Σχεδιασμός επιτρεπόμενου στρες και των δύο (ASD) και Σχεδιασμός Συντελεστών Φορτίου και Αντίστασης (LRFD) είναι διαθέσιμα στον Υπολογιστή χωρητικότητας συγκόλλησης. Η μέθοδος ASD λαμβάνει υπόψη τη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση για έναν συγκολλημένο σύνδεσμο με βάση τον τύπο του αρμού και τα υλικά βάσης, Στη συνέχεια ελέγχονται οι τάσεις για να διασφαλιστεί ότι δεν υπερβαίνουν τις επιτρεπόμενες τιμές. Σε σύγκριση, η μέθοδος LRFD δεν ορίζει μια σταθερή επιτρεπόμενη τιμή τάσης, αλλά περιλαμβάνει τον υπολογισμό μιας συγκολλημένης άρθρωσης με βάση παράγοντες όπως η αντοχή συγκόλλησης, ιδιότητες υλικού, και φόρτωση.

Το Αυστραλιανό Πρότυπο για τον χάλυβα (ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100) χρησιμοποιεί μια προσέγγιση σχεδιασμού οριακής κατάστασης. Με αυτήν την προσέγγιση τα φορτία συνυπολογίζονται σε ενέργειες σχεδιασμού και στη συνέχεια αναλύονται σε ισοδύναμες διατμητικές τάσεις στις ομάδες συγκόλλησης. Στη συνέχεια υπολογίζεται η διατμητική ικανότητα συγκόλλησης και συγκρίνεται με τη μέγιστη διατμητική τάση στην ομάδα συγκόλλησης.

Γενικά το μήκος συγκόλλησης υπολογίζεται με τη μέτρηση της γραμμικής απόστασης κατά μήκος της άρθρωσης μεταξύ των δύο μελών που πρέπει να συγκολληθούν. Πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη άλλοι παράγοντες, όπως το πάχος και ο τύπος των υλικών που ενώνονται. Η γεωμετρία των τομών μπορεί επίσης να περιορίσει φυσικά την ικανότητα του συγκολλητή να φτάσει σε χώρους και μπορεί να σημαίνει ότι ορισμένες πλευρές ενός τμήματος δεν μπορούν να συγκολληθούν.

Η αντοχή συγκόλλησης τυπικά υπολογίζεται ως η διατμητική αντοχή της συγκόλλησης σε περίπτωση αστοχίας κατά μήκος του μικρότερου δυνατού επιπέδου διάτμησης.

Για μια συγκόλληση φιλέτου, η περιοχή διάτμησης της συγκόλλησης μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας με το πάχος του λαιμού της συγκόλλησης. Για συγκόλληση φιλέτου ίσης γωνίας αυτό είναι το μέγεθος της συγκόλλησης διαιρούμενο με √2 . Για μια άνιση συγκόλληση φιλέτου ο υπολογισμός θα ήταν ορισμένοι τριγωνομετρικοί υπολογισμοί.

Η διατμητική αντοχή είναι τυπικά 0.6 x την τελική αντοχή σε εφελκυσμό.

Ο υπολογισμός της αντοχής συγκόλλησης εξαρτάται από τον τύπο της συγκόλλησης, αλλά η γενική αρχή παραμένει η ίδια ότι ελέγχουμε για αστοχία μέσω του πιο αδύναμου επιπέδου. Για μια συγκόλληση φιλέτου υπολογίζουμε το πάχος του λαιμού της συγκόλλησης χρησιμοποιώντας τριγωνομετρία, αλλά για άλλες συγκολλήσεις όπως μια συγκόλληση πλήρους διείσδυσης το επίπεδο αστοχίας θα είναι διαφορετικό. Εάν η πρόσθια συγκόλληση είναι ισχυρότερη από το υλικό του χάλυβα και η πρόσθια συγκόλληση έχει μια κρίσιμη περιοχή διατομής μεγαλύτερη ή ίση με αυτή του υλικού βάσης, μπορεί να μην χρειαστεί καν να υπολογίσουμε την αντοχή της συγκόλλησης καθόλου και μπορούμε απλώς να ελέγξουμε χωρητικότητας του βασικού μετάλλου αφού θα είναι πιο κρίσιμο.

Η συνολική χωρητικότητα μιας συγκόλλησης ανά μονάδα μήκους καθορίζεται γενικά ως:

0.6 * φά_εσύ * τ_τ

όπου:

• φά_εσύ είναι η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό της συγκόλλησης
• τ_τ είναι το πάχος του λαιμού της συγκόλλησης

Η αντοχή συγκόλλησης φιλέτου υπολογίζεται με τον ίδιο τρόπο που η αντοχή συγκόλλησης είναι παραπάνω.

