Jak obliczyć wytrzymałość spoiny łączącej dwa skrzyżowane pręty?

Rozważając to ostatnie pytanie , zacząłem zastanawiać się, jak określić wytrzymałość spoin w stalowej siatce. Jak zauważa AndyT w swoim komentarzu :

Spoiny na połączeniach służą wyłącznie do utrzymywania prętów pod kątem prostym podczas manipulacji - nie są przeznaczone do przenoszenia żadnego obciążenia.

Oczywiście zamiary producenta nie powstrzymują nikogo od używania produktu do obsługi ładunku. Jakie obciążenie może wytrzymać ten rodzaj spoiny? Jakie są prawdopodobne tryby awarii?

Spoina ta ma inną geometrię i obciążenie niż spoiny pachwinowe (które są jedynym typem, który w ogóle znam). Myślę, że jest to właściwie nazywane spoiną rowkowaną typu flare-v , chociaż większość przykładów, które mogę znaleźć, pokazuje to jako połączenie okrągłego pręta z płaskim prętem lub płytą. Geometria jest na tyle inna, że ​​podejrzewam, że nie są one równoważne z punktu widzenia projektu.

Niniejsza instrukcja techniczna AWS mówi:

2.3.3.2 Efektywny rozmiar spoiny (rowek kielichowy). Efektywny rozmiar spoiny w przypadku spoin z rowkiem kielichowym po wypełnieniu równo z powierzchnią pręta okrągłego, zgięcia 90 ° w uformowanym przekroju lub rury prostokątnej powinien być zgodny z tabelą 2.1, z wyjątkiem przypadków dozwolonych w 4.10.5.

Tabela 2.1 wskazuje, że efektywny rozmiar spoiny wynosi 1/2 lub 3/8 promienia zewnętrznej powierzchni spoiny. Nadal nie jestem jednak pewien, czy dotyczy to geometrii skrzyżowanych prętów.

Kiedy uczyłem się o spoinach pachwinowych, zawsze zakładano, że spoina zawiodła jako pierwsza podczas ścinania wzdłuż gardzieli. Biorąc pod uwagę, że kwadratowa siatka nie ma stężeń krzyżowych i istnieje jeden punkt kontaktu między elementami (zamiast linii lub płaszczyzny kontaktu), czy mogę sobie pozwolić na takie założenie?

Zwłaszcza w przypadku, gdy są tylko dwa pręty zamiast siatki, spoina ta może być obciążona w wielu różnych konfiguracjach. Rozważmy tylko przypadki czystego skręcania, czystego napięcia i czystego ścinania. Załóżmy, że spoina kończy się niepowodzeniem przed elementami.

Spawy spawanej siatki drucianej służą nie tylko do trzymania drutów razem podczas przenoszenia. Istnieją szczególne wymagania dotyczące wytrzymałości spoiny dla drutu spawanego. W konstrukcji zbrojenia drutem spawanym liczba drutów poprzecznych określa długość rozwoju. Z tego powodu wymagana jest wytrzymałość spoiny. Nie można spowodować zerwania spoin podczas przyłożenia siły. To z powodu tego mechanicznego zakotwienia spawaną siatkę drucianą można uznać za ciągłą z tylko jednym kwadratowym zachodzeniem na siebie.

Specyfikacja spoiny

Istnieją dwie różne specyfikacje, które mogą mieć zastosowanie w zależności od spawanego materiału.

• Maty zbrojeniowe będą zgodne z AWS D1.4.
• Drut spawany powinien być zgodny z ASTM A185 (drut zwykły) lub ASTM A497 (drut zdeformowany)

Spawana pręt zbrojeniowy - AWS D1.4

AWS D1.4 to specyfikacja spawania obejmująca spawanie prętów zbrojeniowych.

Nie jestem pewien, jak nazywa się spoina między dwoma poprzecznymi prętami. Nie jest to wywoływane w AWS D1.4, ale szczegół spoiny pokazano w ACI 318 do spawania poprzeczek w wspornikach. Szczegóły komentarza pokazano poniżej.

Również zgodnie z ACI 318 sekcja 11.9.6 (a) spoina jest wymagana do uzyskania pełnej granicy plastyczności pręta.

Wzmocnienie drutu spawanego

Drut spawany otrzymuje pełną stopę, jak pokazano na tym obrazie w Podręczniku Standardowej Praktyki: Wzmocnienie drutu spawanego konstrukcyjnie przez Instytut Wzmocnienia Drutu.

Wytrzymałość na ścinanie jest określona przez ASTM A185 (drut zwykły) lub ASTM A497 (drut zdeformowany) w zależności od rodzaju drutu. W przypadku wszystkich drutów oprócz najcieńszego wymagana wytrzymałość spoiny wynosi 35 000 psi (240 MPa). To stawia wytrzymałość spoiny na około połowę granicy plastyczności drutu (65 000 psi lub 70 000 psi).

Siła w innych kierunkach

Wymagania dotyczące wytrzymałości spoiny, jak pokazano powyżej, dotyczą tylko ścinania. W przypadku betonu jest to jedyny kierunek, w którym należy zastosować siłę. Trudno byłoby ustalić, w jaki sposób te spoiny poradziłyby sobie przy obieraniu, skręcaniu lub obracaniu wokół miejsca skrzyżowania.