Spoina pachwinowa: przeliczanie a na z i nośność

Dwa oznaczenia tej samej spoiny, które w warsztacie nieustannie się mylą, i cena tej pomyłki. Do tego sprawdzenie: ile taka spoina w ogóle utrzyma i czy nie nałożono za dużo.

Krótka odpowiedź

a = 0,7·z, a z = 1,41·a: grubość obliczeniowa spoiny pachwinowej to ramię podzielone przez pierwiastek z dwóch. Spoina a4 ma ramię 5,7 mm, spoina z5 ma grubość obliczeniową 3,5 mm.

Geometria

Spoina pachwinowa w przekroju to trójkąt. Ma ramiona (boki leżące na elementach) oraz wysokość opuszczoną z wierzchołka na przeciwprostokątną. Ta wysokość nazywa się grubością obliczeniową: przechodzi przez najcieńsze miejsce spoiny i właśnie w tym przekroju spoina pęka.

• a = z / √2 ≈ 0,707 · z — z ramienia na grubość obliczeniową
• z = a · √2 ≈ 1,414 · a — z powrotem

W oznaczeniu na rysunku przed liczbą stoi litera: a — grubość obliczeniowa, z — ramię. Nie ma litery — pytaj konstruktora, a nie zgaduj.

Pobierz schemat: SVG · PNG

Nośność

Obliczenie prowadzone jest metodą uproszczoną wg EN 1993-1-8:

fvw,d = fu / (√3 · βw · γM2), gdzie γ_M2 = 1,25

Wartości policzone wzorem EN 1993-1-8 przy γM2 = 1,25, a nie przepisane — tabela i kalkulator nie mogą się rozejść.

Zwróć uwagę na S420 i S460: współczynnik korelacji rośnie szybciej niż wytrzymałość, więc obliczeniowa wytrzymałość spoiny nie jest u nich wyższa niż przy S355. Samo przejście na mocniejszą stal spoin nie wzmacnia.

Rozsądne granice

• Poniżej 3 mm nie stosuje się spoin nośnych: taka spoina stygnie za szybko, słabo się przetapia i jest podatna na pęknięcia.
• Powyżej 0,7 grubości cieńszego elementu spoina jest zbędna — mocniejsza od materiału rodzimego i tak nie będzie.
• Spoina wielościegowa przy grubości obliczeniowej powyżej około 6 mm: jednym ściegiem tyle trudno nałożyć, a próba kończy się podtopieniami i nawisami.

Ile metalu zejdzie na wybrane ramię i ile to kosztuje, liczy kalkulator kosztu spoiny. Dopuszczalne odchyłki geometrii są w kalkulatorze ISO 5817.

Tabela a–z: ramię, stopiwo i nośność spoin od a3 do a12

Najczęściej potrzebne wartości w jednym miejscu. Kolumny liczone są tymi samymi wzorami co kalkulator wyżej i kalkulator stopiwa, więc tabela nie rozjedzie się z wynikiem, który dostaniesz po wpisaniu własnych danych.

Przekrój z nadlewem +10 %, gęstość stali 7,85 g/cm³, ścieg MAG ok. 35 mm² — te same założenia co w kalkulatorze stopiwa. Nośność: metoda uproszczona EN 1993-1-8, γM2 = 1,25, obciążenie wzdłuż spoiny.

Jak czytać tabelę

Idź od lewej: grubość z rysunku (a) → ramię do szablonu (z) → ile metalu trzeba położyć na metr → czy wejdzie jednym ściegiem → ile spoina przeniesie na każde 100 mm długości. Nośność rośnie liniowo z a, a masa stopiwa — z kwadratem. Stąd prosta reguła kosztowa: spoina a8 jest od a4 tylko dwa razy mocniejsza, ale zjada cztery razy więcej drutu (0,553 wobec 0,138 kg/m). Kolumny nośności dotyczą jednej spoiny; spoina dwustronna to dwie spoiny, więc wartość się podwaja.