Η AISC 360-16 υπολογίζει την αντοχή της συγκόλλησης με τις παρακάτω εξισώσεις:

LRFD: ϕ Rn = ϕ * φά_nw * ΕΝΑ_εμείς

ASD: Ρ_ν / δεν θέτουν την ίδια σχεδιαστική πρόκληση με τις στιγμιαίες συνδέσεις_nw * ΕΝΑ_εμείς / Ω

όπου:

• Fnw είναι η ονομαστική τάση του μετάλλου συγκόλλησης
  • = 0.60 * φά_EXX * (1.0 + 0.50 * χωρίς^1.5(θ))
  • όπου θ είναι η γωνία μεταξύ της γραμμής δράσης της απαιτούμενης δύναμης και του διαμήκους άξονα συγκόλλησης
  • φά_EXX είναι η αντοχή ταξινόμησης μετάλλων πλήρωσης
• Το δέος είναι η αποτελεσματική περιοχή της συγκόλλησης
• ϕ = 0.75
• Ω = 2

Ο Ευρωκώδικας 3 (EC3) υπολογίζει την αντοχή συγκόλλησης με την ακόλουθη εξίσωση για την απλοποιημένη μέθοδο:

φά_β,Rd = α * φά_εσύ / (0.577 * β_β * γ_Μ2)

όπου:

• φά_εσύ =ονομαστική τελική αντοχή εφελκυσμού του ασθενέστερου τμήματος που ενώνεται
• a = πάχος λαιμού συγκόλλησης
  • για συγκολλήσεις φιλέτου ίσης γωνίας = t_β / √2
  • όπου τ_β είναι το μήκος του ποδιού
• β_β = Συντελεστής συσχέτισης για συγκολλήσεις φιλέτου
  • 0.80 για τον Σ 235 ποιότητας χάλυβα
  • 0.85 για τον Σ 275 ποιότητας χάλυβα
  • 0.90 για τον Σ 355 ποιότητας χάλυβα
  • 1.00 για τον Σ 420 ποιότητας χάλυβα
  • 1.00 για τον Σ 460 ποιότητας χάλυβα
• γ_Μ2 = 1.25

Όπου ο παραπάνω υπολογισμός είναι μια απλοποιημένη προσέγγιση αντοχής συγκόλλησης, Ο Eurocode έχει επίσης μια κατευθυντική μέθοδο για τον υπολογισμό των απαιτήσεων αντοχής συγκόλλησης. Η κατευθυντική προσέγγιση λαμβάνει υπόψη τις κανονικές τάσεις στο λαιμό συγκόλλησης και τις τάσεις διάτμησης στον λαιμό συγκόλλησης διαφορετικά, επιτρέποντας μεγαλύτερη αντοχή στην κανονική κατεύθυνση. Το σκεύασμα για την εκτίμηση της κατευθυντικής αντοχής συγκόλλησης είναι:

[σ_⊥² + 3 (τ_⊥² + τ_||² )]^0.5 ≤ στ_εσύ / (β_β * γ_Μ2)

και

σ_⊥² ≤ 0.9 * fu / γM2

όπου:

• σ_⊥ είναι η κανονική τάση κάθετη στο λαιμό της συγκόλλησης
• τ_⊥ είναι η διατμητική τάση κάθετη στον άξονα της συγκόλλησης
• τ_|| είναι η διατμητική τάση παράλληλη προς τον άξονα της συγκόλλησης

Στην περίπτωση που δεν είχαμε κανονικές τάσεις στη συγκόλληση, μπορούμε να δούμε ότι αν αναδιατάξουμε τον τύπο της άμεσης μεθόδου θα έχουμε την ίδια διατύπωση με την απλοποιημένη μέθοδο.

Το AS4100:2020 υπολογίζει την αντοχή της συγκόλλησης με την ακόλουθη εξίσωση:

ϕ v_β = ϕ * 0.6 * φά_εε * τ_τ * κ_ρ

όπου:

• ϕ = συντελεστής μείωσης
  • 0.6 για γενικό σκοπό (GP) συγκολλήσεις φιλέτου
  • 0.8 για δομικούς σκοπούς (SP) συγκολλήσεις φιλέτου
• φά_εε =αντοχή σε εφελκυσμό μετάλλου συγκόλλησης
• τ_τ = πάχος λαιμού συγκόλλησης
  • για συγκολλήσεις φιλέτου ίσης γωνίας = t_β / √2
  • όπου tw είναι το μήκος του ποδιού
• κ_ρ = συντελεστής μείωσης για συνδέσεις συρραφής
  • 1 για τυπικές συγκολλήσεις και φέτες περιτύλιξης λιγότερο από 1.7 m σε μήκος
  • 1.10 - 0.06 lw για ενώσεις περιτύλιξης μεταξύ 1.7 μ και 8 m σε μήκος
  • 0.62 για συναρμογές περιτύλιξης μεγαλύτερες από 8 m σε μήκος

Το SkyCiv WeldStrength Calculator είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό του μέγιστου φορτίου που αναμένεται να αντέξει με ασφάλεια ένας σύνδεσμος μεταξύ δύο μελών πριν αστοχήσει. Ο έλεγχος της ικανότητας συγκόλλησης είναι ένα βασικό μέρος της μηχανικής διαδικασίας για να διασφαλιστεί ότι οι συνδέσεις είναι δομικά υγιείς και πληρούν τις προδιαγραφές σχεδιασμού.

Ο υπολογιστής αντοχής συγκόλλησης SkyCiv Blodgett είναι χρήσιμος σε μια σειρά από έργα δομικής μηχανικής που μπορεί να περιλαμβάνουν την κατασκευή κτιρίων, κατασκευή γεφυρών και πολλά άλλα έργα υποδομής. Η συγκόλληση έχει εφαρμογές και στην αυτοκινητοβιομηχανία, αεροδιαστημική, θαλάσσια (ναυπηγική), ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΗ ΓΡΑΜΜΗ, υπεράκτια και μεταλλευτική μηχανική. Συχνά λόγω της φύσης και των απαιτήσεων ασφάλειας, αυτές οι βιομηχανίες έχουν συγκεκριμένους κανονισμούς συγκόλλησης που πρέπει να τηρούνται.

Οι συγκολλήσεις έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των βιδωτών συνδέσεων που είναι:

• Χωρίς αφαίρεση υλικού από χάλυβα. Ενώ οι συγκολλήσεις προσθέτουν υλικό μόνο στην πλευρά ενός μέλους, οι βιδωτές συνδέσεις θα αφαιρέσουν υλικό από το τμήμα χάλυβα, μείωση της χωρητικότητας του τμήματος και εισαγωγή συγκεντρωμένων σημείων τάσης στο μέλος.
• Οι συγκολλήσεις είναι πιο άκαμπτες από τις βιδωμένες συνδέσεις. Αυτό μπορεί να βοηθήσει εάν ένας δομικός μηχανικός έχει σχεδιάσει μια σύνδεση ώστε να είναι μια σταθερή σύνδεση αντί για μια σύνδεση πείρου.
• Οι συγκολλημένες συνδέσεις μπορούν να παρέχουν υψηλότερη αντοχή, καθώς παρέχουν συνεχή άρθρωση. Οι βιδωτές συνδέσεις μπορεί να έχουν φυσικό περιορισμό ως προς τον αριθμό των μπουλονιών που μπορούν να παρασχεθούν λόγω των απαιτήσεων απόστασης και θα παρέχουν μόνο διακριτά σημεία συγκράτησης.
• Τα μπουλόνια εξωθούνται ενώ οι συγκολλήσεις μπορούν να παραμείνουν καθαρές και κρυφές. Οι συγκολλήσεις τρέχουν κατά μήκος των υπαρχουσών αρμών και είναι λιγότερο παρεμβατικές οπτικά από τους κοχλίες που θα απλωθούν πιο μακριά από το άκρο μιας δοκού και θα είναι λιγότερο λεπτές από τις συγκολλήσεις.

Μια συγκόλληση που αντιμετωπίζεται ως μοτίβο γραμμής σε μια μέθοδο για την γραφική αναπαράσταση ζιζανίων σε μηχανικά σχέδια. Ο παραπάνω υπολογιστής χωρητικότητας συγκόλλησης έχει είκοσι ένα μοτίβα συγκόλλησης διαθέσιμα με βάση τον Τύπο συγκόλλησης Blodgett που περιγράφεται στο βιβλίο Σχεδιασμός Συγκολλημένων Κατασκευών. Αυτά τα σχέδια συγκόλλησης αντιπροσωπεύουν μια ποικιλία διαφορετικών τύπων διατομής που απαντώνται συνήθως στα δομικά μέλη.

Το AS 4100 Ο υπολογιστής χωρητικότητας συγκόλλησης επιτρέπει επίσης την εισαγωγή των διαστάσεων των τυπικών τμημάτων χάλυβα και την επεξεργασία σχεδίων συγκόλλησης σε προσαρμοσμένες ρυθμίσεις. Οι υπολογισμοί για προσαρμοσμένα σχέδια συγκόλλησης επιλύονται χρησιμοποιώντας το θεώρημα παράλληλων αξόνων και τη θεωρία ελαστικότητας.

Υπάρχουν πολλοί διαθέσιμοι τύποι αρμών συγκόλλησης που χρησιμοποιούνται στη δομική μηχανική. Μερικοί συνηθισμένοι τύποι αρθρώσεων περιλαμβάνουν τις αρθρώσεις πισινών, Τ-αρθρώσεις, Αρθρώσεις Γαλλικών, Γωνιακές αρθρώσεις, Αρθρώσεις άκρων, Αύλακες Αρθρώσεις, Βύσμα Συγκολλήσεις, Αρθρώσεις με φιλέτα, Συγκολλήσεις σημειακών και ραφών.

Μια συγκόλληση άκρου άκρου χρησιμοποιείται για τη σύνδεση δύο τεμαχίων μετάλλου από άκρο σε άκρο που είναι παράλληλα μεταξύ τους.

Μια συγκόλληση αρμού φιλέτου είναι μια συγκόλληση μεταξύ δύο κάθετων (ή κοντά σε κάθετο) μέλη. Είναι κοινά σε πλάκες βάσης και συνδέσεις δοκού σε κολώνα.

Μια συγκόλληση με άρθρωση αγκαλιάς χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση δύο επικαλυπτόμενων τεμαχίων μετάλλου που είναι παράλληλα μεταξύ τους και κάθονται στο ίδιο επίπεδο. Οι συγκολλήσεις φιλέτου χρησιμοποιούνται στη μία ή και στις δύο πλευρές της σύνδεσης.

Η Blodgett Welding βασίζεται στον Omer W. Βιβλίο Blodgett Σχεδιασμός Συγκολλημένων Κατασκευών.

Μπορούμε επίσης να σχεδιάσουμε προσαρμοσμένες ρυθμίσεις χρησιμοποιώντας την περιοχή δεύτερης στιγμής των γραμμικών συγκολλήσεων και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας το θεώρημα παράλληλου άξονα για να βρούμε το αποτέλεσμα. Η Blodgett Welding έχει απλοποιήσει διαφορετικές ρυθμίσεις σε μια σειρά απλών στην εφαρμογή τύπων για να μειώσει τον αριθμό των βημάτων στους υπολογισμούς.

Ο υπολογιστής χωρητικότητας συγκόλλησης SkyCiv λαμβάνει τις ιδιότητες που περιλαμβάνουν την απόλυτη αντοχή της συγκόλλησης, το μέγεθος και το βάθος της συγκόλλησης.

Η αριθμομηχανή χωρητικότητας συγκόλλησης επιστρέφει ένα αποτέλεσμα χωρητικότητας συγκόλλησης καθώς και μια αναλογία χρήσης για τη συγκολλημένη σύνδεση. Επιπλέον, παρέχονται τα ακόλουθα αποτελέσματα:

• Προτιμώμενο μέγεθος συγκόλλησης
• Χωρητικότητα συγκόλλησης μέλους
• Ικανότητα συγκόλλησης φιλέτου
• Μέγιστο αποτελεσματικό μέγεθος συγκόλλησης
• Μέγιστη δύναμη ανά μονάδα συγκόλλησης

Ο υπολογιστής χωρητικότητας συγκόλλησης SkyCiv απαιτεί την εφαρμοζόμενη δύναμη κατά μήκος του x, κατευθύνσεις y και z καθώς και τη ροπή γύρω από τον άξονα x και z.

Επί του παρόντος, μόνο το αυτοκρατορικό σύστημα μονάδων είναι διαθέσιμο για την AISC 360-16 αριθμομηχανή και μόνο το μετρικό σύστημα είναι διαθέσιμο για το AS 4100 αριθμομηχανή και ΕΝ 1993-1-8 αριθμομηχανή αντοχής συγκόλλησης.

• Υπολογιστής λυγισμού στηλών
• Υπολογιστής ροπής μπουλονιών
• Υπολογιστής πυραντίστασης RC
• Υπολογιστής μήτρας ακαμψίας
• Υπολογιστής σύνδεσης Kicker Brace