Polskie biura projektów małą wagę przywiązują do obliczania spoin wg norm krajowych, przyswajanie norm europejskich idzie opornie, a konieczność liczenia wg norm USA czy japońskich stanowi duży problem. Znalezienie w mieście akademickim biura projektów, które zagwarantuje obliczenia spoin wg konkretnej normy, nawet krajowej, może być nie lada wyzwaniem. Bierze się to z tego, że często projektuje się dla kolegów. W przypadku przetargów unijnych czy rynku globalnego utrudnia to pozyskanie zleceń i może skończyć się bankructwem firmy. Japończycy przerabiali to na kontraktach w USA, gdzie ważna jest nie tylko norma ale rok jej wydania. Dlatego aby zapoczątkować dobry zwyczaj posługiwania się przez projektantów normami, a nie tylko wyuczonymi w praktyce zasadami, postanowiliśmy na przykładach pokazać porównanie obliczania spoin wg norm polskich, europejskich, japońskich i amerykańskich. Artykuł będzie dotyczył konstrukcji ramowych maszyn, wieżowców odpornych na trzęsienia ziemi, konstrukcji suwnic i mostów.

Tomasz Michałowski, Tadeusz Zaczek, Ryszard Jastrzębski, Dawid Mołdrzyk

Ponieważ wchodzi prawo europejskie, które – obok firm wykonawczych – będzie uprawniało również biura projektów wg EN1090, będą one musiały, podobnie jak firmy wykonawcze na zasadzie analogii do normy ISO 3834, przygotować księgę jakości, procedury i instrukcje projektowania oraz obliczania konstrukcji stalowych wg wymogów norm /4/. W tym systemie, analogicznie do kwalifikacji nadzoru spawalniczego i badań nieniszczących, uprawnienia budowlane będą tylko kwalifikacjami pracowników na jednym z trzech poziomów.

Obliczenia statyczne
W poprzednich artykułach podano ogólne zasady projektowania połączeń spawanych /3/. Należy zwrócić szczególną uwagę na pokazane na rysunku 1 dopuszczalne sposoby obciążania spoin pachwinowych.


rys. 1

Ważne są też obliczenia statyczne. Na przykładach poniżej omówimy obliczenia wg norm amerykańskich, japońskich, polskich i europejskich. Obliczenia te pokazują znaczne różnice. Nie oznacza to jednak, że w Polsce powinniśmy zastosować obliczenia, które dają najlepsze odchudzenie konstrukcji. Możemy to zrobić, gdy zastosujemy japońskie wymogi dotyczące stali i wymusimy od firm uprawnienia, które zagwarantują odpowiednią organizacje kontroli jakości i nadzoru spawalniczego /4/.


Rys. 2 Schemat obliczeniowy wytrzymałości złącza 1 /1/

Przykład 1
Zgodnie z drugim standardem projektowania konstrukcji stalowych Japońskiego Instytutu Architektury poszukamy najmniejszego wymiaru spoiny pachwinowej w złączu, takim jak na rysunku 2 (w przypadku kiedy dopuszczane obciążenia są, prostopadłe do linii spawania złącza pachwinowego). Sprawdzimy również jak duże obciążenie w kN może wytrzymać spoina, jeśli zostanie ona obciążona siłą P, którą pokazano na rysunku. Do próby wykorzystano materiał SM400 (JIS) o wartości F (odpowiada granicy plastyczności), czyli 235 N/mm², nie uwzględniamy momentów zginających.
W tabeli 1 porównano obliczenia naukowców japońskich i polskich wg różnych norm. Wyniki obliczeń polskich znacznie różnią się od japońskich.


Tabela 1 Porównanie obliczeń dotyczących rysunku 2, wg norm japońskich, polskich i europejskich