Przykłady przeliczenia a = 0,7·z krok po kroku

Przykład 1: rysunek „a5”, stal S355, spoina 150 mm

Ramię: z = 5 · 1,414 = 7,07, na hali ustawiasz szablon na 7 mm i pilnujesz, żeby nie wyszło mniej. Wytrzymałość obliczeniowa S355 to 251 N/mm², więc spoina przenosi 251 · 5 ≈ 1257 N na każdy milimetr długości, czyli ok. 189 kN na całych 150 mm. Kalkulator pokaże dokładnie to samo po wpisaniu a = 5, S355 i 150 mm.

Przykład 2: wymagane a6, a wykonano ramię 6 mm

To najczęstsza pomyłka w praktyce. Ramię 6 mm daje a = 6 · 0,707 = 4,24 mm zamiast 6. Nośność spada do 71 % wymaganej, a przekrój stopiwa — do połowy (0,155 wobec 0,311 kg/m). Takiej spoiny nie „dociągnie się” szlifowaniem: trzeba dołożyć drugi ścieg do ramienia 8,5 mm. Na odbiorze wychodzi to od razu, bo szablon na a6 nie dosięga lica.

Przykład 3: blacha 8 mm z S235 — jaki zakres a ma sens

Górna granica to 0,7 · 8 = 5,6 mm, dolna — 3 mm. Kalkulator wypisze to jako „rozsądny zakres a: 3…5,6 mm”. Wybierasz np. a4 (ramię 5,7 mm): przy S235 to 208 · 4 ≈ 831 N/mm. Gdy konstruktor potrzebuje więcej, nie zwiększa się spoiny ponad 5,6 mm, tylko wydłuża ją albo spawa obustronnie.

Przykład 4: ile drutu na 10 m spoiny a4

Przekrój z nadlewem: 5,66² / 2 · 1,10 ≈ 17,6 mm², masa 17,6 · 0,00785 ≈ 0,138 kg/m, na 10 m — 1,38 kg stopiwa. Przy MAG uzysk przyjmowany na stronie wynosi 0,93, więc z drutu schodzi ok. 1,49 kg. Ta sama spoina obustronna — dwa razy tyle. Cenę takiego metra z gazem, prądem i robocizną liczy kalkulator kosztu spoiny.

Jak dobrać grubość a do grubości blachy

1. Weź cieńszy z łączonych elementów. To on ogranicza spoinę: grubość t półki 10 mm przyspawanej do blachy 20 mm to 10.
2. Górna granica: a ≤ 0,7·t. Powyżej wcześniej zniszczy się materiał rodzimy; kalkulator ostrzega o tym czerwonym komunikatem.
3. Dolna granica: a ≥ 3 mm. EN 1993-1-8 (pkt 4.5.2) nie dopuszcza nośnej spoiny pachwinowej o grubości poniżej 3 mm.
4. Długość: spoina krótsza niż 30 mm lub niż 6·a (co większe) według EN 1993-1-8 nie jest uznawana za nośną. Dla a5 to 30 mm, dla a8 — 48 mm.
5. Kąt między elementami od 60° do 120° — w tym zakresie norma traktuje połączenie jako spoinę pachwinową; poza nim liczy się je inaczej.
6. Sprawdź nośność kalkulatorem i porównaj z siłą od konstruktora. Ten uproszczony wynik zakłada obciążenie wzdłuż spoiny; konstruktor przy złożonym stanie używa metody kierunkowej: √(σ⊥² + 3·(τ⊥² + τ∥²)) ≤ fu / (βw·γM2) oraz σ⊥ ≤ 0,9·fu / γM2.

Bardzo długie spoiny w złączach zakładkowych norma dodatkowo redukuje współczynnikiem β_Lw — dotyczy to spoin dłuższych niż ok. 150·a, czyli dla a5 powyżej 750 mm. To już przypadek do obliczeń konstruktora.

Spoina wklęsła, wypukła i nierównoramienna

Pobierz schemat: SVG · PNG

Wypukła. Nadlew ponad prostą łączącą krawędzie ramion nie wlicza się do a. Spoina z6 z wyraźną „kopułką” ma nadal a = 4,24 — jest tylko cięższa i ma ostrzejsze przejście do materiału, co gorzej znosi zmęczenie.

