Донбасская национальная академия строительства и архитектуры ЛЕКЦИЯ 6 Работа и расчет сварных соединений. Конструктивные требования к сварным соединениям
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 6. 1. Расчет угловых швов Расчет на условный срез по металлу шва: Расчет на условный срез по металлу границы сплавления: где: N – усилия (растягивающие или сжимающие), действующие в элементах; kf – катет шва; lw = (l-1 см) – расчетная длина углового шва с учетом непровара на концах шва, l – геометрическая длина шва; f z – коэффициенты перехода от катета шва kf к ширине соответствующей плоскости разрушения.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Значения коэффициентов f и z зависят от: Ø вида сварки; Ø положения шва в пространстве; Ø катета шва; Ø диаметра проволоки для сварки. Значения коэффициентов представлены в табл. 34 СНи. П II– 23 -81*. Диапазон изменения коэффициентов составляет: f =0. 7… 1. 10; z =1. 0… 1. 15 wf wz – коэффициенты условий работы шва равняются 1, если соединение работает при температурах выше -40 С. При более низких температурах wf = wz = 0, 85; Rwf, Rwz – расчетные сопротивления соответственно по металлу шва (табл. 56 СНи. П II-2381*) и по металлу границы сплавления. Значение Rwf изменяется от 180 МПа до 340 МПа и зависит от типа электрода и марки сварочной проволоки.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Rwun – нормативное сопротивление металла шва, которое зависит от типа электродов или марки сварочной проволоки (табл. 4, СНи. П II-23 -81*); Run – нормативное сопротивление основного металла по пределу прочности (временное сопротивление); wm – коэффициенты условий работы металла шва; wm = 1, 25 при значениях Rwun 490 МПа; wm = 1, 35 при значениях Rwun 490 МПа Расчетная длина угловых швов не должна превышать предельных значений:
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 6. 2. Расчет соединений в тавр Под действием нормальной силы (рис. 6. 1 (а)) работа соединения аналогична расчету соединения лобовыми швами, а поперечной (рис. 6. 2 (б)) – фланговым. Расчет выполняется по приведенным выше формулам. Рис. 6. 1. Работа соединений в тавр
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры При действии изгибающего момента в швах напряжения распределяются неравномерно (рис. 6. 1 (в)). Условия проверки прочности соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления: Wf, Wz – моменты сопротивления сечения шва: n – количество швов (обычно n=2)
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры При сочетании нормальной и поперечной силы с изгибающим моментом определяют геометрическую сумму касательных напряжений, вызванных этими усилиями. Проверка прочности имеет вид:
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры При соединении угловыми швами несимметричных профилей, нужно чтобы линия действия нагрузки проходила через центр тяжести соединения (рис. 6. 2). Рис. 6. 2. Соединение угловыми швами несимметричных профилей
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Если катеты швов по перу и обушку уголка одинаковые, то длина швов определяется: Для равнополочных уголков: lw - общая длина шва, которая определяется по формулам:
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 6. 3. Конструктивные требования при проектировании соединений на угловых швах Основные требования приведены в СНи. П II-23 -81* п. 12. 6 -12. 13. При определении размера и формы угловых швов нужно придерживаться требований: Ø Катеты угловых швов принимаются в соответствии с расчетом, но обязательно не меньше, чем значения, которые помещены в табл. 38, СНи. П II-23 -81*. Минимальные допустимые значения катета определены с целью обеспечения достаточной глубины проплавления и качества соединения в зависимости от типа соединения, вида сварки, прочности стали и толщины соединяемых элементов. Ø Катет углового шва не должен превышать 1, 2 tmin, где tmin – наименьшая толщина элементов, которые соединяются. Это требование связано с уменьшением внутренних напряжений и деформаций от сварки. Ø Соотношение сторон шва самое частое принимают 1: 1. При соединении элементов разной толщины можно использовать швы с неравными катетами. Больший катет прилегает к толстому элементу и не должен превышать 1, 2 tmin
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Ø При динамических нагрузках с целью уменьшения концентрации напряжений рекомендуется формировать пологие или вогнутые швы. Ø Расчетная длина шва не должна быть меньше чем 4 kf или 40 мм. Ø Расчетная длина фланговых швов не должна превышать 85 fkf за исключением швов, в которых обеспеченная передача усилия по всей длине шва (например, соединение полок со стенкой в сварных балках). Ø Чтобы смягчить концентрацию напряжений на концах шва, рекомендуется заводить угловые швы за торцы соединяемых элементов на 10 -20 мм.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Если соединение элементов выполняется посредством накладок (таким способом часто пользуются в монтажных соединениях), то к размерам накладок и напусков предъявляются требования (рис. 6. 3) : Ø Суммарная площадь сечения накладок не должна быть меньше сечения основных элементов; Ø Размер нахлестки (напусков) не должен быть меньше чем 5 tmin (где tmin – толщина тонкого элемента, то есть накладки или элемента, которые соединяются); Ø Форма накладок должна обеспечивать плавный переход усилий с одного элемента на другой. Для этого предусматривают срезы граней накладок под углом 30. . . 45 о. Особенно это касается конструкций, на которые действуют динамические нагрузки. Ø При близком размещении сварных швов расстояние между ними не должно быть меньше 50 мм. Это уменьшает остаточные напряжения от термического влияния каждого шва.
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры Рис. 6. 3. Соединение элементов накладками
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры 6. 4. Расчет комбинированных соединений Комбинированными называют такие соединения, в которых применяются разные виды швов. Если соединение выполняется посредством лобовых и фланговых угловых швов (рис. 6. 4), то принимается, что швы работают совместно. Поэтому расчет выполняют с учетом суммарной площади швов обоих видов, подставляя в формулы общую длину швов с одной стороны стыка. Учитывая разную работу швов угловых и стыковых швов их сочетание в одном соединении не желательно. Запрещено выполнять соединение с использованием болтов и сварки. Рис. 6. 4. Комбинированное соединение
Скачать презентацию Донбасская национальная академия строительства и архитектуры ЛЕКЦИЯ 6
Лекция_6_2010.ppt