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.
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 to nią spoina się niszczy.
a = z / √2 ≈ 0,707 · z— z ramienia na grubość obliczeniowąz = 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.
Spoina a6 i spoina z6 to nie to samo. Pierwsza ma grubość obliczeniową 6 mm i ramię 8,5; druga ramię 6 i grubość obliczeniową 4,2. Nośność różni się półtora raza, masa stopiwa dwukrotnie. Właśnie w tym miejscu najczęściej rozjeżdżają się rysunek i to, co powstaje na hali.
Nośność
Obliczenie prowadzone jest metodą uproszczoną wg EN 1993-1-8:
fvw,d = fu / (√3 · βw · γM2),
gdzie γM2 = 1,25
| Stal | fu, N/mm² | βw | fvw,d, N/mm² |
|---|---|---|---|
| S235 | 360 | 0,80 | 208 |
| S275 | 430 | 0,85 | 234 |
| S355 | 490 | 0,90 | 251 |
| S420 | 520 | 1,00 | 240 |
| S460 | 540 | 1,00 | 249 |
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 spoiny praktycznie się nie stosuje: 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.
Częste pytania
Czym ramię z różni się od grubości obliczeniowej a?
Ramię to bok trójkąta spoiny — to, co widać i co mierzy się szablonem. Grubość obliczeniowa to wysokość tego trójkąta od grani do lica, czyli najcieńsze miejsce, którym spoina pracuje. Dla spoiny równoramiennej a = z / √2 ≈ 0,7·z. Pomyłka na tym przejściu kosztuje: spoina „a6” i „z6” różnią się nośnością półtora raza.
Na rysunku jest a5 — jakie ramię mam wykonać?
Ramię 7 mm: z = a · √2 = 5 · 1,41 ≈ 7,1. Zaokrąglaj w górę, nie w dół. Jeśli na rysunku stoi z5, to grubość obliczeniowa wynosi tylko 3,5 mm — to inna spoina.
Dlaczego nie można po prostu nałożyć większej spoiny?
Bo powyżej mniej więcej 0,7 grubości elementu spoina przestaje być ogniwem najsłabszym: rwie się już materiał rodzimy, a dołożony metal nic nie wnosi. Wnosi za to nadmiarowe odkształcenia, zużycie i godziny. Nadmiarowe ramię to najczęstsza i najmniej widoczna pozycja przekroczenia kosztów w warsztacie.
Czy można na tym projektować?
Nie. Liczona jest tu wytrzymałość spoiny metodą uproszczoną wg EN 1993-1-8 przy obciążeniu wzdłuż spoiny. Rzeczywisty węzeł jest obciążony bardziej złożenie, występuje mimośród, zginanie i kombinacja składowych naprężeń — to praca konstruktora. Korzystaj z obliczenia do sprawdzenia rzędu wielkości i do przeliczania a ↔ z.
Aktualizacja: