5. Розрахунок зварних з'єднань сталевих конструкцій

Стикові зварні шви при роботі на розтяг і стиск розраховуються за формулою

. (119)

Кутові шви розраховуються за металом шва

, (120)

або за металом межі сплавлення

. (121)

Розрахунковий зріз вибирається залежно від відношення

.

Якщо це відношення більше від одиниці, розрахунок ведеться за металом межі сплавлення, а якщо менше від одиниці – за металом шва.

Позначення величин, що входять у формули, наведені в пунктах 11.1 і 11.2 СНиП ІІ-23-81* [l].

Задача 5.1. Розрахунок стикового з'єднання

Розрахувати і законструювати з'єднання встик двох листів перерізом мм зі сталі С375 при дії розтягуючого зусилля кН. Ручне зварювання, з візуальним контролем якості; коефіцієнт умов роботи .

Рішення

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* визначаємо розрахунковий опір листового прокату товщиною 10 мм зі сталі С375: .

2. Відповідно до таблиці 3 СНиП ІІ-23-81*, розрахунковий опір стикового зварного шва при дії розтягуючого зусилля і при відсутності фізичного контролю якості дорівнює

.

3. За формулою (119) СНиП ІІ-23-81* визначаємо необхідну довжину зварного шва

см.

4. Можливі три варіанти конструктивного рішення стикового з'єднання листів товщиною і шириною (рис. 6):

а) зварювання прямим стиком без виведення на підкладки можливе, якщо

;

б) зварювання прямим стиковим швом із виведенням на підкладки можливе, якщо

;

в ) при необхідне зварювання косим стиковим швом (уклон 1:2).

Рис. 6. Варіанти конструктивного рішення стикового з'єднання

У нашому випадку , тобто варіант "а" неможливий, але мм, що робить можливим варіант "б".

5. Остаточно приймаємо конструктивне рішення: зварювання прямим стиковим швом із виведенням на підкладки.

Задача 5.2. Конструювання з'єднання внапуск із кутовими швами

Розрахувати і законструювати прикріплення полоси (стрічки) перерізом до листа товщиною 8 мм на розрахункове зусилля кН (рис. 7). Зварювання напівавтоматичне, в нижньому положенні, фланговими швами максимально можливого катета. Матеріал з'єднуючих елементів – сталь С345, зварювальний дріт Cв-08ГА діаметром 2 мм; коефіцієнт умов роботи .

Рішення

1. Максимально можливий катет шва визначаємо згідно з пунктом 12.8а СНиП ІІ-23-81*

мм.

Крім того, катет шва не може бути більше від товщини полоси, вздовж краю якого зварюється цей шов, тобто мм. Зі стандартного ряду катетів зварювальних швів вибираємо мм.

2. За таблицею 56 СНиП ІІ-23-81* визначаємо розрахунковий опір за металом шва для дроту Cв-08ГА: .

3. За таблицею 34 СНиП ІІ-23-81* визначаємо коефіцієнти форми шва для напівавтоматичного зварювання в нижньому положенні при мм і ; і .

4. Відповідно до таблиці 3 СНиП ІІ-23-81*, розрахунковий опір кутового шва по межі плавлення з основним металом визначається через тимчасовий опір сталі з'єднуючих елементів

.

Тут – нормативне значення тимчасового опору менш міцного зі з'єднуючих елементів, визначеного за таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* для листового прокату товщиною 12 мм.

5. Визначаємо розрахунковий зріз шва, для чого обчислюємо

.

Отже, розрахунковим є зріз за металом шва.

6. Визначаємо розрахункову довжину зварного кутового шва за формулою (120) СНиП ІІ-23-81*

см.

Розрахунок по межі плавлення виконується за формулою (121).

Рис. 7. Схема прикріплення полоси до листа за допомогою зварювання

7. Відповідно до пункту 11.2 СНиП ІІ-23-81*, конструктивна довжина кожного з двох флангових швів дорівнює

см.

Ця величина дорівнює також довжині напуску в з'єднанні.

8. Перевіряємо конструктивні вимоги до довжини кутового зварювального шва і величини напуску листів відповідно до СНиП ІІ-23-81*:

згідно з пунктом 12.8в повинно бути і ;

згідно з пунктом 12.8г повинне бути ;

згідно з пунктом 12.8д розмір напуску повинен бути не меншим, ніж .

9. Оскільки всі конструктивні вимоги дотримуються, остаточно приймаємо з'єднання внапуск із двома фланговими швами катетом довжиною 220 мм.

Задача 5.3. Визначення несучої здатності з'єднання з кутовими зварними швами

Визначити розрахункову несучу здатність з'єднання внапуск полоси мм із листом товщиною 12 мм (рис. 8). З’єднання виконане одним лобовим і двома фланговими швами мінімального катета при довжині напуску . Матеріал з'єднуючих елементів – сталь С255. Зварювання ручне електродами Е42А. Коефіцієнт умов роботи .

Рішення

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* визначаємо нормативні значення границі плинності і тимчасового опору менш міцного із з'єднуючих елементів (лист товщиною 12 мм) ; .

2. З таблиці 56 СНиП ІІ-23-81* визначаємо розрахунковий опір зварюванню електродами Е42А за металом шва: .

3. Розрахунковий опір зварювання за межею плавлення з основним металом обчислюється за формулою із таблиці 3 СНиП ІІ-23-81*

.

4. За таблицею 38 СНиП ІІ-23-81* визначаємо мінімальний катет шва, виконаний ручним зварюванням, якщо більш товстий із з'єднуючих елементів має товщину 12 мм і границю плинності мм.

5. За таблицею 34 СНиП ІІ-23-81* визначаємо коефіцієнти форми шва для ручного зварювання: і .

6. Визначаємо розрахунковий зріз шва по відношенню

.

Розрахунковим є зріз за металом шва.

Рис. 8. Схема прикріплення полоси до листа за допомогою зварювання

7. Обчислюємо розрахункову довжину зварювального шва по конструкції з'єднання з урахуванням указівок пункту 11.2 СНиП ІІ-23-81*

мм.

Тут мм – довжина напуску, а мм ширина полоси, тобто конструктивні довжини флангового і лобового шва відповідно.

8. Із формули (120) СНиП ІІ-23-81* визначаємо розрахункову несучу здатність з'єднання з кутовими швами при розрахунку по розрахунковому зрізанню за металом шва

.