Соединения металлических конструкций Виды сварных швов и

Соединения металлических конструкций

Виды сварных швов и соединений • В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают соединения стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые. • В стыковых соединениях свариваемые детали и стыковой шов располагаются в одной плоскости. Во всех других соединениях применяют валиковые (угловые) швы, которые заполняют угол, образованный свариваемыми деталями. Угловой шов называется фланговым, если его направление параллельно действующему усилию, и лобовым, если его направление перпендикулярно направлению усилия.

Виды сварных соединений а) г) в) б) д) е) а – стыковое; б-г - нахлесточное; д – тавровое; е - угловое; 1 – прямой стыковой шов; 2 - косой стыковой шов; 3 – угловой фланговый шов; 4 - угловой лобовой шов; 5 - электрозаклепки (для нерасчетных соединений)

Виды сварных соединений • По назначению швы могут быть рабочими, подлежащими расчету на прочность, и связующими, назначенными конструктивно. • Сварные швы могут быть непрерывными и прерывистыми • По месту изготовления швы делятся на заводские и монтажные. • По количеству слоев, наложенных при сварке бывают однозаходные и многозаходные сварные швы • По положению в пространстве различают швы нижние, горизонтальные, вертикальные, потолочные

Положение швов в пространстве 1 - горизонтальное на вертикальной поверхпости; 2 нижнее (Н); 3 вертикальное (В): 4 потолочное (П); 5 полупотолочное (Пп): 6 - в лодочку (Л); 7 оризонтальное на наклонной поверхности

Дефекты сварных соединений Наиболее часто встречающимися дефектами сварного соединения являются: а) подрезы, представляющие собой углубления (канавки) в металле, идущими вдоль границы шва; б) непровары - отсутствие оплавления между металлом шва и основным металлом. в) шлаковые (неметаллические) включения – частицы шлака, не успевшие всплыть на поверхность шва до затвердения металла шва; г) поры – области, заполненные газом, выделяющимся в процессе сварки; д) горячие трещины – разрушение металла шва при температурах близких к температурам плавления; е) холодные трещины наблюдаются после охлаждения сварного соединения

Расчет сварных стыковых соединений • При расчете сварных соединений необходимо учитывать вид соединения, способ сварки (автоматическая, полуавтоматическая, ручная) и сварочные материалы, соответствующие основному материалу конструкции. • Расчет стыковых сварных соединений при действии осевой силы , проходящей через центр тяжести соединения, выполняют по формуле

где t - наименьшая из толщин соединяемых элементов; lw - расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2 t, или полной его длине, если концы шва выведены за пределы стыка (например, на технологические планки); Rw - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений по пределу текучести, равняется для сжатых элементов и для растянутых элементов в случае применения физического контроля качества шва расчетному сопротивлению основной стали по пределу текучести Rw= Ry или для растянутого элемента в случае отсутсвия физического контроля сварного шва Rw= 0, 85 Ry ; с - коэффициент условия работы.

Материалы для сварных соединений стальных конструкций Сталь Материал Марка сварочной проволоки при сварке в углекислом газе или в его смеси с аргоном Марка флюса при сварке под флюсом Тип электрода при сварке по Крытыми электродами С 235, С 245, С 255, С 275, С 285, Ст3 кп, Ст3 пс, Ст3 сп, 20 Св-08 А Св-08 ГА АН-348 А АН-60 Э 42*, Э 42 А Э 46*, Э 46 А С 345, С 345 Т, С 375, С 390 Т, С 390 К, С 440, 09 Г 2 С, 16 Г 2 АФ Св-08 ГА* Св-10 ГА* Св-08 Г 2 С* Св-10 Г 2 Св-10 НМА АН-17 -М АН-43 АН-47 АН-348 -А* -Э 50*, Э 50 А --- С 345 К Св-08 ХГ 2 СДЮ Св-08 Х 1 ДЮ АН-348 -А --

Расчет угловых и тавровых швов • Разрушение сварных соединений с угловыми лобовыми и фланговыми швами происходит как по металлу шва, так и по металлу границы сплавления. В соответствии с этим расчет выполняют по одному из двух сечений: • сечению 1 по металлу шва и • сечению 2 – по металлу границы сплавления, в зависимости от того какое сечение более опасно. • Угловые швы всегда работают в условиях сложного напряженного состояния и срезывающее напряжение доминирует.

