Comment calculer la taille de la gorge ou la taille de la longueur de jambe dans une soudure d’angle ?

Conception d’assemblages soudés d’angle

La taille d’une soudure d’angle doit être calculée par le concepteur de la structure soudée, en fonction de la nature et de l’amplitude des charges appliquées, du matériau et de la base de conception.

La résistance d’une soudure d’angle est basée, dans la conception, sur le produit (surface effective de la soudure : T x W) de la gorge théorique (épaisseur de la gorge de conception) et de la longueur effective de la soudure, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

taille de la gorge
Figure 1. Nomenclature des dimensions des soudures d’angle

Soudure d’angle concave ou convexe ou plate

Les soudures d’angle concave sont privilégiées car elles offrent un chemin plus fluide pour le flux de contraintes. Mais les soudures d’angle concaves pendant la solidification de la soudure rétrécissent et provoquent une tension à la surface qui peut provoquer des fissures dans le joint après la solidification de la soudure.

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taille de gorge de soudure d'angle
Figure 2. Soudure d’angle à onglet, convexe et concave

D’autre part, le retrait de la soudure provoquera une compression dans le cas d’une soudure d’angle convexe. Les soudures d’angle concaves sont plus adaptées sous des contraintes alternées.

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Taille minimale de la soudure d’angle

Souvent, dans la fabrication, il arrive de nombreux cas où une taille de soudure d’angle n’est pas claire sur ce qui est donné dans les dessins, ou n’est pas signalée, ou tout simplement l’information a été perdue. Dans de tels cas, nous devrions consulter le concepteur pour la taille de soudure d’angle requise. Sinon, en règle générale, au moins deux passes doivent être déposées, avec une longueur de jambe minimale de 6 mm (1/4 po), étant donné que la première passe est susceptible de ne pas avoir une fusion complète dans la longueur de soudure.

Taille de congé minimale requise selon AWS D1.1 : si la taille de la soudure d’angle n’est pas spécifiée dans le dessin, les directives générales d’AWS D1.1, tableau 7.7 doivent être suivies. Le tableau ci-dessous indique la taille de congé minimale requise pour différentes épaisseurs de métal de base.

taille minimale de la soudure d'angle
Tableau 1. Exigence de taille de filet minimale

Spécifications 360-16 de l’American Institute of Steel Construction (AISC) pour les bâtiments en acier de construction, vous les trouverez dans le tableau J2.4 comme indiqué ci-dessous :

taille minimale de la soudure d'angle

Taille maximale de la soudure d’angle

La taille maximale de la soudure d’angle sera = 0,7 x T, où T est l’épaisseur du métal de base. En cas d’épaisseur différente, nous devrions considérer l’épaisseur du métal de base plus mince.

Types de chargement dans les soudures d’angle

Les joints de soudure d’angle sont le plus souvent utilisés dans la fabrication et les structures. Un joint de soudure d’angle peut être chargé dans n’importe quelle direction en cisaillement, compression ou traction. Cependant, la soudure d’angle échoue toujours dans le chargement de cisaillement.

La rupture par cisaillement de la soudure d’angle se produit le long d’un plan passant par la gorge de la soudure, comme le montre la figure ci-dessous.

taille minimale de la soudure d'angle

Formule de conversion de la taille de la gorge (a) en longueur des jambes (Z)

La taille ‘a’ est calculée à partir du coin précédent de la pièce avant soudage jusqu’au 45° créé au milieu du cordon de soudure. La paroi latérale – la connexion entre le cordon de soudure et le matériau de base est appelée – « z ». La taille ‘a’ n’est rien de plus que l’hypoténuse d’un triangle isocèle.

Pour une soudure d’angle avec des longueurs de jambe égales, le triangle de section transversale est un triangle à angle droit avec des angles de 45 degrés dans chaque coin. La relation entre la gorge de soudure, a et la longueur de jambe z est donnée par :
a 0,7z et z ≈ 1,4 a
(Pour les mathématiciens, 0,7 est 1/√2 et 1,4 est √2).

taille minimale de la soudure d'angle

Ainsi, si nous connaissons la valeur de la résistance au cisaillement requise selon la conception, nous pouvons calculer la taille de gorge requise pour un joint de soudure d’angle.