Comment calculer la résistance d'une soudure joignant deux tiges croisées?

En examinant cette question récente , j'ai commencé à me demander comment déterminer la résistance des soudures dans la maille d'acier. Comme le souligne AndyT dans son commentaire :

Les soudures au niveau des connexions sont uniquement destinées à maintenir les barres à angle droit pendant la manipulation - elles ne sont pas destinées à supporter une charge.

L'intention du fabricant, bien sûr, n'empêche pas quelqu'un d'utiliser le produit pour supporter une charge de toute façon. Juste quel type de charge peut ce type de support de soudure? Quel (s) est / sont le (s) mode (s) de défaillance probable (s)?

Cette soudure a une géométrie et un chargement différents de ceux des soudures d'angle (qui sont le seul type que je connaisse). Je pense que cela s'appelle correctement une soudure à gorge évasée , bien que la plupart des exemples que je puisse trouver montrent que cela relie une barre ronde à une barre ou une plaque plate. La géométrie est suffisamment différente pour que je soupçonne que celles-ci ne sont pas équivalentes, du point de vue de la conception.

Ce manuel technique AWS dit:

2.3.3.2 Taille de soudage effective (rainure évasée). La taille de soudure effective pour les soudures à gorge évasée lorsqu'elle est remplie à fleur de la surface d'une barre ronde, un coude à 90 ° dans une section formée ou un tube rectangulaire doit être celle indiquée dans le tableau 2.1, sauf dans la mesure permise par 4.10.5.

Le tableau 2.1 indique que la taille de soudure effective est de 1/2 ou 3/8 du rayon de la surface extérieure de la soudure. Je ne suis toujours pas sûr que cela s'applique à la géométrie des barres croisées.

Lorsque je me suis renseigné sur les soudures d'angle, on a toujours supposé que la soudure échouerait d'abord en cisaillement le long de sa gorge. Étant donné qu'un maillage carré n'a pas de contreventement et qu'il y a un seul point de contact entre les membres (plutôt qu'une ligne ou un plan de contact), puis-je me permettre de faire cette hypothèse?

Surtout dans le cas où il n'y a que deux tiges plutôt qu'une grille maillée, cette soudure pourrait être chargée dans une grande variété de configurations. Considérons uniquement les cas de torsion pure, de tension pure et de cisaillement pur. Supposons que la soudure échoue devant les membres.

Les soudures sur treillis métallique soudé sont plus que simplement maintenir les fils ensemble lors de la manipulation. Il existe des exigences spécifiques de résistance de soudure pour les fils soudés. La conception du renforcement des fils soudés utilise le nombre de fils croisés pour déterminer la longueur de développement. C'est la raison pour laquelle une résistance de soudure est requise. Vous ne pouvez pas faire rompre les soudures pendant l'application d'une force. C'est à cause de cet ancrage mécanique que le treillis métallique soudé peut être considéré comme continu avec un seul chevauchement carré.

Spécifications de soudure

Deux spécifications différentes peuvent s'appliquer en fonction du matériau à souder.

• Les nattes d'armature suivraient AWS D1.4.
• Le fil soudé doit suivre ASTM A185 (fil ordinaire) ou ASTM A497 (fil déformé)

Barre d'armature soudée - AWS D1.4

AWS D1.4 est la spécification de soudage qui couvre le soudage des barres d'armature.

Je ne sais pas comment s'appelle la soudure entre deux barres de croisement. Elle n'est pas indiquée dans AWS D1.4, mais un détail pour la soudure est indiqué dans ACI 318 pour le soudage des barres transversales dans les corbeaux. Le détail du commentaire est présenté ci-dessous.

Toujours conformément à la section 11.9.6 (a) de l'ACI 318, la soudure est nécessaire pour développer la pleine limite d'élasticité de la barre.

Renfort de fils soudés

Le fil soudé obtient une fusion complète, comme le montre cette image du Manuel de pratiques standard: renforcement des fils soudés structurels du Wire Reinforcement Institute.

La résistance au cisaillement de la soudure est spécifiée par ASTM A185 (fil ordinaire) ou ASTM A497 (fil déformé) selon le type de fil. Pour tous les fils sauf les plus fins, la résistance de soudage requise est de 35 000 psi (240 MPa). Cela place la résistance de la soudure à environ la moitié de la limite d'élasticité du fil (65 000 psi ou 70 000 psi).

Force dans d'autres directions

Les exigences de résistance de soudure comme indiqué ci-dessus sont uniquement pour le cisaillement. Lorsqu'il est utilisé dans le béton, c'est la seule direction dans laquelle la force doit être appliquée. Il serait difficile de déterminer comment ces soudures se dérouleraient lors du pelage, de la torsion ou de la rotation autour du point de croisement.