35.Работа и расчет сварных соединений, выполненных стыковыми швами
Хорошо сваренные встык соединения имеют весьма небольшую концентрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва. Различия разделки кромок соединяемых элементов не влияют на статическую прочность соединения и могут не учитываться.
В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента (рис. 5.10, а), определяется по формуле
где N — расчетное усилие; t — рабочая толщина шва — наименьшая толщина соединяемых элементов; /ш — расчетная длина шва, равная его полной длине, если начало и конец шва выведены за пределы стыка, в ином случае 1ш — 1—2/, где I — фактическая длина шва; RCB■—расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению, у — коэффициент условий работы элемента.
Сварные соединения встык, работающие одновременно на нормальные напряжения и срез, проверяют по формуле
36. Общие конструктивные требования к сварным соединениям.
В конструкциях со сварными соединениями возможность применения механизированных способов сварки предусматривает такое расположение сварных швов, при котором максимально сокращается необходимость кантовки конструкции при ее изготовлении и обеспечивается свободный доступ к местам наложения швов с учетом выбранного способа и технологии сварки. Доступность для выполнения автоматической и полуавтоматической сварки обусловливается габаритом сварочных головок и тракторов и положением швов в пространстве; предельные раз¬меры стенок и полок балок, свариваемых сварочным трактором ТС-17М и сварочной головкой А639, приведены на рис. 5.17:
Чтобы уменьшить сварочные напряжения и деформации, следует стремиться к наименьшему объему сварки в конструкции, применяя швы наименьшей толщины, полученной по расчету или по конструктивным соображениям, необходимо избегать пересечений швов, близкого их расположения друг к другу, образования швами замкнутых контуров и швов.
Сварные стыки балок, колонн и т. п. следует выполнять без накладок, встык, с двусторонней сваркой и полным проплавлением либо односторонней сваркой с подваркой корня шва или на подкладках, с выведением концов шва на технологические планки с последующей их обрезкой и зачисткой. Толщина стыковых швов принимается равной меньшей из толщин стыкуемых элементов.
Кромки прокатных профилей имеют закругления, и наибольшую толщину углового шва вдоль этой кромки рекомендуется принимать на 2 мм меньше толщины полок. При ручной сварке за один проход может быть выполнен шов толщиной до 8 мм; более толстые швы (20—25 мм) получают путем многократного проваривания соединяемых элементов стыка. Применение таких швов нежелательно.
Швы различной толщины сваривают током разной силы, поэтому для упрощения сварочных работ в одной отправочной марке желательно иметь не более двух-трех различных толщин швов. Наименьшая длина углового шва из-за большой концентрации напряжений в начале и в конце шва должна быть не менее 4кш или не менее 40 мм.
Напуск листов в соединениях внахлестку для уменьшения влияния сварочных напряжений должен быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из соединяемых элементов.
В конструкциях из сталей с временным сопротивлением Rнв <520 МПа, воспринимающих статические нагрузки, соотношение катетов фланговых и лобовых швов следует принимать 1 : 1. В конструкциях, работающих на динамические и вибрационные нагрузки, а также в конструкциях так называемого северного исполнения и из сталей с Rнв >520 МПа для уменьшения концентрации напряжений рекомендуется принимать пологие угловые швы с соотношением катетов 1 : 1,5, причем больший катет должен быть направлен вдоль усилия. При соединении листов разной толщины или ширины рекомендуется делать односторонний или двусторонний скос кромок с уклоном не более 1 : 5