Расчет сварных соединений

При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному материалу конструкции (табл. 4.2).

Расчет стыковых сварных соединений при действии осевой силы , проходящей через центр тяжести соединения, выполняют по формуле

. Отсюда (4.1)

где - наименьшая из толщин соединяемых элементов; - расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на , или полной его длине, если концы шва выведены за пределы стыка (например, на технологические планки, см. рис.4.4, б); - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений по пределу текучести (см.СНиП II-23-81*, прил.5); - коэффициент условия работы.

а – прямой стык; б – косой стык; в, г – при разной ширине соединяемых элементов; д, е – при разной толщине соединяемых элементов;

ж – однослойный с подваркой корня; 1 – технологические планки;

2 – подварочный шов

Рис. 4.4. Виды сварных стыковых соединений

При отсутствии физических методов контроля расчетное сопротивление металла сварного соединения по нормам составляет .

Чтобы соединение было равнопрочным основному элементу, длина шва должна быть больше размера “b” (рис.4.5), поэтому в соединении применяют косой шов, который выполняют с наклоном реза при . Такой шов равнопрочен с основным металлом и не требует проверки прочности. При действии сдвигающей силы Q на стыковой шов, в шве возникают срезывающие напряжения .

Расчетное сопротивление при сдвиге соединения , где - расчетное сопротивление основного металла на сдвиг.

Если расчетное сопротивление металла шва в стыковомсоединении меньше расчетного сопротивления основного металла, проверку выполняют по сечению металла шва.

Т а б л и ц а 4.2. Материалы для сварных соединений стальных конструкций

Сталь	Материал	Нормативное сопротивле- ние металла шва , кН/см2	Расчетное сопротивление металла угло- вых швов , кН/см2
Марка сварочной проволоки при сварке в углекислом газе или в его смеси с аргоном	Марка флюса при свар- ке под флюсом	Тип электрода при свар- ке по- крытыми электродами
С235, С245, С255, С275, С285, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, 20	Св-08А Св-08ГА	АН-348А АН-60	Э42*, Э42А   Э46*, Э46А
С345, С345Т, С375, С390, С390Т, С390К, С440, 09Г2С, 16Г2АФ	Св-08ГА* Св-10ГА* Св-08Г2С* Св-10Г2 Св-10НМА	АН-17-М АН-43 АН-47 АН-348-А*	-- Э50*, Э50А -- --		21,5
С345К	Св-08ХГ2СДЮ Св-08Х1ДЮ	АН-348-А	--		21,5

П р и м е ч а н и е: 1. Для проволок Св-08Г2С следует принимать кН/см² и кН/см², кроме угловых швов с катетом мм. 2. При соответствующем технико-экономическом обосновании для сварки конструкций допускается использовать материалы, не указанные в настоящей таблице. При этом свойства металла шва должны удовлетворять требованиям технических условий.

Использование данного материала уточнить по СНиП.

В отдельных случаях, например, при вибрационной нагрузке, рассчитывают и косые швы, разложив действующее усилие на перпендикулярное оси шва и действующее вдоль шва, находим (рис.4.5, б)

- перпендикулярно шву,

- вдоль шва,

где - расчетная длина косого шва.

Рис. 4.5. К расчету стыковых швов:

а – на продольную силу; б – на продольную силу стыка с косым швом;

в – на изгиб

перпендикулярным направлениям «Х» и «У» и касательных напряжений

следует проверять по формуле:

(4.2)

Разрушение сварных соединений с угловыми лобовыми и фланговыми швами происходит как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления (рис.4.6). В соответствии с этим расчет выполняют по одному из двух сечений: сечению 1 по металлу шва и сечению 2 – по металлу границы сплавления (рис.4.7), в зависимости от того какое сечение более опасно. Угловые швы всегда работают в условиях сложного напряженного состояния и срезывающее напряжение доминирует. Поэтому СНиП допускает производить расчет на срез, названный “условным” срезом.

Расчетная площадь сечения шва при разрушении по металлу шва равна , при разрушении по металлу границы сплавления A_wz = _z k_f l_w

Расчетным является сечение по металлу границы сплавления. В этом случае расчетная длина шва .

Если , то расчетным сечением является сечение по металлушва и напряжение . (4.3)

Если , то проверка прочности соединения выполняется по металлу границы сплавления, тогда:

(4.4)

где - усилие проходящее через центр тяжести соединения; - расчетная длина шва в сварном соединении, равная суммарной длине всех его участков за вычетом 1 см; и - коэффициенты, принимаемые по табл.4.3 и учитывающие проплавление металла при сварке. Физический смысл коэффициентов и - отношение минимальных размеров в сечении шва к катету шва (см. рис.4.7). При ручной сварке, когда глубина проплавления невелика и заштрихованную площадь на рис.4.7, б можно считать равносторонним прямоугольником, а .

Рис 4.6. К расчету угловых швов:

а - на разрушение соединений с фланговыми швами;

б – с лобовыми швами; в – работающих на изгиб

Из формулы (4.3) и (4.4) можно определить катет шва “ ”, который должен

быть не меньше величин, указанных в табл.4.4. СНиП. Однако, чем меньше

отношение катета шва (или толщина шва) к толщине свариваемого металла , тем более хрупким становится металл шва, что ведет к образованию трещин. Поэтому СНиП диктует, что катеты угловых швов должны быть не более , где - наименьшая толщина соединяемых элементов

Сварные соединения с угловыми швами при действии “ ” в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, рассчитывают на срез:

Рис. 4.7 Расчетные сечения шва

1 – по металлу шва;2 – по металлу границы сплавления

по металлу шва

(4.5)

по металлу границы сплавления

(4.6)

где и - моменты сопротивления расчетных сечений сварного соединения соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления; и - коэффициенты условия работы шва, и во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах, указанных в СНиП 2.01.07-85; и - расчетные сопротивления металла шва и металла границы сплавления (см. табл.4.2 и прил.2).

При действии момента в плоскости расположения швов их рассчитывают на срез по формулам:

по металлу шва (4.7)

по металлу границы сплавления (4.8)

где x и y - коэффициенты точки А сварного соединения, наиболее удаленные от центра тяжести; и - моменты инерции расчетного сечения сварного соединения по металлу шва относительно его главных осей “x” и “y”; и - то же, по металлу границы сплавления.

При расчете сварного соединения с угловыми швами на одновременное действие продольной силы, поперечной силы и момента должны выполняться условия

и ;

где и - напряжения в точке расчетного сечения сварного соединения соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления, определяемые по формуле:

(4.9)

Т а б л и ц а 4.3. Коэффициенты проплавления в зависимости от вида сварки
Вид сварки и ди- аметр сварочной проволоки, мм	Положение шва	Коэффициент проплавления	Значения коэффициентов и при нормальных режимах сварки и катетов швов, мм
3 – 8	9 – 12	14 – 16	>16
Автоматическая, d = 3 - 5	В лодочку		1,1	0,7
	1,15	1,0
Нижнее		1,1	0,9	0,7
	1,15	1,05	1,0
Автоматическая и полуавтоматическая, d =1,4 – 2	В лодочку		0,9	0,8	0,7
		1,05	1,0
Нижнее Горизон- тальное Вертикаль-ное		0,9	0,8	0,7
1,05	1,0
Ручная полуавтома- тическая проволо- кой сплошного се- чения, d < 1,4, или порошковой проволокой	В лодочку Нижнее Горизон- тальное Вертикаль-ное Потолочное		0,7
	1,0

РАЗДЕЛ 9. ФЕРМЫ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: