Assemblages Par Soudure

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Assemblages par soudure.Le calcul est destiné à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages soudés de constructions de machines en acier au carbone qui sont statiquement sollicitées. Le logiciel permet la conception de plus de 50 types d’assemblages soudés parmi les plus courants, sollicités par différentes combinaisons de contraintes. Les tâches suivantes sont prises en charge par le calcul:

1. La conception d’assemblages soudés bout à bout.

2. La conception d’assemblages soudés en angle.

3. La conception d’assemblages en bouchons et en entailles.

4. La conception d’assemblages soudés par points (par résistance).

5. Le contrôle de résistance des assemblages projetés.

6. Le logiciel contient un tableau d’environ 700 aciers au carbone adaptés au soudage conformément aux normes de matériaux ANSI, EN, JIS, ISO, DIN, BS, NF, UNI, UNE, SIS, CSA, NBN, NP, NS, ON et CSN.

7. Le logiciel contient également un tableau dimensionnel des profilés en acier S, ST, W, WT, C, L selon ASTM/AISI/AISC et des profilés T, I, U, L selon DIN/EN/ISO.

Ce calcul est basé sur les données, les procédures et les algorithmes de la littérature spécialisée et des normes AWS, AISC, ANSI, ISO, EN, DIN et d'autres.

Liste de normes: prEN 1993-1-8, EN 10024, EN 10034, EN 10055, EN 10056, EN 10279, DS 952, DIN 15018, DIN 18800, DIN 1024, DIN 1025, DIN 1026, DIN 1028, DIN 1029, CSN 050120

Remarque: Ce calcul n’est pas destiné à la conception et au contrôle de certaines constructions soudées spécifiques auxquelles correspondent des normes, des réglementations et des dispositions spéciales (par exemple les récipients sous pression, les conduits, les grues…).

Commande, structure et syntaxe des calculs.L'information sur la syntaxe et la commande du calcul se trouve dans le document "Commande, structure et syntaxe des calculs ".

L'information sur le projet.L'information sur le but, l'utilisation et la commande du paragraphe "information sur le projet" se trouve dans le document "Information sur le projet ".

Théorie - Principes fondamentaux.Les assemblages soudés sont des assemblages fixes, permanents, fondés sur le principe de la fusion locale des éléments soudés par la chaleur ou la pression. Dans le principe, la liaison des éléments peut être obtenue de deux façons:

La soudure par fusion (soudure à l’arc électrique, au gaz, au plasma, au laser, à la thermite, soudage sous laitier électroconducteur…)L’assemblage est le résultat de la fusion locale sans pression des matériaux des éléments assemblés et, en général, de matériaux additionnels.

La soudure par pression (soudure par résistance, par induction, par ultrason, par friction, par explosion…)Après avoir été fondus dans la zone d’assemblage, les éléments sont assemblés par pression mécanique ou par chocs.

Le résultat optimal du procédé d’assemblage est une liaison dont les propriétés mécaniques sont aussi proches que possible de celles du matériau de base. Les assemblages peuvent également être répartis selon leur fonction:

Assemblages de force – ces assemblages porteurs permettent le transfert d’une charge extérieure

Assemblages de compacité – ces assemblages permettent d’assurer la compacité d’un ensemble (sans ou avec une très faible sollicitation)

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Assemblages d’étanchéité – ces assemblages assurent l’étanchéité des éléments soudés (réservoir, conduits, etc.)

Ce logiciel est destiné aux calculs des assemblages soudés statiquement sollicités de constructions mécaniques fabriquées en acier au carbone pour des températures d’exploitation allant de -20°C à 150°C. Le logiciel permet de réaliser la conception géométrique et le contrôle de résistance des assemblages de force avec les types les plus courants de soudures par fusion et de soudures par points. Le calcul ne prend pas en compte l’apparition subite de ruptures fragiles, les changements de propriétés des matériaux sous influence thermique et les influences de tensions intrinsèques ou de concentrations de tensions dans la soudure.

La conception théorique exacte des conditions de force et de résistance représente un problème extrêmement complexe pour les soudures, même lorsqu’il s’agit de soudures de formes simples. Les calculs techniques sont donc souvent basés sur un grand nombre de conventions et d’hypothèses simplifiés. Dans le cadre du contrôle de résistance, les éléments soudés sont généralement considérés comme un élément compact avec une zone (section) dangereuse au niveau de la soudure. Dans l’hypothèse d’une répartition égale de la tension au niveau de la section active, seule la tension nominale théorique est établie pour la section étudiée et pour la charge donnée et ce, quelles que soient la réalisation technologique de la soudure et l’éventuelle tension intérieure. Pour les assemblages avec plusieurs soudures, on prévoit une charge identique sur chacune des soudures.

Le contrôle de résistance de l’assemblage est effectué par une simple comparaison de la tension nominale calculée et de la tension de soudure admissible. La tension de soudure admissible "SwA" se détermine généralement à partir de la valeur de la limite d’élasticité du matériau de base "Re" en fonction de la sécurité exigée.

Lors du choix du coefficient de sécurité "FS", il est nécessaire d’utiliser non seulement les règles générales utilisées pour déterminer les coefficients de sécurité, mais également de considérer les paramètres spécifiques des assemblages soudés. Tous les facteurs qui n’ont pas été pris en considération lors du calcul de la tension nominale (technologie de la soudure, qualité de la soudure, tension intrinsèque, homogénéité de la soudure, forme et façonnage de la surface de la soudure, surélévation de la soudure…) devraient se refléter dans le niveau de sécurité exigé. Il est enfin nécessaire de prendre en considération la direction de la tension et les propriétés anisotropiques du matériau sur la zone de la soudure. Les différentes propriétés d’un matériau de soudage dans les sens perpendiculaire ou parallèle mènent à des différences de coefficients de sécurité en fonction du type et de la réalisation de la soudure et de la manière dont l’assemblage est soumis à contrainte.

Il est donc évident que le choix correct de coefficient de sécurité est la tâche la plus difficile lors du contrôle de résistance de l’assemblage soudé. Les procédés généraux de détermination des coefficients de sécurité peuvent être trouvés dans le document "Coefficient de sûreté" et des conseils plus spécifiques relatifs aux assemblages soudés sont donnés à la fin de ce chapitre. Les méthodes détaillées de détermination de la tension nominale sont indiquées dans les paragraphes suivants pour chaque type de soudures.

Soudures bout à bout.Les soudures bout à bout apparaissent dans les joints de contact à bords droits des éléments assemblés et elles s’utilisent généralement comme soudures porteuses, c’est à dire de force. Pour une réalisation parfaite, il est souvent nécessaire de faire une modification des surfaces de contact des éléments à souder. Le moyen de modification des surfaces d’assemblage est donné en fonction du type d’assemblage, de l’épaisseur des éléments soudés, du mode de soudage et de l’accès à la zone de soudage.

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Lors de la conception et du contrôle de résistance des assemblages soudés, le produit final soudé bout à bout s’analyse comme un ensemble avec une zone dangereuse au niveau de la soudure. Une caractéristique de l’assemblage élémentaire pour la détermination de sa portance sera donc la section porteuse de la soudure.

Lors du calcul des soudures bout à bout, on ne considère généralement ni le type de soudure (ajustement des surfaces soudées), ni l’éventuel calage de la soudure. La section porteuse de la soudure bout à bout n’est ensuite définie que par son épaisseur "a" et sa longueur "L".

Remarque: Ce logiciel est destiné au calcul des assemblages par soudures bout à bout continues et totalement pénétrées. Les méthodes conseillées de conception pour les assemblages spéciaux (soudures partiellement pénétrées, soudures discontinues, soudures combinées) sont données à la fin de ce chapitre.

Épaisseur de soudure prise en compte pour le calcul:Pour définir la section porteuse, l’épaisseur de la soudure bout à bout "a" utilisée pour le calcul est l’épaisseur la plus faible de tous les éléments soudés. Une surélévation de la surface de la soudure ou un dépassement à sa base ne sont pas considérés.

Longueur porteuse de la soudure:Sur les soudures courantes, on observe souvent l’apparition de ce que l’on pourrait appeler "des cratères finaux". Cela entraîne un affaiblissement de la section au début et à la fin de la soudure. La longueur porteuse de la soudure est alors inférieure à la longueur réelle (déduction faite de la partie initiale et de la partie finale). Pour des calculs plus précis, il est donc conseillé de vérifier la portance maximale des soudures seulement pour la partie (c'est-à-dire pour la longueur) des soudures ayant le diamètre exigé. Une méthode habituelle de détermination de la longueur porteuse "L" est schématiquement illustrée pour une réalisation normale de soudure (image a) et pour une réalisation spécialement adaptée de soudure (image b).

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Conseil: Ce logiciel est doté d’une fonction de calcul automatique de la longueur portante de la soudure – voir touche sur la ligne [2.6].

Calculs de la résistance des soudures: Lors du contrôle de la résistance des soudures bout à bout, il est tout d’abord nécessaire de déterminer la tension nominale dans la section porteuse de la soudure. En fonction de la charge donnée, les différents éléments de tension dans la direction perpendiculaire à la soudure et dans la direction parallèle à la soudure (ll) sont déterminés. La tension nominale calculée ne doit pas dépasser la valeur de tension admissible.

