Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

Прочность сварного шва при скосе с заложением 2:1 не обеспечена. Уменьшаем угол наклона среза и принимаем его α=45º (скос с заложением 1:1).

Производим повторную проверку.

Нормальные напряжения в шве

σ_w = Nsin 45^о / (tl_w′) = 1200 · 0,7 / (1 · 71,43) = 11,76 кН/см²,

где l_w′ = l_w / sin 45^о = 50 / 0,7 = 71,43 см.

Касательные напряжения в шве

τ_w = N cos 45^o / (tl_w′) = 1200 · 0,7 / (1 · 71,43) = 11,76 кН/см².

Проверка приведенных напряжений



Прочность сварного шва обеспечена.

Пример 10.3. Проверить прочность соединения, выполненного стыковым швом, консольного листа сечением b×t = 300×8 мм к стенке стойки из тавра

15ШТ / ТУ 14-2-685-86 (толщина стенки s= 8 мм). К консоли приложена расчетная сосредоточенная сила F = 100 кН с эксцентриситетом e = 200 мм.

Конструкция относится ко второй группе и выполнена из стали С245. Сварка ручная с полным проваром шва при визуальном способе контроля качества шва. Условия работы – нормальные (рис. 10.27).

Расчетное сопротивление листового и фасонного проката из стали С245 толщиной до 20 мм R_y = 240 МПа = 24 кН/см² (см. табл. 2.3).

Расчетное сопротивление сварного стыкового соединения (см. табл. 2.5):

– изгибу при визуальном способе контроля качества шва R_wy= 0,85R_y =

= 0,85 · 240 = 204 МПа = 20,4 кН/см²;

– сдвигу R_ws = R_s = 139,2 МПа,

где R_s = 0,58 R_y = 0,58 · 240 = 139,2 МПа – расчетное сопротивление проката сдвигу.

---

Рис. 10.27. Прикрепление консольного листа стыковым швом

Расчетный изгибающий момент

M = Fe = 100 · 0,2 = 20 кН·м.

Поперечная сила

Q = F = 100 кН.

Момент сопротивления стыкового шва

W_w = tl_w² / 6 = 0,8 · 28,4² / 6 = 107,54 см³,

где l_w = b – 2t= 30 – 2 · 0,8 = 28,4 см – расчетная длина шва с учетом непровара в начале шва и кратера в конце шва.

Определяем:

– нормальные напряжения в шве

σ_w = M / W_w= 2000 / 107,54 = 18,6 кН/см²;

– касательные напряжения в шве

τ_w= 1,5 Q / (tl_w)= 1,5 · 100 / (0,8 · 28,4) = 6,6 кН/см²;

Проверяем прочность шва по приведенным напряжениям:



Прочность соединения обеспечена.

10.1.15.2. Нахлесточные соединения

Передача усилия с одного элемента на другой происходит неравномерно как по длине шва, так и по поперечному сечению соединения. Однако при статическом нагружении перед разрушением напряжения выравниваются за счет пластической работы перенапряженных (концевых) участков шва.

Лобовые швы, обладая большей жесткостью и прочностью, чем фланговые, в запас прочности рассчитываются, как фланговые. При одновременном использовании лобовых и фланговых швов (в комбинированных соединениях) в результате развития пластических деформаций усилия в швах выравниваются и расчет комбинированных соединений производится по суммарной площади швов. В основу расчета принимается допущение о равномерном распределении напряжений среза.

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил рассчитываются на условный срез по двум сечениям (рис. 10.28):

– по металлу шва (сечение 1-1):

N / (β_fk_fl_w) ≤ R_wfγ_wfγ_c;

– по металлу границы сплавления (сечение 2-2):

N / (β_zk_fl_w) ≤ R_wzγ_wzγ_c.



Рис. 10.28. Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

Расчет по металлу шва производится по минимальной площади сечения шва, проходящей через меньшую высоту условного треугольника шва (без учета наплыва). Для ручной сварки при равных катетах шва эта высота равняется 0,7

---

k_f.

Необходимость расчета сварного шва по металлу границы сплавления (по сечению с большей расчетной площадью) вызвана применением сварочных материалов с прочностью, превышающей прочность основного материала соединяемых элементов (несущую способность соединения определяет менее прочный основной металл).

При автоматической и механизированной сварке провар в углу (корне) шва глубже, чем при ручной сварке, и при работе шва на срез включается в работу часть основного материала, условная высота треугольного сечения шва принимается равной β_fk_f или β_zk_f ,

где β_fи β_z– коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва и границы сплавления, принимаемые при сварке из стали: с пределом текучести до 530 МПа по табл. 10.19; с пределом текучести свыше 530 МПа независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки –

β _f = 0,7; β _z = 1,0;

k_f – катет углового шва, равный катету вписанного равнобедренного прямоугольного треугольника (см. рис. 10.25).

Минимальное значение катета шва принимается в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов, способа сварки, марки стали и вида соединения (см. табл. 10.10). В нахлесточных соединениях обычно катет шва принимается равным меньшей из толщин соединяемых деталей

При сварке вдоль кромок прокатных профилей, имеющих скругление, наибольшую толщину углового шваk_f, _max при статической и динамической

нагрузках рекомендуется принимать по табл. 10.20.

Расчетная длина шва l_w принимается равной сумме расчетных длин каждого из накладываемых швов.

Из-за непровара в начале сварного шва и кратера в конце шва расчетная длина каждого шва принимается на 10 мм меньше фактической и должна быть не менее 4k_fи 40 мм, так как при работе более коротких швов сильно сказывается не учитываемое расчетом влияние эксцентриситета е и возникающего при этом дополнительного изгибающего момента см. рис. 10.21, а).

Максимальная длина флангового шва (из-за большой концентрации напряжений в начале и конце шва возможно достижение предельного состояния в наиболее напряженных точках раньше, чем выровняются напряжения по всей длине шва) принимается l_w,

---

_max≤ 85β_fk_f, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении швов, например, в поясных швах составных балок, где длина шва не ограничивается. Длина нахлеста листов в нахлесточных соединениях должна быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов (см. рис. 10.21, а).

Таблица 10.19

Значения коэффициентов _f и _z

Сварка при диаметре сварочной проволоки d, мм	Положение шва	Коэффициент	Значения коэффициентов f и z при катетах швов, мм
			3…8	9…12	14…16	≥18
Автоматическая при d = 3…5	В лодочку	f	1,1			0,7
		z	1,15			1,0
	Нижнее	f	1,1	0,9		0,7
		z	1,15	1,05		1,0
Автоматическая и механизированная при d= 1,4…2	В лодочку	f	0,9		0,8	0,7
		z	1,05		1,0
	Нижнее, горизонтальное, вертикальное	f	0,9	0,8	0,7
		z	1,05	1,0
Ручная; механизированная проволокой сплошного сечения при d< 1,4 или порошковой проволокой	В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное	f	0,7
		z	1,0

П р и м е ч а н и е. Значения коэффициентов соответствуют нормальным режимам сварки.

Таблица 10.20

Максимальные катеты швов

---

k_f, _max у скруглений

прокатных профилей

kf, max, мм	4	5	6	8	10	12
Номер двутавра	10…12	14…16	18…27	30…40	45	50…60
Номер швеллера	5…8	10…14	16…27	30	36…40	–
Вдоль пера уголков при толщине полки t
t, мм	6		7…16		18
kf, мм	t – 1		t – 2		t – 4

Расчетные сопротивления сварных соединений R_wf – при расчете по металлу шва и R_wz– при расчете по металлу границы сплавления (см. табл. 2.3, 2.6 и 2.7).

Коэффициент условий работы конструкции γ_с = 1,0 (см. табл. 1.3). Коэффициенты условий работы шва и , равные 1,0 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах Ι₁, Ι₂, ΙΙ₂ и ΙΙ₃, для которых γ_wf = 0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением

R_{wun =}410 МПа и γ_wz = 0,85 – для всех сталей.
Пример 10.4. Рассчитать прикрепление внахлестку, выполненное ручной сваркой, растянутого элемента из полосовой стали класса С275 сечением 250×10 мм к листу толщиной 12 мм. Определить наименьшую длину нахлестки при условии равнопрочности элемента и его прикрепления лобовым и двумя фланговыми швами (рис. 10.29).


Рис. 10.29. Сварной стык внахлестку
Определяем предельное усилие, воспринимаемое элементом. Расчетное сопротивление листового проката из стали С275 толщиной свыше 10 мм R_y = 260 МПа = 26 кН/см², нормативное сопротивление – R_un = 380 МПа = = 38 кН/см

---