet mellan lastpåverkan och kapacitet Utnyttjandegrad > 0,5 Ja Välj C Nej Välj D TechStrat of Sweden AB REV 3 (12-05-02) SK2-8 : 5 TechStrat of Sweden AB REV 3 (12-05-02) SK2-8 : 6 3
Kapitel 8 Val av svetsklass sidan 4 / 4 KHB sid 81 EXEMPEL PÅ SVETS MOT KRAFTÖVERFÖRANDE DEL TechStrat of Sweden AB REV 2 (11-04-29) SK2-8 : 7 4
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 1 / 6 SPÄNNINGSBERÄKNING I SVETSFÖRBAND Vi vet att egenspänningar,sprickor, slagg, föroreningar, materialomvandlingar uppkommer efter svetsning. Kap 7.6 Kap 7.6 BERÄKNINGSSNITT STUM- OCH T-SVETS Helt genomsvetsade stumsvetsar kontrolleras i ett snitt genom grundmaterialet vid sidan av svetsen ( A ). Delvis genomsvetsade stumsvetsar kontrolleras även genom snitt B. Hänsyn till dessa effekter behöver normalt ej tas. UNDANTAG: - Dim. mot instabilitet, ex. vis knäckning, buckling, vippning. Ett T-svetsförband som inte är genomsvetsat skall dimensioneras som ett kälsvetsförband. TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 1 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 2 1
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 2 / 6 BERÄKNINGSSNITT KÄLSVETS Beräkningssnitt et al eff skall undersökas. Kap 7.6 Den effektiva svetslängden l = L 2a om ändkratrar inte kan undvikas Kap 7.6 Spänningarna kan enligt EC3 anses jämnt fördelade över längden l eff om: a l eff l eff 30 mm l eff 6 a a 3 mm Reduktion av hållfastheten om l eff > 150 a (se kapitel 10) TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 4 2
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 3 / 6 Kap 7.6 NOMINELLT a-mått Nominellt a-mått är höjden i den största triangel som kan inskrivas mellan fogytorna och svetsens toppyta. Kap 7.6 INTRÄNGNINGSDJUP Om man genom preliminära prov kan visa att inträngningsdjupet alltid innehålls, kan man addera detta till svetsens yttre a-mått. Mycket svetsgods kan sparas på så sätt. a a a a a TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 5 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 6 3
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 4 / 6 Kap 7.6 Krav vid intermittent svets: Minsta plåttjocklek 4 mm. Minsta svetsklass enligt EN 25817: C. Risken för skiktbristning skall undersökas. Ref EN 1993-1-10. Vinkel mellan plåtar normalt 60 α 120 grader för kälsvetsar. Vid α < 60 => svetsen behandlas som delvis genomsvetsad stumsvets. Använd inte intermittent svets vid korrosionsrisk. Alltid svets i början och slutet av anslutande delar vid intermittent svets. TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-9 : 7 Svetslängder: L w och L we 0,75 b eller 0,75 b 1 Dragbelastade delar: L 1 16 t och 16 t 1 och 200 mm Tryck- och skjuvbelastade delar: L 2 12 t och 12 t 2 och b/4, 200 mm TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-9 : 8 4
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 5 / 6 Kälsvets runtom i hål (fönstersvets): Pluggsvets (slitssvets) cirkulära eller avlånga : Ø D Får användas endast för att överföra skjuvspänningar (eller för att förhindra buckling). D 4 t. a Avlånga hål avslutas med halvcirklar (utom när hålet når ut till den sammanfogade delens kant). Får användas endast för att - överföra skjuvspänningar - förhindra buckling - förbinda hopbyggda delar D t + 8 mm Svetsens tjocklek (djup) - lika med t om t 16 mm. - minst halva t vid t > 16 mm, dock minst 16 mm. TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-9 : 9 TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-9 : 10 5
Kapitel 9 Beräkning av svetsförband sidan 6 / 6 Svetsning nära kallformningszoner: 5 t 5 t r t Får utföras inom området 5 t om ett av följande uppfylls: - zonen är normaliserad före svetsning - r/t-förhållandet uppfyller kraven : r/t Töjning p.g.a. kallformning (%) Statisk last Utmattning Max tjocklek t (mm) 25 2 alla alla 10 5 alla 16 3,0 14 24 12 2,0 20 12 10 1,5 25 8 8 1,0 33 4 4 TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-9 : 11 6
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 1 / 12 DIMENSIONERING MOT STATISKA LASTER Kap 8 DIMENSIONERANDE HÅLLFASTHETSVÄRDEN Allmänt gäller: Utgående från bruttoarean (A gr ) f yk f yd M0 Kap 8.1 Utgående från nettoarean (A net ) 0,9 f f = γ ud M2 uk Lägsta värdet av f yd och f ud skall väljas som dimensioneringsvärde TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 1 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 2
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 2 / 12 DIMENSIONERANDE HÅLLFASTHETSVÄRDEN Materialfaktorn: γ M0 = 1,0 om materialets sträckgräns begränsar bärförmågan. γ M1 = 1,0 om instabilitet begränsar bärförmågan. γ M2 = 1,25 för tvärsnitt under ren dragning och vid dimensionering av förband. Kap 8.1 Vid flera samverkande spänningar: DIMENSIONERING AV SMÄLTSVETSFÖRBAND Grundregel: Svetsgodset skall matcha eller övermatcha grundmaterialet. Kap 8.1 = Svetsgodsets sträckgräns, brottgräns, brottförlängning och minsta Charpy V-slagseghet skall vara minst lika bra som hos grundmaterialet Vid material upp till S460 skall alltid övermatchande elektroder användas. 2 2 2 x,ed z,ed x,ed z,ed x,ed æ ö æ ö æ ö æ ö æ ö s s s s t + - + 3 1,0 ç f ç f ç f ç f ç f è yd ø è yd ø è yd ø è yd ø è yd ø TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 4
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 3 / 12 DIMENSIONERING AV SMÄLTSVETSFÖRBAND Vid material över S460 kan undermatchande elektroder utnyttjas. Vid undermatchande elektroder sätts svetsfogens karaktäristiska hållfasthet ( f wuk ) lika med elektrodmaterialets hållfasthet (f euk ). f wuk = f euk Kap 8.1 PRINCIPER FÖR DIMENSIONERINGEN Vid analys av svetsförband räcker det att beräkna kapaciteten utgående från f uk (brottgränsen) Genomplasticerade tvärsnitt kan accepteras för statiskt belastade förband Gör svetsförbanden så enkla som möjligt för att säkerställa en god deformationsförmåga Kap 8.1 Utmattningsbelastade förband kontrolleras mot maxlaster enligt elasticitetsteori, även om gränsvärdet för hållfastheten utgår från materialets brottgräns TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 5 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 6
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 4 / 12 Kap 8.2 Kap 8.2 STUMSVETSFÖRBAND Normalspänningar vinkelrätt mot stumsvetsen och skjuvspänningar i svetsen: STUMSVETSFÖRBAND Krav för att ett T-svetsförband skall kunna anses vara jämstarkt med grundmaterialet: Ett fullt genomsvetsat stumsvetsförband kan anses som jämstarkt med det svagaste grundmaterialet i förbandet. Uppfylls inte kraven skall förbandet dimensioneras som ett kälsvetsförband. TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 7 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 8
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 5 / 12 Kap 8.2 Kap 8.3 STUMSVETSFÖRBAND Vid enbart statiskt belastade konstruktioner behöver man inte ta hänsyn till s. KÄLSVETSFÖRBAND Beräkningssnittet går genom kälsvetsens a-mått och dess area är A w = åa eff där l eff är svetsens längd minskad med eventuella ändkratrar. En ändkrater kan anses vara lika lång som svetsens a-mått. Vid utmattningsbelastade strukturer måste man däremot ta hänsyn till s. TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 9 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 10
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 6 / 12 Kap 8.3 Kap 8.3 KÄLSVETSFÖRBAND Följande spänningskomponenter finns i en kälsvets: KÄLSVETSFÖRBAND s^ s t^ t normalspänning vinkelrätt mot beräkningssnittet normalspänning parallellt med svetsens längsriktning skjuvspänning vinkelrätt mot beräkningssnittet skjuvspänning parallellt med svetsens längsriktning TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 11 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 12
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 7 / 12 Kap 8.3 Kap 8.3 KÄLSVETSFÖRBAND KÄLSVETSFÖRBAND a α Svetsens längd = l sv F - OBS: En kälsvets tvärsnittsarea skall antas vara koncentrerad till kälsvetsens rot ( enl. EC3 )!! BETRAKTA EN AV SVETSARNA: (σ sv = F/al) F F sin cos a a - Man kan bortse från spänningskomponenten vid dimensionering mot statiska laster. - Kälsvetsförbandets kapacitet bestäms ur: f 3 2 2 2 wuk w M2 och även: 0,9 f wuk / M2 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 13 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 14
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 8 / 12 KÄLSVETSFÖRBAND - f wuk = Svetsförbandets karaktäristiska brottgräns ( grundmaterialets, f uk, vid övermatchande) och svetsgodsets, f euk, vid undermatchande elektroder). - Partialkoefficienten för svetsförband γ M2 = 1,25 - Korrektionsfaktorn β w beror på materialets hållfasthet och Kap 8.3 F PLUGG- och SLITSSVETSAR Rd Aw f = 3 β γ w wuk M2 A w = Hålets / slitsens tvärsnittsyta. Kap 8.4 Material β w S235 0,8 S275 0,85 S355 0,9 S420 1,0 S460 1,0 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 15 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 16
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 9 / 12 PUNKTSVETSAR 1. Skjuvbrott i svetslinsen F Rd 2 π d f = 4 3 γ uk M2 Kap 8.5 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING Referens: EN 1993-1-10:2005/AC2009 Kap 8.6 Dimensionering av stålkonstruktioner Seghet och egenskaper i tjockleksriktningen. 2. Hålkantbrott F Rd π dtf = γ M2 uk f uk = karaktäristiska brottgränsen för det sämsta av grundmaterialen t = den tunnaste plåtens tjocklek Risk för skiktbristning d = linsdiameter ( c:a 5 t ) TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 17 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 18
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 10 / 12 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING Man kan beställa materialet med förbättrade egenskaper i tjockledsriktningen, s.k. Z-stål. Det finns tre klasser: Z15, Z25 och Z35. Siffran anger hur stor areareduktionen (i %) i provstaven minst skall vara innan brott sker. Exempel på beteckning: SS-EN 10025-3-355N + SS-EN 10164 -Z35 Kortform: S355N + Z35 Kap 8.6 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING Val av Z-värde kan ske enligt tabellen: Värde på Z Ed enligt EN 1993-1-10 Krav på Z Rd, uttryckt i Z- värden enligt EN 10164 Z Ed 10-10 < Z Ed 20 Z 15 20 < Z Ed 30 Z 25 30 < Z Ed Z 35 Z Ed erhålls genom att summera alla Z-värde (Z a Z e ) enligt följande sidor. Z Ed = Z a + Z b + Z c + Z d + Z e Kap 8.6 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 19 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 20
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 11 / 12 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING a) Inverkan av svetsens storlek: Effektivt svetshöjd a eff mm a-mått mm Z a a eff 7 < 5 0 7 < a eff 10 5-7 3 10 < a eff 20 8-14 6 20 < a eff 30 15-21 9 30 < a eff 40 22-28 12 40 < a eff 50 29-35 15 50 < a eff > 35 15 Kap 8.6 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING b) Inverkan av form och läge i T-svets- och hörnsvetsförband: Kap 8.6 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 21 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 22
Kapitel 10 Dimensionering mot statiska laster sidan 12 / 12 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING c) Inverkan av grundmaterialets tjocklek: Plåttjocklek (mm) Z c Plåttjocklek (mm) t 10 2 40 < t 50 10 10 < t 20 4 50 < t 60 12 20 < t 30 6 60 < t 70 15 30 < t 40 8 70 < t 15 Om det inte förekommer några dragkrafter i plåtens tjockleksriktning, så kan värdena i tabellen halveras. Z c Kap 8.6 KONTROLL MOT SKIKTBRISTNING d) Inverkan av förhindrad krympning: Fri krympning möjlig: Z d = 0 Begränsad fri krympning: Z d = 3 Fri krympning inte möjlig: Z d = 5 e) Inverkan av förvärmning: Förvärmning T > 100 ºC: Z e = -8 Annars: Z e = 0 Kap 8.6 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 23 TechStrat of Sweden AB REV 4 (13-01-03) SK2-10 : 24
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 1 / 6 Kap 8.7 Kap 8.7 Exempel 1 Bestäm a-måtten för kälsvetsarna till dragstången. F k = 250 kn KRAV: f 3 2 2 2 wuk w M2 Material: S275JR (f uk =410 N/mm 2 ) Elektroder: SS-EN ISO 2560 E42 4 (f euk =500-640 N/mm 2 ) a 0,9 f w wuk M2 Följande partialkoefficienter är givna: Materialegenskaper: M0 = 1,0 M2 = 1,25 Lastfaktor: F = 1,0 Haverikonsekvens: n = 1,1 α sv F Antag a = 6 mm Effektiv svetslängd med avdrag för ändkratrar är då eff = (100-2 6) = 88 mm TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 1 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 2
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 2 / 6 Kap 8.7 Kap 8.7 Lösning: Första ekvationen ger att σ ^ = τ ^ Snitta upp svetsarna genom a-måtten: Detta insatt i den andra ger: σ^ 4 a eff = F 2 Dimensioneringsvärden erhålls genom att ta hänsyn till γ F och γ n. Kraftjämvikt i vertikal- och horisontalled: σ^ τ^ : a eff - a eff = 0 2 2 σ^ τ^ : 2 ( a eff + a eff ) = F 2 2 σ ^d 2 F γ γ F γ γ = τ^d = = 4a 2 2 a ^k F n ^k F n eff Med insatta värden: 2 250000 1,0 1,1 σ^d = τ^d = = 184 N / mm 4688 eff 2 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 3 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 4
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 3 / 6 Kontroll med: τ = 0 d f wuk = 410 N/mm 2 (övermatchande elektroder) Kontroll 1: ( ^ ) β w = 0,85 γ M2 = 1,25 2 2 2 2 2 ^d+ d+ d = = σ 3 τ τ 4184 368N/mm vilket är mindre än tillåtet: fuk 410 2 = = 385 N / mm. O.K. β γ 0,85 1,25 w M2 Godkänt Kap 8.7 Kontroll 2: σ ^ d = 184 N / mm vilket är mindre än tillåtet: 0,9 fwuk 0,9 410 2 = = 295 N / mm. γ 1, 25 M2 2 O.K. Godkänt. Båda villkoren är uppfyllda, och förbandet kan godkännas om svetsarnas a-mått är 6 mm. Enligt EC3 skall även följande villkor vara uppfyllda: l eff 30 mm l eff 6 a Även detta villkor är uppfyllt. Kap 8.7 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 5 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 6