Lors de la détermination des tensions admissibles, il est nécessaire de respecter les propriétés anisotropiques du matériau sur la zone de la soudure. Les différentes propriétés des matériaux entraînent différentes valeurs admissibles de tension de soudure dans les sens perpendiculaires et parallèles.

Pour des assemblages subissant des charges combinées, la tension "équivalente" finale dans la soudure se détermine ainsi:

qui peut être modifiée comme suit pour ll= 0:

Les équations utilisées pour le calcul des tensions nominales (pour la charge et la réalisation d’assemblage données) sont indiquées dans le tableau suivant:

Charge Tension nominale [MPa, psi]Traction

/pression

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Cisaillement

Flexion

Flexion

Torsion

Traction

Traction/pression

Cisaillement

Flexion

Traction/pression

Cisaillement

Flexion

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Torsion

où:a .... Épaisseur de la soudure utilisée pour le calcul [mm, in]Aw ... Surface porteuse de la section de la soudure [mm2, in2]D .... Diamètre extérieur de la soudure [mm, in] .... Angle de soudure [°]F .... Force exercée [N, lb]Fn ... Force normale [N, lb]Fs ... Force de cisaillement [N, lb]L .... Longueur porteuse de la soudure [mm, in]M .... Moment de flexion [N mm, lb in] ... Tension normale perpendiculaire au sens de la soudure [MPa, psi]ll ... Tension normale parallèle au sens de la soudure [MPa, psi]T .... Moment de torsion [N mm, lb in] ... Tension de cisaillement perpendiculaire au sens de la soudure [MPa, psi]ll ... Tension de cisaillement parallèle au sens de la soudure [MPa, psi]Zw ... Moment de résistance de la soudure [mm3, in3]

Assemblages avec soudures partiellement pénétrées:Les assemblages avec soudure bout à bout partiellement pénétrés sont généralement considérés comme des soudures en angles avec une épaisseur de soudure calculée (active) "a".

Une autre méthode, cependant moins adaptée, est d’effectuer le calcul habituellement réalisé pour les soudures bout à bout en utilisant une épaisseur "2a" et un niveau de sécurité adéquatement supérieur.

Assemblages à soudures combinées:Les assemblages combinant soudure bout à bout et soudure en angle sont généralement considérés comme des soudures bout à bout dont l’épaisseur de soudure (active) utilisée pour le calcul est "a".

L’épaisseur de soudure se détermine ainsi:

où:

Assemblages à soudures discontinues:Ce logiciel n’est pas initialement conçu pour la conception d’assemblages à soudures discontinues. Lors de leur calcul, veuillez donc procéder comme suit:

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1) Décochez la touche sur la ligne [2.6].2) Pour les assemblages subissant une charge dans une seule direction (traction ou cisaillement), vérifiez l’assemblage pour une longueur porteuse L=L''.3) Pour les assemblages subissant une flexion, une torsion ou une charge combinée, vérifiez l’assemblage pour une longueur complète de soudure L=L', il est alors nécessaire de multiplier le niveau de sécurité exigé de l’assemblage par le rapport des longueurs L'/L''.Recommandation: Pour les assemblages à soudures bout à bout, il n’est pas conseillé d’utiliser une soudure discontinue.

Soudures en angle.Les soudures en angle se positionnent le long des angles de coin des éléments assemblés, leur profilé élémentaire est un triangle isocèle à angle droit. Elles sont généralement utilisées comme soudures porteuses, c’est à dire de force pour les assemblages en T, les assemblages en croix, les assemblages en angle et les assemblages à recouvrement. La forme des éléments soudés ne doit pas être spécialement modifiée. Pour les assemblages statiquement sollicités, on utilise généralement une soudure droite alors que pour les assemblages dynamiquement sollicités, il est préférable d’utiliser une soudure convexe qui a de plus faibles effets concaves.

Lors du contrôle de résistance des soudures en angle, on considère le rectangle situé dans le plan central séparant le profilé de soudure en deux parties égales comme section dangereuse (porteuse) de soudure. Les dimensions d’une section porteuse d’une soudure en angle sont délimitées par son épaisseur "a" et sa longueur "L".

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Remarque: Ce logiciel est destiné au calcul des assemblages avec des soudures continues en angle. Les méthodes de conception conseillées pour les assemblages à soudures discontinues ou à soudures combinées sont données à la fin de ce chapitre.

Épaisseur de soudure utilisée pour le calcul:L’épaisseur de soudure en angle "a" utilisée pour le calcul est définie comme la hauteur du plus grand triangle isocèle inscrit dans la section de soudure sans bain de fusion.

Recommandation: L’épaisseur de la soudure en angle est fonction du matériau utilisé et de l’épaisseur des éléments soudés. Étant donné que la littérature donne des informations très différentes sur les épaisseurs de soudures conseillées, veuillez suivre les habitudes de votre entreprise lors du choix de l’épaisseur de la soudure. Pour établir approximativement la valeur de l’épaisseur minimum de la soudure en angle pour un acier de résistance Rm370..420 MPa, vous pouvez pour information utiliser l’équation suivante:

où tmin est l’épaisseur du plus faible des éléments soudés. Pour des aciers de plus forte résistance (Rm520 MPa), l’épaisseur de la soudure devrait approximativement être de 1 à 2 mm plus grande.

Longueur porteuse de la soudure:Sur les soudures courantes, on observe souvent l’apparition de ce que l’on pourrait appeler "des cratères finaux". Cela entraîne un affaiblissement de la section au début et à la fin de la soudure. La longueur porteuse de la soudure est alors inférieure à la longueur réelle (déduction faite de la partie initiale et de la partie finale). Pour des calculs plus précis, il est donc conseillé de vérifier la portance maximale des soudures seulement pour la partie (c'est-à-dire pour la longueur) des soudures ayant le diamètre exigé. Une méthode habituelle de détermination de la longueur porteuse "L" est illustrée sur le schéma suivant en fonction de la réalisation de la soudure.

Conseil: Ce logiciel est doté d’une fonction de calcul automatique de la longueur porteuse de la soudure: voir touche ligne [3.12] ou bien [4.12].

Recommandation: La longueur de soudure en angle devrait être comprise dans une amplitude entre 5a< L< 70a. Pour les soudures plus longues, il est plus efficace d’utiliser une soudure discontinue. Pour les soudures vraiment très longues (150a<L<400a) et sollicitées dans le sens de la soudure, il est indispensable lors du calcul d’effectuer une correction de la longueur porteuse de la soudure par le coefficient:

Calculs de la résistance des soudures: La détermination de la tension nominale dans la section de la soudure en angle est très difficile pour une charge combinée et une soudure plus segmentée. Lors de la conception de soudures en angle, on utilise donc une méthode simplifiée pour laquelle, lors du calcul, on bascule la section porteuse de la soudure dans le plan d’assemblage des éléments. En

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fonction de la charge donnée, les différents éléments de la tension sont déterminés dans la section basculée et ce, dans la direction perpendiculaire à la soudure et dans la direction parallèle à la soudure (ll). Dans cette convention, on suppose que tous les éléments ainsi déterminés auront en réalité le caractère d’une tension de cisaillement. La tension nominale calculée ne doit donc pas dépasser la valeur de tension admissible du matériau en cisaillement.

Lors de la détermination des tensions admissibles, il est nécessaire de respecter les propriétés anisotropiques du matériau sur la zone de la soudure. Les différentes propriétés des matériaux entraînent différentes valeurs admissibles de tension de soudure dans les sens perpendiculaires et parallèles.

Une méthode générale de conception des assemblages soudés en angle est ci dessous représentée sur un exemple typique d’assemblage de traverse par soudure à angle bilatérales.

En fonction de la charge exercée, on peut lors de la détermination des différents éléments de tension au point "A" de la soudure utiliser les équations suivantes:- charge par force normale Fz:

- charge par moment de flexion M:

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- charge par force de cisaillement Fx:

- charge par force de cisaillement Fy:

- charge par moment de torsion T:

où:Aw ... Surface porteuse de la section de la soudure [mm2, in2]Iw ... Moment d'inertie polaire de la section de la soudure [mm4, in4]Jw ... Moment quadratique de la section de la soudure [mm4, in4] ... Tension normale perpendiculaire au sens de la soudure [MPa, psi]ll ... Tension normale parallèle au sens de la soudure [MPa, psi] ... Tension de cisaillement perpendiculaire au sens de la soudure [MPa, psi]ll ... Tension de cisaillement parallèle au sens de la soudure [MPa, psi]

Pour des assemblages subissant des charges combinées, la tension "équivalente" finale dans la soudure se détermine ainsi:

qui peut être modifiée comme suit pour ll= 0:

Les caractéristiques de section pour certaines formes élémentaires de groupes de soudage peuvent être trouvées dans le tableau suivant. Pour déterminer le moment d'inertie polaire de la section de soudure, vous pouvez utiliser l’équation suivante:

Forme

Aw [mm2, in2]

IwX [mm4, in4] IwY [mm4, in4]

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Centre de gravité du groupe de soudage:

où:a .... Épaisseur de calcul de la soudure [mm, in]B .... Largeur du groupe de soudure [mm, in]D .... Diamètre interne de la soudure [mm, in]H .... Hauteur du groupe de soudure [mm, in]L .... Longueur de la soudure [mm, in]

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s .... Épaisseur du montant [mm, in] t .... Épaisseur de la bride [mm, in]

Assemblages à soudures combinées:Les assemblages combinant soudure bout à bout et soudure en angle sont généralement considérés comme des soudures bout à bout dont l’épaisseur de soudure (active) utilisée pour le calcul est "a".

L’épaisseur de soudure se détermine ainsi:

où:

Assemblages à soudures discontinues:Ce logiciel n’est pas initialement conçu pour la conception d’assemblages à soudures discontinues. Lors de leur calcul, veuillez donc procéder comme suit:

1) Décochez la touche sur la ligne [3.12, 4.12].2) Pour les assemblages subissant une charge dans une seule direction (traction ou cisaillement), vérifiez l’assemblage pour une longueur porteuse L=L''.3) Pour les assemblages subissant une flexion, une torsion ou une charge combinée, vérifiez l’assemblage pour une longueur complète de soudure L=L', il est alors nécessaire de multiplier le niveau de sécurité exigé de l’assemblage par le rapport des longueurs L'/L''.

Soudures en bouchons et en entailles.Les soudures en bouchons et en entailles sont généralement utilisées pour des assemblages à recouvrement. Elles ne sont adaptées ni au transfert de forces importantes, ni par exemple aux assemblages dynamiquement sollicités. L’assemblage est formé d’une soudure sur les parois des orifices ronds ou ovales et sur les surfaces de contact des parties adjacentes. Les bouchons et les entailles de petites dimensions sont généralement totalement remplis de soudure.

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Ces soudures ne sont pas très adaptées à l’assemblage de tôles épaisses et elles sont généralement utilisées pour des tôles plus minces d’une épaisseur allant jusqu’à 15 mm. Pourtant, du point de vue de la sollicitation, les soudures en entailles sont plus adaptées parce que la réalisation de la racine de la soudure est de meilleure qualité. Une meilleure réalisation de la soudure et un assemblage présentant donc de meilleures caractéristiques de résistance peuvent être atteints en utilisant des orifices à parois inclinées.

Dimensions conseillées des soudures:Diamètre de l’orifice ... d ≥ 2sLargeur de la rainure ... d ≥ 2sLongueur de la rainure ... L ≥ 2d

Calculs de la résistance des soudures: Pour les soudures en bouchons ou en entailles, il peut y avoir deux types de problèmes:1) cisaillement sur la surface de base de la soudure2) arrachement dans la surface périphérique de la soudure

Lors du contrôle de résistance, il est nécessaire de prendre en considération les deux types possibles de problèmes. La tension nominale résultante dans la soudure est déterminée par l’équation:

Tension de cisaillement dans le plan de base de la soudure:

Tension de cisaillement dans le plan périphérique de la soudure:

Les dimensions des plans de soudures Aw utilisés pour le calcul sont indiquées dans le tableau suivant pour les deux types de soudures:

Soudures en bouchons

Soudures en entailles

Plan de base de la soudure [mm2, in2]

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Plan périphérique de la soudure [mm2, in2]où:F .... Force exercée [N, lb]d .... Diamètre de l’orifice, ou largeur de la rainure [mm, in]i ..... Nombre de soudures dans l’assemblageL .... Longueur de la rainure [mm, in]s .... Épaisseur de la tôle [mm, in]

Soudures par points (par résistance).Les soudures par points (par résistance) sont généralement utilisées pour assembler des tôles minces et des éléments à parois minces. Leur utilisation est très adaptée, notamment lors de la fabrication en série. Les assemblages avec soudure par points ne conviennent pas particulièrement au transfert de forces importantes. En ce qui concerne le type de sollicitation, on distingue deux types élémentaires d’assemblages soudés par points:- assemblage avec soudure sollicitée par cisaillement (assemblage à recouvrement)- assemblage avec soudure sollicitée par arrachement (traction)

Dans la pratique, les assemblages avec soudures par résistance ne sont habituellement utilisés que pour assembler au plus 3 éléments d’épaisseur totale maximum allant jusqu’à environ 15 mm. Le rapport des épaisseurs des différents éléments ne doit pas dépasser le taux 1:3. Face aux forces extérieures, la soudure doit toujours se situer de façon à ce qu’elle ne soit sollicitée que par cisaillement. Les soudures par points sollicitées par traction ont une résistance beaucoup plus faible, leur utilisation n’est donc pas recommandée. Les assemblages à recouvrement peuvent être réalisés avec cisaillement simple ou double. Un minimum de 2 et un maximum de 5 points de soudures doivent être positionnés dans le sens d’effet des forces.

Dimensions conseillées des soudures:Diamètre du point de soudure ... d 5 s0.5

Écartement entre soudures voisines ... t1 (2..3) dDistance entre la soudure et le bord de la tôle ... t2 ≥ 2d

Calculs de la résistance des soudures: Lors du contrôle de résistance des soudures par points, les contrôles suivants sont effectués:1) Contrôle de la soudure contre l’arrachement dans le plan cylindrique

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2) Contrôle de la soudure au cisaillement (pour les assemblages à recouvrement)3) Contrôle de la soudure à l’arrachement (pour les assemblages sollicités par traction)

Dans le calcul, on part de l’hypothèse que la force F est également répartie entre toutes les soudures. La tension nominale résultante dans la soudure est ensuite déterminée par l’équation:

Tension de cisaillement dans le plan cylindrique de la soudure:

Tension de cisaillement dans la section de la soudure:

Tension normale dans la section de la soudure:

où:Awa ... Surface de la section de la soudure par points [mm2, in2]Awc ... Surface cylindrique de la soudure [mm2, in2]F .... Force exercée [N, lb]d .... Diamètre de la soudure par points [mm, in]i ..... Nombre de soudures par points dans l’assemblages .... Épaisseur de la tôle la plus mince [mm, in]

Sécurité des assemblages par soudure, méthodes de calcul utilisées.La conception théorique exacte des relations de forces et de résistance représente pour les soudures un problème extrêmement difficile, même lorsqu’il s’agit de soudures de formes simples. Les calculs techniques sont donc souvent basés sur un grand nombre de conventions et d’hypothèses de simplification. Cela entraîne logiquement une certaine divergence entre les modèles de conception analysés dans la pratique. Pour ces raisons, le logiciel permet le choix entre trois méthodes de calcul.

Bien que les trois méthodes indiquées fonctionnent fondamentalement de la même façon en ce qui concerne la conception théorique de la tension exercée sur la zone de soudure étudiée, elles se différencient dans la manière avec laquelle elles évaluent la portance de l’assemblage conçu. Chaque méthode de calcul prend ainsi en compte un niveau de sécurité propre qualitativement différent. Le choix de la méthode la mieux adaptée dépend alors des exigences concrètes et de l’expérience de l’utilisateur.

Une description détaillée des méthodes de calcul est indiquée dans les paragraphes suivants.

1. Méthode de calcul élémentaire. Cette méthode présente une manière générale de concevoir les assemblages par soudure, elle est basée sur les méthodes de calcul les plus fréquemment utilisées dans la littérature pour les assemblages soudés d’éléments de machine.

En fonction du type, de la conception et de la sollicitation donnés de l’assemblage par soudure, la première étape de cette méthode calcule la tension nominale théorique de la section porteuse de la soudure (normale, cisaillement ou équivalente). Le contrôle de résistance de l’assemblage est ensuite réalisé par une simple comparaison de la tension calculée avec les limites d’élasticité du matériau de base. En fonction du type de tension calculée, il est possible de décrire les conditions de charge maximale avec les équations suivantes:

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La sécurité exigée de l’assemblage par soudure représente donc le rapport entre la valeur de limite d’élasticité du matériau de base et la valeur de sollicitation maximum admissible de la soudure donnée concrète.

L’inconvénient de cette méthode est qu’il s’agit d’une procédure relativement compliquée lors de la détermination de la valeur minimum de niveau de sécurité. Lors du choix de sécurité exigée, il est nécessaire de considérer, outre les aspects (qualitatifs) habituels, les facteurs spécifiques de l’assemblage concret (type, réalisation et mode de sollicitation de l’assemblage). La sécurité exigée de la limite d’élasticité "FSy" est ensuite déterminée comme le produit des deux coefficients de sécurité FSy = FS1 * FS2.

Coefficient de sécurité FS1:Il dépend du sens de la tension exercée et des propriétés anisotropiques du matériau dans la zone de soudure considérée. Les paramètres technologiques de la soudure devraient être pris en compte dans sa valeur. Il est compris entre 1 et 2 en fonction du type, de la réalisation et du mode de sollicitation de l’assemblage.

Coefficient de sécurité FS2:Il prend en compte les paramètres qualitatifs. Il est généralement compris entre 1.1 et 2 en fonction de la précision et de la crédibilité des informations d’entrée, de l’importance de l’assemblage, de la qualité de fabrication, des conditions d’exploitation et de la précision du calcul.

Conseil 1: Vous trouverez des valeurs indicatives pour le choix des coefficients de sécurité FS1 et FS2 dans le chapitre [1.3] Aide.

Conseil 2: Cette méthode est adaptée pour les utilisateurs expérimentés qui savent très bien décider du niveau de sécurité exigée en fonction du type, de la réalisation et de la sollicitation donnés de l’assemblage par soudure.

2. Méthode des coefficients de conversion. Cette méthode est une méthode élargissant la méthode de calcul élémentaire, elle apporte certaines simplifications dans le domaine de la détermination de la portance de l’assemblage conçu. Tout comme pour la méthode précédente, cette méthode calcule également la tension normale théorique correspondante dans la section portante de la soudure. Lors de l’étape suivante et sur la base de ces tensions nominales, les tensions de comparaison résultantes sont déterminées à l’aide de coefficients de conversion prédéfinis et établis empiriquement. Ces coefficients mettent en avant les propriétés anisotropiques du matériau de la soudure dans le sens des tensions exercées et leur grandeur dépend donc du type, de la réalisation et de la manière dont l’assemblage est sollicité.

En fonction de la tension exercée, la tension de comparaison résultante est déterminée comme suit pour les coefficients de conversion donnés "":- pour une tension uniaxiale

- pour une tension multiaxiale de soudures bout à bout

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- pour une tension multiaxiale de soudures en angles

Le contrôle de résistance de la soudure est ensuite réalisé par une simple comparaison de la tension calculée avec les limites d’élasticité du matériau de base. Quels que soient le type, la réalisation et la manière dont l’assemblage soudé est sollicité, la condition de portance peut être décrite par l’unique équation:

Pour cette méthode, la sécurité exigée sur les limites d’élasticité "FSy" ne prend en compte que les paramètres qualitatifs de l’assemblage soudé. Elle est généralement comprise entre 1.1 et 2 en fonction de la précision et de la crédibilité des informations d’entrée, de l’importance de l’assemblage, de la qualité de fabrication, des conditions d’exploitation et de la précision de calcul.

Conseil 1: Vous trouverez des valeurs indicatives pour le choix du coefficient de sécurité FSy [1.5] dans le chapitre Aide. Les valeurs des coefficients de conversion prédéfinis peuvent être modifiées dans la section [3.1] sur la feuille "Options".

Conseil 2: Cette méthode est particulièrement adaptée pour les utilisateurs moins expérimentés. Son utilisation peut également être utile pour les calculs de comparaison où il est nécessaire de comparer plusieurs solutions proposées de réalisations de soudure différente.

3. Méthode des tensions admissibles. La tâche la plus compliquée lors des contrôles de résistance des assemblages par soudures est généralement la détermination de la valeur correcte de la sollicitation admissible. Une conséquence logique est ensuite le fait que c’est dans le domaine de la détermination des tensions admissibles qu’apparaissent les plus importantes différences entre les différentes méthodes conseillées utilisées dans la pratique.

Les méthodes de calcul précédentes contrôlent la portance d’un assemblage par simple comparaison de la tension calculée avec la limite d’élasticité du matériau de base. Elles ne permettent donc pas directement de remplir une exigence de contrôle de résistance pour des valeurs de tension admissible connues, fixées par les normes ou les habitudes de l’entreprise. Cette méthode est donc adaptée aux utilisateurs qui souhaitent utiliser ce logiciel pour la conception des assemblages et qui ont en même temps besoin de respecter des méthodes données de contrôle de résistance.

A la différence des méthodes précédentes, cette méthode de contrôle de résistance est accompagnée d’une comparaison de la tension calculée et de la valeur de tension autorisée "SwA" directement définie par l’utilisateur. La condition de portance de l’assemblage soudé peut ainsi être définie par l’équation suivante:

Étant donné que le niveau de sécurité exigé est généralement compris dans la valeur de tension admissible requise, le niveau de sécurité "FS" utilisé a ici la caractère d’une valeur auxiliaire et il n’exprime que le niveau de "surdimensionnement" de l’assemblage conçu. La valeur de sécurité "FS" sera ainsi déduite de la méthode utilisée par l’utilisateur pour définir la tension admissible, c’est en général FS≥1.

Conseil 1: Certaines valeurs de tensions admissibles qui sont indiquées dans la littérature sont déduites pour une méthode différente de calcul des tensions de comparaison. Cette méthode permet donc un comportement variable du calcul. Réglez les paramètres

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élémentaires de calcul des tensions de comparaison dans la section [3.10] sur la feuille "Options".

Conseil 2: Utilisez cette méthode lorsque vous avez besoin de contrôler la portance de l’assemblage soudé pour une sollicitation admissible (requise) connue de l’assemblage.

Processus de calcul.Un calcul / une conception typique d’assemblage se compose des étapes suivantes:

1. Réglez l’unité de calcul exigée (SI / Imperial). [1.1]

2. Sélectionnez une méthode de calcul adaptée et réglez le niveau de sécurité exigé [1.2].

3. Sélectionnez le matériau des éléments assemblés [1.9].

4. Sélectionnez le chapitre adapté avec le type donné d’assemblage soudé.

5. Dans la première ligne du chapitre [X.1], sélectionnez la réalisation (forme) exigée de l’assemblage.

6. Dans la section [X.2], insérez les dimensions des éléments assemblés.

7. En cochant la touche correspondante dans la section "Sollicitation de l’assemblage", sélectionnez la combinaison correspondante de sollicitation. Entrez la grandeur des sollicitations sélectionnées.

8. Vérifiez la sécurité calculée pour l’assemblage conçu dans la section "Contrôle de résistance de l’assemblage".

9. Enregistrez le fichier contenant la conception satisfaisante sous un nouveau nom.

Paramètres élémentaires de calcul, matériau de l’assemblage. [1]Dans cette section, réglez les paramètres régissant le calcul (méthode de calcul et unité de calcul) et sélectionnez le matériau correspondant des éléments assemblés.

1.1 Unités de calcul. Sur la liste, choisissez le système d'unité de calcul désiré. Toutes les valeurs seront recalculées immédiatement après changement d'unités.

1.2 Méthode de calcul utilisée. La conception théorique exacte des relations de forces et de résistance représente pour les soudures un problème extrêmement difficile, même lorsqu’il s’agit de soudures de formes simples. Les calculs techniques sont donc souvent basés sur un grand nombre de conventions et d’hypothèses de simplification. Cela entraîne logiquement une certaine divergence entre les modèles de conception analysés dans la pratique. Pour ces raisons, le logiciel permet le choix entre trois méthodes de calcul.

Bien que les trois méthodes indiquées fonctionnent fondamentalement de la même façon en ce qui concerne la conception théorique de la tension exercée sur la zone de soudure étudiée, elles se différencient dans la manière avec laquelle elles évaluent la portance de l’assemblage conçu. Chaque méthode de calcul prend ainsi en compte un niveau de sécurité propre qualitativement différent. Le choix de la méthode la mieux adaptée dépend alors des exigences concrètes et de l’expérience de l’utilisateur.

Sélectionnez la méthode de calcul choisie en appuyant sur la touche correspondante. Pour la méthode choisie, saisissez ensuite la sécurité d’assemblage exigée.

Conseil 1: Vous trouverez la description de chacune des méthodes de calcul et les valeurs de sécurité conseillées dans les commentaires correspondants ou dans la partie théorique Aide.

Conseil 2: Vous trouverez la méthode générale de détermination des coefficients de sécurité dans le document "Coefficient de sûreté".

1.3 Méthode de calcul élémentaire.

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Cette méthode présente une manière générale de concevoir les assemblages par soudure, elle est basée sur les méthodes de calcul les plus fréquemment utilisées dans la littérature pour les assemblages soudés d’éléments de machine.

En fonction du type, de la conception et de la sollicitation donnés de l’assemblage par soudure, la première étape de cette méthode calcule la tension nominale théorique de la section porteuse de la soudure (normale, cisaillement ou équivalente). Le contrôle de résistance de l’assemblage est ensuite réalisé par une simple comparaison de la tension calculée avec les limites d’élasticité du matériau de base. La sécurité exigée de l’assemblage par soudure représente donc le rapport entre la valeur de limite d’élasticité du matériau de base et la valeur de sollicitation maximum admissible de la soudure donnée concrète.

L’inconvénient de cette méthode est qu’il s’agit d’une procédure relativement compliquée lors de la détermination de la valeur minimum de niveau de sécurité. Lors du choix de sécurité exigée, il est nécessaire de considérer, outre les aspects (qualitatifs) habituels, les facteurs spécifiques de l’assemblage concret (type, réalisation et mode de sollicitation de l’assemblage). La sécurité exigée de la limite d’élasticité "FSy" est ensuite déterminée comme le produit des deux coefficients de sécurité FSy = FS1 * FS2.

Coefficient de sécurité FS1:Il dépend du sens de la tension exercée et des propriétés anisotropiques du matériau dans la zone de soudure considérée. Les paramètres technologiques de la soudure devraient être pris en compte dans sa valeur.

Valeurs indicatives pour le choix des coefficients de sécurité FS1:Soudures bout à bout- sollicitées par pression 1- sollicitées par traction / flexion 1 ... 1.2

- sollicitées par cisaillement 1.4 ... 1.5

* valeurs plus grandes – soudures unilatéralement pénétrées, soudure non façonnée, soudage manuel par arc électrique ou par flamme * valeurs plus faibles – soudures bilatéralement pénétrées, soudures façonnées et calées, soudage automatique MIG ou sous flux en poudre, soudage sous laitier

Soudures en angle

- soudures frontales 1.2 ... 1.5

- soudures latérales 1.3 ... 1.6

* valeurs supérieures – soudures droites, soudures non façonnées, soudures sans bain de fusion, soudures de plus grande épaisseur, soudage manuel * valeurs plus faibles – soudures convexes, soudures avec bain de fusion, soudures de plus faibles épaisseurs, soudage automatique MIG ou sous flux en poudre

Soudures en bouchons ou en entailles- sollicitées par cisaillement 1.5 ... 2* valeurs supérieures – soudures à parois perpendiculaires,

soudage manuel à l’arc électrique * valeurs inférieures – soudures à parois biseautées, soudage MIG ou sous flux en poudre

Soudures par points (par résistance)- sollicitées par cisaillement 1.5- sollicitées par arrachement 2

Coefficient de sécurité FS2:Il prend en compte les paramètres qualitatifs. Il est généralement compris entre 1.1 et 2 en fonction de la précision et de la crédibilité des informations d’entrée, de l’importance de

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l’assemblage, de la qualité de fabrication, des conditions d’exploitation et de la précision du calcul.

Valeurs indicatives pour le choix des coefficients de sécurité FS2:

1.1 ... 1.3

- informations d’entrée très exactes - connaissance parfaite des caractéristiques des matériaux - grande qualité et strict respect de la technologie de fabrication - grande qualité de soudure sans tension intrinsèque - soudage réalisé par un soudeur certifié et très expérimenté - qualité de soudure garantie par un contrôle de sortie détaillé (par rayons X, essais magnétiques, ultrasons…) - assemblages peu importants dont la rupture n’a aucun effet particulier

1.3 ... 1.6

- calcul moins précis sans vérification expérimentale - précision moins importante dans la fabrication - soudure de qualité normale - soudage réalisé par des soudeurs qualifiés - soudure avec contrôle de sortie courant - assemblage moins important

1.6 ... 2.0

- précision plus faible des calculs - détermination approximative des caractéristiques de matériaux - connaissance imprécise de l’effet réel de la sollicitation extérieure - soudure avec risque plus important d’apparition de tensions intrinsèques - soudures de qualité non garantie - assemblage très important dont la rupture pourrait représenter une menace sur des vies humaines ou une grande perte matérielle

Remarque: Des valeurs de coefficients de sécurité FS2 encore plus importantes sont utilisées pour les assemblages exposés à un environnement agressif ou à de hautes températures.

Conseil 1: vous trouverez une description détaillée du calcul de tension nominale pour les différentes réalisations d’assemblages soudés dans la partie théorique Aide.

Conseil 2: Cette méthode est adaptée pour les utilisateurs expérimentés qui savent très bien décider du niveau de sécurité exigée en fonction du type, de la réalisation et de la sollicitation donnés de l’assemblage par soudure.

1.5 Méthode des coefficients de conversion. Cette méthode est une méthode élargissant la méthode de calcul élémentaire, elle apporte certaines simplifications dans le domaine de la détermination de la portance de l’assemblage conçu. Tout comme pour la méthode précédente, cette méthode calcule également la tension normale théorique correspondante dans la section portante de la soudure. Lors de l’étape suivante et sur la base de ces tensions nominales, les tensions de comparaison résultantes sont déterminées à l’aide de coefficients de conversion prédéfinis et établis empiriquement. Ces coefficients mettent en avant les propriétés anisotropiques du matériau de la soudure dans le sens des tensions exercées et leur grandeur dépend donc du type, de la réalisation et de la manière dont l’assemblage est sollicité.

Le contrôle de résistance de la soudure est ensuite réalisé par une simple comparaison de la tension calculée avec les limites d’élasticité du matériau de base. Pour cette méthode, la sécurité exigée sur les limites d’élasticité "FSy" ne prend en compte que les paramètres qualitatifs de l’assemblage soudé. Elle est généralement comprise entre 1.1 et 2 en fonction de la précision et de la crédibilité des informations d’entrée, de l’importance de l’assemblage, de la qualité de fabrication, des conditions d’exploitation et de la précision de calcul.

Valeurs indicatives pour le choix des coefficients de sécurité FSy:

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1.1 ... 1.3

- informations d’entrée très exactes - connaissance parfaite des caractéristiques des matériaux - grande qualité et strict respect de la technologie de fabrication - grande qualité de soudure sans tension intrinsèque - soudage réalisé par un soudeur certifié et très expérimenté - qualité de soudure garantie par un contrôle de sortie détaillé (par rayons X, essais magnétiques, ultrasons…) - assemblages peu importants dont la rupture n’a aucun effet particulier

1.3 ... 1.6

- calcul moins précis sans vérification expérimentale - précision moins importante dans la fabrication - soudure de qualité normale - soudage réalisé par des soudeurs qualifiés - soudure avec contrôle de sortie courant - assemblage moins important

1.6 ... 2.0

- précision plus faible des calculs - détermination approximative des caractéristiques de matériaux - connaissance imprécise de l’effet réel de la sollicitation extérieure - soudure avec risque plus important d’apparition de tensions intrinsèques - soudures de qualité non garantie - assemblage très important dont la rupture pourrait représenter une menace sur des vies humaines ou une grande perte matérielle

Remarque: Des valeurs de coefficients de sécurité FSy encore plus importantes sont utilisées pour les assemblages exposés à un environnement agressif ou à de hautes températures.

Conseil 1: Les valeurs des coefficients de conversion prédéfinis peuvent être modifiées dans la section [3.1] sur la feuille "Options".

Conseil 2: Cette méthode est particulièrement adaptée pour les utilisateurs moins expérimentés. Son utilisation peut également être utile pour les calculs de comparaison où il est nécessaire de comparer plusieurs solutions proposées de réalisations de soudure différente.

1.7 Méthode des tensions admissibles. La tâche la plus compliquée lors des contrôles de résistance des assemblages par soudures est généralement la détermination de la valeur correcte de la sollicitation admissible. Une conséquence logique est ensuite le fait que c’est dans le domaine de la détermination des tensions admissibles qu’apparaissent les plus importantes différences entre les différentes méthodes conseillées utilisées dans la pratique.

Les méthodes de calcul précédentes contrôlent la portance d’un assemblage par simple comparaison de la tension calculée avec la limite d’élasticité du matériau de base. Elles ne permettent donc pas directement de remplir une exigence de contrôle de résistance pour des valeurs de tension admissible connues, fixées par les normes ou les habitudes de l’entreprise. Cette méthode est donc adaptée aux utilisateurs qui souhaitent utiliser ce logiciel pour la conception des assemblages et qui ont en même temps besoin de respecter des méthodes données de contrôle de résistance.

A la différence des méthodes précédentes, cette méthode de contrôle de résistance est accompagnée d’une comparaison de la tension calculée et de la valeur de tension autorisée "SwA" directement définie par l’utilisateur. Étant donné que le niveau de sécurité exigé est généralement compris dans la valeur de tension admissible requise, le niveau de sécurité "FS" utilisé a ici la caractère d’une valeur auxiliaire et il n’exprime que le niveau de "surdimensionnement" de l’assemblage conçu. La valeur de sécurité "FS" sera ainsi déduite

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de la méthode utilisée par l’utilisateur pour définir la tension admissible, c’est en général FS≥1.

Conseil 1: Certaines valeurs de tensions admissibles qui sont indiquées dans la littérature sont déduites pour une méthode différente de calcul des tensions de comparaison. Cette méthode permet donc un comportement variable du calcul. Réglez les paramètres élémentaires de calcul des tensions de comparaison dans la section [3.10] sur la feuille "Options".

Conseil 2: Utilisez cette méthode lorsque vous avez besoin de contrôler la portance de l’assemblage soudé pour une sollicitation admissible (requise) connue de l’assemblage.

1.9 Matériau des éléments assemblés.Cette section permet de choisir le matériau adapté pour les éléments assemblés.

La liste de la ligne [1.10] permet la sélection de la norme de matériau souhaitée. Sélectionnez le matériau des éléments assemblés dans la liste [1.11]. Les cinq premières lignes de la liste sont réservées aux matériaux définis par l’utilisateur. Vous trouverez les informations relatives au paramétrage des matériaux dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)". Les autres lignes contiennent une sélection de matériaux pour la norme actuellement sélectionnée [1.10].

Remarque: Si la touche à droite de la liste de sélection est cochée, les paramètres nécessaires sont automatiquement déterminés pour le matériau sélectionné. Dans le cas contraire, veuillez compléter les caractéristiques du matériau manuellement.

1.10 Norme du matériau.Choisissez la norme nationale pour le choix du matériau de l’assemblage dans la liste.

Recommandation: Dans la plupart des pays de l’Union européenne, les normes locales des matériaux (DIN, BS, UNI, UNE, ...) ont été remplacées, ou sont en cours de remplacement, par des normes européennes équivalentes EN. Nous conseillons donc d’utiliser les normes européennes correspondantes.

Soudures bout à bout. [2]Cette section est destinée à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages soudés bout à bout.

Les soudures bout à bout apparaissent dans les joints de contact à bords droits des éléments assemblés et elles s’utilisent généralement comme soudures porteuses, c’est à dire de force. Pour une réalisation parfaite, il est souvent nécessaire de faire une modification des surfaces de contact des éléments à souder. Le moyen de modification des surfaces d’assemblage est donné en fonction du type d’assemblage, de l’épaisseur des éléments soudés, du mode de soudage et de l’accès à la zone de soudage.

Avertissement: Ce logiciel est destiné au calcul des assemblages par soudures bout à bout continues et totalement pénétrées. Les méthodes conseillées de conception pour les assemblages spéciaux (soudures partiellement pénétrées, soudures discontinues, soudures combinées) sont données dans la partie théorique Aide.

Procédé de conception de l’assemblage:

1. Sélectionnez la conception d’assemblage souhaitée dans la ligne [2.1].

2. Insérez toutes les dimensions nécessaires de l’assemblage dans la section [2.2].

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3. Dans la ligne [2.6], sélectionnez si l’assemblage ne sera contrôlé que pour la longueur portante des soudures.

4. En cochant les touches correspondantes dans la section [2.7], réglez la combinaison de sollicitation correspondante. Entrez la grandeur des sollicitations sélectionnées.

5. Si lors du calcul vous utilisez la "Méthode des tensions admissibles" (voir [1.7]), saisissez la grandeur de la tension admissible dans la ligne [2.15].

6. Vérifiez la sécurité calculée de l’assemblage conçu dans la ligne [2.17].

7. Si vous souhaitez optimaliser les dimensions de l’assemblage ou si l’assemblage conçu ne répond pas au contrôle de résistance, utilisez la touche "min" dans la section [2.2] pour trouver des dimensions adéquates à l’assemblage.

8. Si vous voulez connaître la sollicitation maximum autorisée pour un assemblage donné, utilisez la touche "max" dans la section [2.7].

Conseil: Vous trouverez des informations détaillées sur le calcul des soudures bout à bout dans la partie théorique Aide.

2.1 Type d’assemblage. Sélectionnez le type d’assemblage souhaité en cliquant sur la touche de l’image correspondante.

2.2 Dimensions de l’assemblage. Saisissez toutes les dimensions nécessaires de l’assemblage.

Conseil: Après avoir appuyé sur l’une des touches "min" positionnées à droite du champ d’entrée, le logiciel trouve la grandeur minimum admissible de la dimension correspondante pour une sollicitation donnée, pour le matériau sélectionné et pour la sécurité exigée de l’assemblage.

2.6 Longueur porteuse de la soudure. Sur les soudures courantes, on observe souvent l’apparition de ce que l’on pourrait appeler "des cratères finaux". Cela entraîne un affaiblissement de la section au début et à la fin de la soudure. La longueur porteuse de la soudure est alors inférieure à la longueur réelle (déduction faite de la partie initiale et de la partie finale). Pour des calculs plus précis, il est donc conseillé de vérifier la portance maximale des soudures seulement pour la partie (c'est-à-dire pour la longueur) des soudures ayant le diamètre exigé.

En cochant cette touche, le contrôle de résistance de l’assemblage ne prendra en compte que la longueur portante de soudure. La taille de la longueur portante sera alors automatiquement déterminée par le logiciel en fonction des dimensions saisies. Si cette touche n’est pas cochée, la portance de la soudure sera directement calculée pour les dimensions de l’assemblage qui sont saisies dans la section [2.2].

Recommandation: Les calculs utilisant les longueurs porteuses pour le contrôle des soudures sont plus sûrs. Cette touche devrait donc si possible être constamment cochée. Cela est vrai à l’exception par exemple des cas où la soudure est spécialement réalisée (voir image) ou lorsqu’il n’est pas possible, pour la longueur porteuse déterminée, d’utiliser une fonction automatique de calcul (par exemple pour les soudures discontinues).

Remarque: Ce paramètre ne joue aucun rôle pour les assemblages à soudures périphériques.

2.7 Sollicitation de l’assemblage.

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En cochant les touches correspondantes dans la partie gauche de cette section, saisissez la combinaison correspondante de sollicitation. Entrez la grandeur des sollicitations sélectionnées.

Remarque: Pour certains types d’assemblages [2.1], le logiciel ne permet le calcul qu’avec un seul type de sollicitation.

Conseil: Si pour un assemblage donné, vous souhaitez trouver la sollicitation maximum admissible, utilisez la touche "max" positionnée à droite du champ d’entrée correspondant.

2.13 Contrôle de résistance de l’assemblage. Lors de l’utilisation de la "Méthode de calcul élémentaire" ou de la "Méthode des coefficients de conversion" (voir [1.3] ou [1.5]), le contrôle de résistance de l'assemblage est réalisé par comparaison de la tension théorique calculée dans la soudure [2.16] et de la limite d’élasticité du matériau donné de l’assemblage [2.14]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale à la limite d’élasticité [2.17] doit être supérieure à la sécurité exigée ([1.4] ou [1.6]).

Si lors du calcul vous utilisez la "Méthode des tensions admissibles" (voir [1.7]), le contrôle de résistance de l'assemblage sera réalisé par comparaison de la tension théorique calculée [2.16] avec la tension admissible [2.15]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale [2.17] doit être supérieure à la sécurité exigée [1.8].

Conseil 1: Vous trouverez les valeurs minimums conseillées dans les commentaires correspondants de la section [1.2] ou dans la partie théorique Aide.

Conseil 2: Si l’assemblage conçu ne satisfait pas au contrôle de résistance, vous pouvez utiliser la touche correspondante "min" dans la section [2.2] pour trouver la dimension d’assemblage satisfaisante.

2.15 Tension admissible.Si lors du calcul, vous utilisez la "Méthode des tensions admissibles" (voir [1.7]), insérez la grandeur de la tension autorisée du matériau dans cette ligne. Cette valeur sert ensuite à déterminer le taux de sécurité [2.17] de l’assemblage conçu.

Remarque: Pour les deux autres méthodes de calcul (voir [1.3], [1.5]), cette ligne n’a qu’un caractère indicatif et la valeur de tension autorisée est automatiquement déterminée sur la base de la sécurité exigée et de la limite d’élasticité du matériau choisi.

Soudures en angle sollicitées dans le plan de l'assemblage (assemblage à recouvrement). [3]Les soudures en angle se positionnent le long des angles de coin des éléments assemblés, leur profilé élémentaire est un triangle isocèle à angle droit. Elles sont généralement utilisées comme soudures porteuses, c’est à dire de force pour les assemblages en T, les assemblages en croix, les assemblages en angle et les assemblages à recouvrement. La forme des éléments soudés ne doit pas être spécialement modifiée. Pour les assemblages statiquement sollicités, on utilise généralement une soudure droite alors que pour les assemblages dynamiquement sollicités, il est préférable d’utiliser une soudure convexe qui a de plus faibles effets concaves.

Cette partie du calcul est destinée à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages à soudures en angle, sollicités dans le plan de l’assemblage. Les assemblages à recouvrement ou la fixation de courtes traverses rigides sur les deux côtés sont des exemples typiques de ces assemblages.

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Avertissement: Ce logiciel est destiné au calcul des assemblages avec des soudures continues en angle. Les méthodes de conception conseillées pour les assemblages à soudures discontinues ou à soudures combinées sont données dans la partie théorique Aide.


1. Sélectionnez la conception d’assemblage souhaitée (forme de groupe de soudage) dans la ligne [3.1].


3. Réglez les paramètres correspondants de l’assemblage et du calcul dans le chapitre [3.11].







3.1 Forme du groupe de soudure. Sélectionnez le type d’assemblage souhaité (forme du groupe de soudure) en appuyant sur la touche de l’image correspondante.

Remarque: Les touches désignées en bleu sur l’écran (assemblage numéros 17, 18 et 36) servent au calcul des assemblages ayant une forme de groupe de soudage non définie. Pour les assemblages avec une forme asymétrique de groupe de soudage (assemblage numéro 18), il est conseillé d’effectuer un contrôle de la tension à l’endroit donné de la soudure (le plus éloigné du centre de gravité) progressivement sur les quatre quadrants.


Conseil 1: Vous trouverez la méthode conseillée de sélection des dimensions appropriées de soudures en angle dans la partie théorique Aide.

Conseil 2: Après avoir appuyé sur l’une des touches "min" positionnées à droite du champ d’entrée, le logiciel trouve la grandeur minimum admissible de la dimension correspondante pour une sollicitation donnée, pour le matériau sélectionné et pour la sécurité exigée de l’assemblage.

3.3 Épaisseur de soudure utilisée pour le calcul. L’épaisseur de soudure en angle utilisée pour le calcul est définie comme la hauteur du plus grand triangle isocèle inscrit dans la section de soudure sans bain de fusion.

Conseil: L’épaisseur minimum de la soudure en angle se détermine généralement en fonction du matériau utilisé et de l’épaisseur des éléments soudés. Les méthodes conseillées pour sélectionner l’épaisseur appropriée de la soudure sont indiquées dans la partie théorique Aide.

3.8 Profilés standards.

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Ce chapitre sert à faciliter la saisie (saisie automatique) des dimensions correspondantes de l’assemblage [3.2] pour les assemblages avec des traverses soudées de profilés normés.

Lors du choix du profilé, veuillez procéder dans l’ordre suivant:

1. Choisissez le type (norme) de profilé souhaité dans le menu à dérouler [3.9].

2. Choisissez la dimension correspondante du profilé dans la liste [3.10].

3. En appuyant sur la touche "<" dans la partie gauche de la liste, transférez les dimensions du profilé choisi dans les champs d’entrée de la section [3.2].

Remarque: Cette section n’est fonctionnelle que pour certaines formes de groupes de soudures qui correspondent aux profilés normalisés.





3.13 Soudure intérieure. Ne cochez cette touche que lorsque l’assemblage est réalisé par soudure en angle sur le pourtour intérieur de l’un des éléments à assembler.

Remarque: Ce paramètre n’a une signification que pour certains des assemblages avec soudures périphériques.

3.14 Type d'assemblage. Choisissez le type de soudure souhaité en choisissant dans le menu à dérouler.

Assemblage à cisaillement simple:

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Assemblage à cisaillement double:

3.15 Sollicitation de l’assemblage.En cochant les touches correspondantes dans la partie gauche de cette section, saisissez la combinaison correspondante de sollicitation. Entrez la grandeur des sollicitations sélectionnées.

Remarque: Pour certains types de groupes de soudures [3.1], le logiciel ne permet le calcul qu’avec un seul type de sollicitation.


3.24 Contrôle de résistance de l’assemblage. Lors de l’utilisation de la "Méthode de calcul élémentaire" ou de la "Méthode des coefficients de conversion" (voir [1.3] ou [1.5]), le contrôle de résistance de l'assemblage est réalisé par comparaison de la valeur maximale de tension théorique calculée [3.27 – 3.30] et de la limite d’élasticité du matériau donné de l’assemblage [3.25]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale à la limite d’élasticité [3.31] doit être supérieure à la sécurité exigée ([1.4] ou [1.6]).

Si lors du calcul vous utilisez la "Méthode des tensions admissibles" (voir [1.7]), le contrôle de résistance de l'assemblage sera réalisé par comparaison de la valeur maximum de tension théorique calculée [3.27 -3.30] avec la tension admissible [3.26]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale [3.31] doit être supérieure à la sécurité exigée [1.8].





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Soudures en angle sollicitées dans le plan perpendiculaire au plan de l'assemblage (assemblage en T). [4]Les soudures en angle se positionnent le long des angles de coin des éléments assemblés, leur profilé élémentaire est un triangle isocèle à angle droit. Elles sont généralement utilisées comme soudures porteuses, c’est à dire de force pour les assemblages en T, les assemblages en croix, les assemblages en angle et les assemblages à recouvrement. La forme des éléments soudés ne doit pas être spécialement modifiée. Pour les assemblages statiquement sollicités, on utilise généralement une soudure droite alors que pour les assemblages dynamiquement sollicités, il est préférable d’utiliser une soudure convexe qui a de plus faibles effets concaves.

Cette partie du calcul est destinée à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages à soudures en angle, sollicités dans le plan perpendiculaire à l’assemblage. Un exemple typique de ce type d’assemblage est la fixation de traverses à une dalle de fondation (assemblage en T).

Avertissement: Ce logiciel est destiné au calcul des assemblages avec des soudures continues en angle. Les méthodes de conception conseillées pour les assemblages à soudures discontinues ou à soudures combinées sont données dans la partie théorique Aide.


1. Sélectionnez la conception d’assemblage souhaitée (forme de groupe de soudage) dans la ligne [4.1].


3. Réglez les paramètres correspondants de l’assemblage et du calcul dans le chapitre [4.11].







4.1 Forme du groupe de soudure. Sélectionnez le type d’assemblage souhaité (forme du groupe de soudure) en appuyant sur la touche de l’image correspondante.

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Remarque: Les touches désignées en bleu sur l’écran (assemblage numéros 25 et 26) servent au calcul des assemblages ayant une forme de groupe de soudage non définie.


Conseil 1: Vous trouverez la méthode conseillée de sélection des dimensions appropriées de soudures en angle dans la partie théorique Aide.


4.3 Épaisseur de soudure utilisée pour le calcul. L’épaisseur de soudure en angle utilisée pour le calcul est définie comme la hauteur du plus grand triangle isocèle inscrit dans la section de soudure sans bain de fusion.

Conseil: L’épaisseur minimum de la soudure en angle se détermine généralement en fonction du matériau utilisé et de l’épaisseur des éléments soudés. Les méthodes conseillées pour sélectionner l’épaisseur appropriée de la soudure sont indiquées dans la partie théorique Aide.

4.8 Profilés standards. Ce chapitre sert à faciliter la saisie (saisie automatique) des dimensions correspondantes de l’assemblage [4.2] pour les assemblages avec des traverses soudées de profilés normés.

Lors du choix du profilé, veuillez procéder dans l’ordre suivant:

1. Choisissez le type (norme) de profilé souhaité dans le menu à dérouler [4.9].

2. Choisissez la dimension correspondante du profilé dans la liste [4.10].

3. En appuyant sur la touche "<" dans la partie gauche de la liste, transférez les dimensions du profilé choisi dans les champs d’entrée de la section [4.2].

Remarque: Cette section n’est fonctionnelle que pour certaines formes de groupes de soudures qui correspondent aux profilés normalisés.




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4.13 Tension de traction / de pression. Une tension normale dont l’évolution est illustrée sur l’image suivante apparaît sur les traverses soudées sollicitées par moment de flexion. La tension maximale s’exerce sur les points extrêmes du groupe de soudure, les plus éloignés de l’axe neutre.

Comme on peut le voir sur l’image, la tension dans la soudure supérieure est exercée dans le sens d’arrachement de la traverse et elle a donc le caractère d’une telle tension. La tension dans la soudure inférieure a le caractère d’une tension de pression. Pour les soudures symétriques selon l’axe neutre, la grandeur des deux tensions est identique. De plus importantes valeurs de tension de pression peuvent être obtenues pour les soudures asymétriques. Du point de vue de la portance de l’assemblage soudé, la tension de traction a généralement un rôle plus important pour des traverses ainsi assemblées.

Dans un calcul courant, le logiciel analyse, lors du contrôle de résistance, la tension calculée maximum quelle que soit sa direction. En cochant cette touche, vous supprimez le contrôle de tension de pression (négative). Lors du contrôle de résistance, le logiciel n’analysera alors que la tension en traction (positive).

Remarque: Ce paramètre n’a pas d’importance pour les soudures symétriques selon l’axe neutre.

4.14 Sollicitation de l’assemblage.En cochant les touches correspondantes dans la partie gauche de cette section, saisissez la combinaison correspondante de sollicitation. Entrez la grandeur des sollicitations sélectionnées.


4.24 Contrôle de résistance de l’assemblage. Lors de l’utilisation de la "Méthode de calcul élémentaire" ou de la "Méthode des coefficients de conversion" (voir [1.3] ou [1.5]), le contrôle de résistance de l'assemblage est réalisé par comparaison de la valeur maximale de tension théorique calculée [4.27, 4.28] et de la limite d’élasticité du matériau donné de l’assemblage [4.25]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale à la limite d’élasticité [4.29] doit être supérieure à la sécurité exigée ([1.4] ou [1.6]).

Si lors du calcul vous utilisez la "Méthode des tensions admissibles" (voir [1.7]), le contrôle de résistance de l'assemblage sera réalisé par comparaison de la valeur maximum de tension théorique calculée [4.27, 4.28] avec la tension admissible [4.26]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale [4.29] doit être supérieure à la sécurité exigée [1.8].

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Soudures en bouchons et en entailles. [5]Cette section est destinée à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages réalisés par soudures en bouchons et en entailles.

Les soudures en bouchons et en entailles sont généralement utilisées pour des assemblages à recouvrement. Elles ne sont adaptées ni au transfert de forces importantes, ni par exemple aux assemblages dynamiquement sollicités. L’assemblage est formé d’une soudure sur les parois des orifices ronds ou ovales et sur les surfaces de contact des parties adjacentes. Les bouchons et les entailles de petites dimensions sont généralement totalement remplis de soudure.

Ces soudures ne sont pas très adaptées à l’assemblage de tôles épaisses et elles sont généralement utilisées pour des tôles plus minces d’une épaisseur allant jusqu’à 15 mm. Pourtant, du point de vue de la sollicitation, les soudures en entailles sont plus adaptées parce que la réalisation de la racine de la soudure est de meilleure qualité. Une meilleure réalisation de la soudure et un assemblage présentant donc de meilleures caractéristiques de résistance peuvent être atteints en utilisant des orifices à parois inclinées.




3. Saisissez la grandeur correspondante de la sollicitation de l’assemblage dans la ligne [5.8].




7. Si vous voulez connaître la sollicitation maximum admissible pour un assemblage donné, utilisez la touche "max" dans la ligne [5.8].

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Conseil: Vous trouverez des informations détaillées sur le calcul des soudures en bouchons et en entailles dans la partie théorique Aide.

5.1 Type d’assemblage. Sélectionnez le type d’assemblage souhaité dans le menu à dérouler.


Conseil 1: Vous trouverez les méthodes conseillées de sélection des dimensions adaptées des soudures en bouchons et en entailles dans la partie théorique Aide.


5.7 Sollicitation de l’assemblage.Saisissez la grandeur correspondante de la sollicitation de l’assemblage dans la ligne [5.8].


5.9 Contrôle de résistance de l’assemblage. Lors de l’utilisation de la "Méthode de calcul élémentaire" ou de la "Méthode des coefficients de conversion" (voir [1.3] ou [1.5]), le contrôle de résistance de l'assemblage est réalisé par comparaison de la valeur maximale de tension théorique calculée [5.12, 5.13] et de la limite d’élasticité du matériau donné de l’assemblage [5.10]. Pour que l’assemblage soit satisfaisant, la sécurité finale à la limite d’élasticité [5.14] doit être supérieure à la sécurité exigée ([1.4] ou [1.6]).






Soudures par points (par résistance). [6]Cette section est destinée à la conception géométrique et au contrôle de résistance des assemblages soudés par points.

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Les soudures par points (par résistance) sont généralement utilisées pour assembler des tôles minces et des éléments à parois minces. Leur utilisation est très adaptée, notamment lors de la fabrication en série. Les assemblages avec soudure par points ne conviennent pas particulièrement au transfert de forces importantes. En ce qui concerne le type de sollicitation, on distingue deux types élémentaires d’assemblages soudés par points:- assemblage avec soudure sollicitée par cisaillement (assemblage à recouvrement)- assemblage avec soudure sollicitée par arrachement (traction)

Dans la pratique, les assemblages avec soudures par résistance ne sont habituellement utilisés que pour assembler au plus 3 éléments d’épaisseur totale maximum allant jusqu’à environ 15 mm. Le rapport des épaisseurs des différents éléments ne doit pas dépasser le taux 1:3. Face aux forces extérieures, la soudure doit toujours se situer de façon à ce qu’elle ne soit sollicitée que par cisaillement. Les soudures par points sollicitées par traction ont une résistance beaucoup plus faible, leur utilisation n’est donc pas recommandée. Les assemblages à recouvrement peuvent être réalisés avec cisaillement simple ou double. Un minimum de 2 et un maximum de 5 points de soudures doivent être positionnés dans le sens d’effet des forces.




3. Saisissez la grandeur correspondante de la sollicitation de l’assemblage dans la ligne [6.7].




7. Si vous voulez connaître la sollicitation maximum admissible pour un assemblage donné, utilisez la touche "max" dans la ligne [6.7].

Conseil: Vous trouverez des informations détaillées sur le calcul des soudures par points dans la partie théorique Aide.

6.1 Type d’assemblage. Sélectionnez le type d’assemblage souhaité en cliquant sur la touche de l’image correspondante.


Conseil 1: Vous trouverez la méthode conseillée de sélection des dimensions appropriées des soudures par points dans la partie théorique Aide.


6.6 Sollicitation de l’assemblage.Saisissez la grandeur correspondante de la sollicitation de l’assemblage dans la ligne [6.7].


6.8 Contrôle de résistance de l’assemblage. Lors de l’utilisation de la "Méthode de calcul élémentaire" ou de la "Méthode des coefficients de conversion" (voir [1.3] ou [1.5]), le contrôle de résistance de l'assemblage est réalisé par comparaison de la valeur maximale de tension théorique calculée [6.11, 6.12] et de la limite d’élasticité du matériau donné de l’assemblage [6.9]. Pour que l’assemblage

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soit satisfaisant, la sécurité finale à la limite d’élasticité [6.13] doit être supérieure à la sécurité exigée ([1.4] ou [1.6]).






Réglage des calculs, changement de langue.L'information sur le réglage des paramètres de calcul et le choix de la langue se trouve dans le document "Réglage des calculs, changement de langue".

Complément – Ce calcul:3.0 Réglage utilisateur des paramètres de calcul.En fonction du type de méthode de calcul utilisé (voir calcul principal [1.2]), vous pouvez dans cette partie régler certains paramètres influençant le calcul des assemblages par soudure. Dans la section [3.1], il est possible de régler la grandeur souhaitée des coefficients utilisés pour la "Méthode des coefficients de conversion". Le chapitre [3.10] permet de régler les paramètres élémentaires de calcul pour la "Méthode des tensions admissibles".

Conseil: Vous trouverez des informations détaillées sur les méthodes de calcul dans la partie théorique Aide.

3.2 Réglage des coefficients d’anisotropie de la soudure.Dans cette section, vous réglez les valeurs des coefficients de conversion que le logiciel utilise lors du calcul des tensions comparatives dans la "Méthode des coefficients de conversion".

Valeurs conseillées de coefficients de conversion:Type de soudure, mode de sollicitation Coefficie

ntSoudure bout à bout sollicitée par pression 1.00Soudure bout à bout sollicitée par traction

- soudage manuel par arc électrique ou par flamme - soudage de contact par résistance - soudage manuel, assemblages soutenus par une soudure du côté de la racine après réalisation d’une rainure - soudage automatique sous flux en poudre ou MIG, assemblages soudés des deux côtés - soudage sous laitier électroconducteur

0.85 ... 1.00

Soudure bout à bout sollicitée par cisaillement 0.70Soudures en angle frontales

- soudage manuel, soudure sans bain de fusion - soudage manuel par arc électrique, par électrodes à résistance élevée (de 20% min.) - soudage automatique sous flux en poudre ou MIG, épaisseur de la soudure > 8mm, profondeur du bain de

0.75 ... 1.00

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fusion 0.2a - soudure automatique sous flux en poudre, soudure à une couche d’épaisseur > 8mm, profondeur du bain de fusion 0.4a Soudures en angle latérales - soudage manuel, soudure sans bain de fusion

- soudage manuel par arc électrique, par électrodes à résistance élevée (de 20% min.) - soudage automatique sous flux en poudre ou MIG, épaisseur de la soudure > 8mm, profondeur du bain de fusion 0.2a - soudure automatique sous flux en poudre, soudure à une couche d’épaisseur > 8mm, profondeur du bain de fusion 0.4a

0.65 ... 0.90

Soudures en bouchons et en entailles - soudage manuel à l’arc électrique, soudures avec des parois perpendiculaires - soudage sous flux en poudre ou MIG, soudures avec parois biseautées

0.50 ... 0.65

Soudures par points (par résistance) sollicitées par cisaillement

0.65

Soudures par points (par résistance) sollicitées par traction

0.50

3.11 Mode de calcul de la tension de comparaison pour les soudures bout à bout.En appuyant sur la touche correspondante, sélectionnez l’équation que le logiciel utilisera ensuite pour le calcul de la tension de comparaison.

Lors des calculs techniques, on utilise le plus souvent la deuxième formule pour les assemblages à soudure bout à bout,

cette relation est également utilisée par le logiciel pour la "Méthode de calcul élémentaire". Lors de l’utilisation de cette équation, on part de la tension en traction admissible du matériau de base pour déterminer la tension autorisée dans la section de soudure.

La première équation s’utilise moins souvent pour déterminer la tension nominale dans la section de la soudure bout à bout.

Cette méthode est par exemple utilisée dans DIN 18800 ou dans la méthode de calcul simplifiée selon prEN 1993-1-8. De façon générale, on peut dire que lors de son utilisation, la valeur de tension admissible devrait être déduite en fonction de la tension admissible du matériau en cisaillement.

3.12 Mode de calcul de la tension de comparaison pour les soudures en angle.En appuyant sur la touche correspondante, sélectionnez l’équation choisie que le logiciel utilisera ensuite pour le calcul de la tension de comparaison.

Lors des calculs techniques, on utilise presque exclusivement la première équation pour les assemblages à soudure en angle,

cette relation est également utilisée par le logiciel pour la "Méthode de calcul élémentaire". Lors de l’utilisation de cette équation, on part souvent de la tension admissible du matériau de base en cisaillement pour déterminer la tension autorisée dans la section de la soudure.

Étant donnée la convention de calcul utilisée (pour le calcul, la section porteuse de la soudure est basculée dans le plan de l’élément assemblé), la littérature indique très rarement la

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deuxième équation pour les soudures en angle.

Si vous l’utilisez cependant, alors la valeur de tension admissible devrait être déduite en fonction de la tension admissible du matériau en traction.

3.13 Calcul avec répartition de la tension de cisaillement.Pour certains calculs techniques, lors du contrôle de résistance des soudures en angle sollicitées par une force de cisaillement exercée dans le plan des éléments assemblés, on part de la théorie de répartition des tensions de cisaillement. Selon cette théorie, les tensions de cisaillement dans la section sollicitée ne sont transférées que par des soudures parallèles à la direction de la tension. En cochant cette touche, le logiciel va utiliser la section porteuse réduite correspondante du groupe de soudure pour calculer la tension de cisaillement.

Recommandation: Cette touche ne devrait pas être utilisée dans les cas où la longueur totale des soudures perpendiculaires à la direction de la tension est nettement supérieure à la longueur totale des soudures ayant une direction de tension parallèle. Si cette touche était cochée pour un tel assemblage par soudure, le résultat serait erroné.

Remarque: Cette touche n’a aucune signification pour les assemblages avec une soudure dans une seule direction.

Modifications du cahier de travail (calcul).Les informations générales sur la façon dont vous pouvez modifier et prolonger les cahiers de travail du calcul sont mentionnées dans le document "Modifications du cahier de travail (calcul)".

Assemblages Par Soudure

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