Wklęsła. Tu a mierzy się od grani do najgłębszego punktu lica, a nie z ramion. Przy ramionach 8 mm płaska spoina miałaby a = 5,66; jeśli lico zapada się o 1 mm, zostaje ok. 4,7 mm. Szablon przyłożony do ramion pokaże „a5,7” — i wprowadzi w błąd.

Nierównoramienna. Dla ramion z₁ i z₂ grubość to wysokość trójkąta prostokątnego: a = z₁·z₂ / √(z₁² + z₂²). Ramiona 6 i 8 mm dają 48 / 10 = 4,8 mm — więcej niż spoina 6×6 (4,24), ale mniej niż 8×8 (5,66). Liczy się więc nie dłuższe ramię, tylko oba.

Głęboki przetop: kiedy wolno liczyć więcej niż a z lica

MAG w łuku natryskowym i spawanie łukiem krytym przetapiają grań głębiej niż wierzchołek trójkąta. EN 1993-1-8 pozwala doliczyć ten przetop do grubości obliczeniowej tylko wtedy, gdy próby technologiczne pokazały, że uzyskuje się go powtarzalnie. Bez takiego dowodu (w praktyce — WPQR z makrozgładem) liczy się a z geometrii lica, a przetop jest zapasem. Na rysunku spoinę z głębokim przetopem oznacza się osobno, żeby spawacz nie zmniejszył ramienia „na oko”.

Spoina wielościegowa: od kiedy i ile ściegów

Kolumna „Ściegi MAG” w tabeli bierze typowy przekrój jednego ściegu MAG, ok. 35 mm². Wychodzi z niej, że do a5 włącznie spoina mieści się w jednym ściegu, a6 potrzebuje dwóch, a8 — trzech, a10 — czterech. Elektrodą otuloną (ok. 25 mm² na ścieg) dwa ściegi są potrzebne już przy a5, a przy a10 — pięć. Kolejność układa się od dołu: pierwszy ścieg w grań, następne zachodzą na poprzednie, ostatni wyrównuje lico, żeby ramiona wyszły równe. Własny przekrój i proces policzysz w kalkulatorze stopiwa i liczby ściegów.

Najczęstsze błędy na rysunku i na hali

• Liczba bez litery. „5” przy symbolu trójkąta może być a5 albo z5 — różnica w nośności ponad 40 %. Pytaj przed spawaniem.
• a czytane jako z. Spoina wychodzi o 29 % za cienka, z połową przekroju (przykład 2).
• z czytane jako a. Odwrotnie: dwa razy więcej stopiwa, większe odkształcenia, a nośności przybywa tylko tyle, na ile pozwala materiał rodzimy.
• Symbol obustronny pominięty. Trójkąty po obu stronach linii odniesienia to dwie spoiny — masa i czas podwajają się. Jak to wygląda na rysunku, pokazuje strona o oznaczeniach spoin.
• a większe niż 0,7·t. Zwykle efekt „dla pewności” — nie wzmacnia węzła, tylko go krzywi.
• Za krótkie odcinki. Spoina przerywana z odcinkami krótszymi niż 30 mm lub 6·a nie liczy się jako nośna.

Pomiar szablonem: co naprawdę mierzysz

Szablon do spoin pachwinowych ma zwykle dwie skale: ramienia (przykładany do blachy) i grubości a (przykładany do lica pod 45°). Na spoinie płaskiej i wypukłej wystarczy zmierzyć ramiona — mniejsze z nich razy 0,707 daje a. Na spoinie wklęsłej trzeba mierzyć a bezpośrednio, bo ramiona je zawyżają. Mierz w kilku miejscach, w tym przy zakończeniach, gdzie spoina bywa najcieńsza. Dopuszczalne niedomiary grubości i nadmiar wypukłości dla poziomów B, C i D sprawdzisz w kalkulatorze ISO 5817, a wynik pomiaru zapiszesz w generatorze protokołu VT. Technika układania spoiny tak, żeby ramiona wyszły równe, jest opisana w poradniku spoiny pachwinowej w pozycji PB.

Autor: Dmitry Frolov, spawacz i ślusarz konstrukcji stalowych Aktualizacja: 28 września 2026