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 4 / 6 Kap 8.7 Svar: Svetsarna kan läggas med a-mått 6 mm. Tumregel: En dubbelsidig kälsvets med a-måttet 0,6 t a 0,7 t Övningsuppgift 1 Kälsvetsat reaktionsstag i bakhjulsupphängningen till en lastbil. Dimensionering mot maximala krafter (utmattningsdimensionering utförs senare). Hur stor kraft (F) kan svetsförbandet maximalt överföra? Grundmaterial: SS EN 10025 S355J0 Belagd elektrod: EN 499 E42 3 Svetsklass: C enligt SS - EN ISO 5817 Säkerhetsresonemang: Eftersom konsekvensen av ett haveri bedömts som mycket stor väljs γ n = 1,2 Vi känner till storleken på de maximala lasterna relativt bra: γ F = 1,1 där t = anslutande plåts tjocklek, är jämstark med grundmaterialet. a5 C Rör ϕ60 x 5 TechStrat of Sweden AB REV 5 (13-01-03) SK2-11 : 7 TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-11 : 8
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 5 / 6 Övningsuppgift 2 Kälsvetsad infästningsplåt med sammansatta laster. Bestäm lastkapaciteten, P k, för den dubbla kälsvetsen i figuren nedan. Dimensionering mot maximala krafter (utmattningsdimensionering utförs senare). Grundmaterial: SS EN 10025-6:2004 S550QL Belagd elektrod: EN 499 E42 3 Konsekvensen av ett haveri är liten. ( γ n = 1,0 ) Vi känner storleken på de maximala lasterna mycket bra. ( γ F = 1,0 ) PL 10x100x200 LÖSNING EXEMPEL 2 Grundmaterial SS-EN 10025-6:2004 S550QL, med karakteristisk brottgräns f uk = 640 N/mm 2 (KHB sid 24) Elektrodmaterial SS-EN 499-E42 3, med karakteristisk brottgräns f euk = 500 N/mm 2 (undermatchande) (KHB sid 32) Eftersom konsekvensen av haveri är liten väljer vi γ n = 1,0 (KHB sid 77) Eftersom vi känner lastens värde väl sätter vi γ F = 1,0 (KHB sid 76) Beräkningen utförs i följande markerade, typiska steg: : Svetsens karakteristiska brottgräns (underrmatchande elektroder): f wuk = f euk = 500 N/mm 2 : Krav enligt ekvation 8:5 och 8:6 i det kompletterande kapitel : 200 a4 a4 C f 3 2 2 2 wuk w M2 0,9 f w wuk M2 ekv. 8:5 ekv. 8:6 β w =1,0 (S550) ; γ M2 = 1,25 ger att 50 500 2 3 2 2 400 N / mm 2 (Krav 1) 11,25 P 0,9 500 11,25 2 360 N / mm (Krav 2) TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-11 : 9 TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-11 : 10
Kapitel 11 Exempel Statiska belastningar sidan 6 / 6 : Beräkningssnitt: a = 4 mm l eff = 200-2 a = 192 mm (avdrag för ändkratrar) Dela upp σ sv i komponenterna σ och τ enligt figuren nedan: a τ σ sv σ pl σ σ sv M 50 P γ f T T = P γ f M = P 50 γ f : Skjuvspänningar parallellt med svetsen: Pk F n Pk 1,0 1,0 Pk d (N/mm 2 a 2 4 192 1536 2 ) eff σ = M e / I a Detalj av svetsen Jämvikt ger: sv d d 2 Pk 1390 (N/mm 2 ) Med insatta värden i ekvation 8:5 (Krav 1): : Spänningar från krafter vinkelrätt mot svetsen: Svetsens tröghetsmoment (bredden på tvärsnittet b = 2 a): P P 1390 1536 4 3 400 2 2 k k 2 Varur P k 218 800 N ( 219 kn ) = 3 3 3 b h 2 a 2 4 192 eff I = =4,72 10 sv 12 12 12 6 (mm 4 ) M e P 50 192/2 k F n Pk (N/mm 2 ) svd 6 I 4,72 10 983 Slutligen kontrolleras ekvation 8:6 (Krav 2): P k 360 1390 Varur P k 500 000N (= 500kN ) SVAR: Svetsen kan bära kraften 219 kn TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-11 : 11 TechStrat of Sweden AB REV 4 (12-05-02) SK2-11 : 12