Wie berechne ich die Festigkeit einer Schweißnaht, die zwei gekreuzte Stangen verbindet?

Während ich über diese aktuelle Frage nachdachte, fragte ich mich, wie ich die Festigkeit der Schweißnähte im Stahlgitter bestimmen kann. Wie AndyT in seinem Kommentar betont :

Die Schweißnähte an den Anschlüssen sollen die Stangen während der Handhabung nur im rechten Winkel halten - sie sollen keine Last aufnehmen.

Die Absicht des Herstellers hindert natürlich niemanden daran, das Produkt zur Unterstützung einer Ladung zu verwenden. Welche Art von Last kann diese Art von Schweißnaht tragen? Was ist / sind die wahrscheinlichen Fehlermodi?

Diese Schweißnaht hat eine andere Geometrie und Belastung als Kehlnähte (die der einzige Typ ist, mit dem ich überhaupt vertraut bin). Ich denke, es wird zu Recht als Flare-V-Rillenschweißung bezeichnet , obwohl die meisten Beispiele zeigen, dass eine runde Stange mit einer flachen Stange oder Platte verbunden ist. Die Geometrie ist so unterschiedlich, dass ich vermute, dass diese vom Design her nicht gleichwertig sind.

Dieses technische Handbuch von AWS lautet:

2.3.3.2 Effektive Schweißnahtgröße (Flare Groove). Die effektive Schweißnahtgröße für Flare-Nut-Schweißnähte, wenn sie bündig mit der Oberfläche eines Rundstabs, einer 90 ° -Biegung in einem geformten Abschnitt oder eines rechteckigen Rohrs gefüllt sind, muss den Angaben in Tabelle 2.1 entsprechen, sofern dies nicht durch 4.10.5 zulässig ist.

Tabelle 2.1 gibt an, dass die effektive Schweißnahtgröße entweder 1/2 oder 3/8 des Radius der Außenfläche der Schweißnaht beträgt. Ich bin mir jedoch immer noch nicht sicher, ob dies für die Geometrie der gekreuzten Balken gilt.

Als ich etwas über Kehlnähte lernte, wurde immer angenommen, dass die Schweißnaht zuerst beim Scheren entlang ihres Halses versagen würde. Kann ich es mir leisten, diese Annahme zu treffen, da ein quadratisches Netz keine Querverstrebung aufweist und es einen einzigen Kontaktpunkt zwischen den Elementen gibt (anstelle einer Linie oder Kontaktebene)?

Insbesondere in dem Fall, dass nur zwei Stäbe anstelle eines Maschengitters vorhanden sind, kann diese Schweißnaht in einer Vielzahl von Konfigurationen belastet werden. Betrachten wir nur die Fälle von reiner Torsion, reiner Spannung und reiner Scherung. Angenommen, die Schweißnaht schlägt vor den Elementen fehl.

Die Schweißnähte an geschweißten Drahtgeflechten dienen nicht nur dazu, die Drähte während der Handhabung zusammenzuhalten. Für geschweißte Drähte gelten spezielle Anforderungen an die Schweißfestigkeit. Bei der Konstruktion der Schweißdrahtverstärkung wird die Anzahl der Querdrähte verwendet, um die Entwicklungslänge zu bestimmen. Dies ist der Grund, warum eine Schweißfestigkeit erforderlich ist. Sie können die Schweißnähte nicht brechen lassen, während Kraft angewendet wird. Aufgrund dieser mechanischen Verankerung kann geschweißtes Drahtgeflecht als durchgehend mit nur einer quadratischen Überlappung betrachtet werden.

Schweißspezifikationen

Je nach zu schweißendem Material können zwei unterschiedliche Spezifikationen gelten.

• Bewehrungsmatten würden AWS D1.4 folgen.
• Der geschweißte Draht sollte ASTM A185 (glatter Draht) oder ASTM A497 (verformter Draht) folgen.

Geschweißte Bewehrung - AWS D1.4

AWS D1.4 ist die Schweißspezifikation, die das Schweißen von Bewehrungsstäben abdeckt.

Ich bin mir nicht sicher, wie die Schweißnaht zwischen zwei Kreuzungsstangen heißt. Es wird in AWS D1.4 nicht erwähnt, aber ein Detail für die Schweißnaht ist in ACI 318 für das Schweißen von Querstangen in Konsolen gezeigt. Das Detail aus dem Kommentar ist unten gezeigt.

Gemäß ACI 318 Abschnitt 11.9.6 (a) muss die Schweißnaht die volle Streckgrenze des Stabes erreichen.

Schweißdrahtverstärkung

Geschweißter Draht erhält eine vollständige Verschmelzung, wie in diesem Bild aus dem Handbuch der Standardpraxis: Strukturelle Verstärkung von geschweißtem Draht durch das Wire Reinforcement Institute gezeigt.

Die Schweißscherfestigkeit wird je nach Drahttyp entweder durch ASTM A185 (glatter Draht) oder ASTM A497 (verformter Draht) festgelegt. Für alle außer dem dünnsten Draht beträgt die erforderliche Schweißfestigkeit 240 MPa (35.000 psi). Dadurch liegt die Schweißfestigkeit bei etwa der Hälfte der Streckgrenze des Drahtes (65.000 psi oder 70.000 psi).

Stärke in andere Richtungen

Die oben gezeigten Anforderungen an die Schweißfestigkeit gelten nur für die Scherung. Bei Verwendung in Beton ist dies die einzige Richtung, in die Kraft ausgeübt werden sollte. Es wäre schwierig zu bestimmen, wie sich diese Schweißnähte beim Ablösen, Torsion oder Drehen um die Kreuzungsstelle verhalten würden.