Расчет угловых швов на действие продольной силы или на срез выполняется по формулам

Таблица 34* Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм Автоматическая при d = 3 -5 Положение шва В лодочку Значения коэффициентов βf и βz при катетах швов, мм Коэфф ициент 18 и 3 -8 9 -12 14 -16 более 1, 1 0, 7 βz Нижнее βf 1, 15 1, 0 Ручная; полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при d < 1, 4 или порошковой проволокой В лодочку 1, 1 0, 9 0, 7 βz Автоматическая и полуавтоматическая при d = 1, 4 - 2 βf 1, 15 1, 0 В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное 0, 9 βz Нижнее, горизонтальное, вертикальное βf 1, 05 βf 0, 9 βz 0, 8 0, 7 1, 05 1, 0 βf 0, 7 βz 1, 0

Расчет угловых швов на действие момента

Конструктивные требования для сварных швов Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий: а) катеты угловых швов kf должны быть не более 1, 2 t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов; б) катеты угловых швов kf следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 38*; в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4 kf и не менее 40 мм; г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85βfkf

Таблица 38* Вид соединения Вид сварки Предел текучести стали, МПа (кгс/см 3) Минимальные катеты швов kf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм 4 -5 610 1116 1722 2332 3340 4180 До 430 (4400) 4 5 6 7 8 9 10 Св. 430 (4400) до 530 (5400) 5 6 7 8 9 10 12 Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое Ручная Автоматическая До 430 (4400) и Св. 430 (4400) полуавтоматичес до 530 (5400) кая 3 4 5 6 7 8 9 10 Тавровое с односторонним и угловыми швами Ручная 5 6 7 8 9 10 12 4 5 6 7 8 9 10 Автоматическая и полуавтоматичес кая До 380 (3900)

Болтовые соединения надежны, просты в установке, не требуют сложного оборудования и распространены в монтажных соединениях металлических конструкций. Болтовые соединения по способу работы разделяют на срезные и фрикционные. Для срезных соединений применяют обычные болты грубой, нормальной и повышенной точности, для фрикционных соединений применяют высокопрочные болты. Кроме того существуют анкерные (фундаментные) болты.

• Болты класса точности С (грубой точности) ставят в отверстия, диаметр которых на 2. . . 3 мм больше диаметра стержня болта. При этом достигается легкость постановки болтов Болты класса точности С ставятся конструктивно без расчетов. • Болты класса точности В устанавливают в отверстия, диаметр которых на 1 - 1, 5 мм больше диаметра стержня болта. Поэтому такие соединения менее деформативны требуют более высокой точности при образовании отверстий в соединяемых элементах конструкций. • Болты класса точности А устанавливают в отверстия, которые просверлены на проектный диаметр в собранных элементах и их диаметр больше диаметра стержня болта на 0, 25 - 0, 30 мм, а сами болты имеют только минусовой допуск на диаметр стержня. Такие болты изготовляют точением и поэтому имеют высокую стоимость.

• По прочности болты подразделяют на классы прочности. Класс прочности болта обозначают двумя цифрами, разделенными точкой, например 4. 6, 5. 8, 6. 6. Максимальные болты 8. 8 для обычных и 10. 8 для высокопрочных. В обозначении класса прочности болта закодированы механические свойства материала болта: • первая цифра, умноженная на 10, обозначает минимальное временное сопротивление материала болта в к. Н/см 2; • произведение чисел - предел текучести материала болта в к. Н/см 2;

Расчет болтов

Характеристика расстояния Расстояния при размещении болтов 1. Расстояния между центрами болтов в любом направлении: а) минимальное б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии 2, 5 d 8 d или 12 t в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков: при растяжении «сжатии 16 d или 24 t 12 d или 18 t 2. Расстояния от центра болта до края элемента: а) минимальное вдоль усилия 2 d б) то же, поперек усилия: при обрезных кромках «прокатных в) максимальное г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и 1, 5 d 1, 2 d 4 d или 8 t 1, 3 d

Расчет соединений на высокопрочных болтах

Коэффициенты γh Способ регулиро вания натяжени я болтов Коэффи циент трения μ динамической и при δ = 3 -6; статической и при δ = 5 -6 динамическо й и при δ = 1; статической и при δ = 1 -4 1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации М 0, 58 1, 35 1, 12 α 0, 58 1, 20 1, 02 2. То же, с консервацией (металлизацией распылением цинка или алюминия) М 0, 50 1, 35 1, 12 α 0, 50 1, 20 1, 02 3. Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборундовым порошком, стальными щетками без консервации - другой поверхности М 0, 50 1, 35 1, 12 α 0, 50 1, 20 1, 02 4. Газопламенный двух поверхностей без консервации М 0, 42 1, 35 1, 12 α 0, 42 1, 20 1, 02 5. Стальными щетками двух поверхностей без консервации М 0, 35 1, 17 α 0, 35 1, 25 1, 06 6. Без обработки М 0, 25 1, 70 1, 30 α 0, 25 1, 50 1, 20 Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей