Работа и расчет соединений стыковых швов. Работа и расчет соединений, выполненных угловыми швами

Стыковые швы

Напряжения в прямом сварном шве встык (рисунок 1.1), работающем на растяжение или сжатие, определяются по формуле /1/

Рисунок 1.1 - Прямой сварной шов встык

, (1.1)

где - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести; определяется по СНиП II-23-81;

- коэффициент условий работы;

t - наименьшая толщина соединяемых элементов;

- расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t или его полной длине в случае вывода концов шва за пределы стыка.

Напряжения в косом сварном шве встык (рисунок 1.2), работающем на растяжение или сжатие, определяются по формуле /1/

Рисунок 1.2 - Косой сварной шов встык

(1.2)

В косом шве возникают напряжения среза, которые проверяются по формуле

, (1.3)

где - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сдвигу.

При действии на соединяемые сварным швом элементы изгибающего момента М напряжения в шве определяются по формуле /1/

Рисунок 1.3 - К расчету стыкового сварного шва

. (1.4)

При работе соединения встык на срез касательные напряжения в сварном шве (рисунок 1.4) определяются по формуле /1/

Рисунок 1.4 - К расчету стыкового сварного шва

, (1.5)

где Q - поперечная сила;

S - статический момент сопротивления шва;

I - момент инерции.

Если изгибающий момент действует на соединение совместно с нормальной силой (рисунок 1.5), то напряжения в стыковом шве проверяются по формуле /1/

Рисунок 1.5 - К расчету стыкового сварного шва

. (1.6)

При действии изгибающего момента и поперечной силы на стыковое соединение напряжения в шве проверяются по формуле /1/

, (1.7)

где - нормальные напряжения от изгиба, определяемые по формуле (1.4);

- среднее касательное напряжение от срезывающей силы Q, определенное из условия равномерного распределения напряжений по сечению.

Угловые швы

При действии продольной и поперечной силы сварные соединения с угловыми швами рассчитывают на срез (условный) по двум сечениям (рисунок 2.1):

1 - сечение по металлу шва; 2 - сечение по металлу границы сплавления

Рисунок 2.1 - Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

по металлу шва (сечение 1)

, (2.1)

по металлу границы сплавления (сечение 2)

, (2.2)

где l_w - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

k_f - высота катета шва;

β_f и β_z - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по таблице ; для стали с пределом текучести выше 580 МПа β_f = 0,7, β_z = 1;

γ_wf и γ_wz - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂, II₃, для которых эти коэффициенты равны 0,85.

Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, в элементах из стали с пределом текучести до 285 МПа следует применять электроды или сварочную проволоку, для которых расчетные сопротивления срезу по металлу шва R_wf должны быть более R_wz , а при ручной сварке – не менее чем в 1,1 раза превышать расчетные сопротивления срезу по металлу границы сплавления R_wz , но не превышать значений ; в элементах из стали с пределом текучести свыше 285 МПа допускается применять электроды или сварочную проволоку, для которых выполняется условие

.

При выборе электродов или сварочной проволоки следует учитывать группы конструкций и климатические районы.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

; (2.3)

по металлу границы сплавления

, (2.4)

где W_f – момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва;

W_z – то же, по металлу границы сплавления.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения этих швов следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

; (2.5)

по металлу границы сплавления

, (2.6)

где J_fx и J_fy – моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей;

J_zx и J_zy – то же, по металлу границы сплавления;

x и y – координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

При расчете сварные соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия

и ,

где t_f и t_z – напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.