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 в стик двох листів перерізом мм зі сталі С375 при дії розтягуючого зусилля кН. Ручне зварювання, з візуальним контролем якості; коефіцієнт умов роботи .

Розв’язання

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* (табл. А1) визначаємо розрахунковий опір листового прокату товщиною 10 мм зі сталі С375: .

2. Відповідно до таблиці 3 СНиП ІІ-23-81* (табл. А3), 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 (ухил 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 смуги перерізом до листа товщиною 8 мм на розрахункове зусилля кН (рис. 7). Зварювання напівавтоматичне, в нижньому положенні, фланговими швами максимально можливого катета. Матеріал з'єднуваних елементів – сталь С345, зварювальний дріт Cв-08ГА діаметром 2 мм; коефіцієнт умов роботи .

Розв’язання

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 смуги, вздовж краю якого зварюється цей шов, тобто мм. Зі стандартного ряду катетів зварних швів вибираємо мм.

2. За таблицею 56 СНиП ІІ-23-81* (табл. А6) визначаємо розрахунковий опір за металом шва для дроту Cв-08ГА: .

3. За таблицею 34 СНиП ІІ-23-81* (табл. А4) визначаємо коефіцієнти форми шва для напівавтоматичного зварювання в нижньому положенні при мм і : і .

4. Відповідно до таблиці 3 СНиП ІІ-23-81* (табл. А3) розрахунковий опір кутового шва за межею сплавлення з основним металом визначається через тимчасовий опір сталі з'єднуваних елементів:

.

Тут – нормативне значення тимчасового опору менш міцного зі з'єднуваних елементів, визначеного за таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* (табл. А1) 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 (121) СНиП ІІ-23-81*:

см.

Розрахунок за межею сплавлення виконується за формулою (121).

Рис. 7. Схема прикріплення смуги 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 зварного 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 смуги мм із листом товщиною 12 мм (рис. 8). З’єднання виконане одним лобовим і двома фланговими швами мінімального катета при довжині напуску . Матеріал з'єднуваних елементів – сталь С255. Зварювання ручне електродами Е42А. Коефіцієнт умов роботи .

Розв’язання

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* (табл. А1) визначаємо нормативні значення межі текучості і тимчасового опору менш міцного із з'єднуваних елементів (лист товщиною 12 мм): ; .

2. З таблиці 56 СНиП ІІ-23-81* (табл. А6) 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* (табл. А3):

.

4. За таблицею 38 СНиП ІІ-23-81* (табл. А5) визначаємо мінімальний катет шва, виконаного ручним зварюванням, якщо товстіший із з'єднуваних елементів має товщину 12 мм і межу текучості : мм.

5. За таблицею 34 СНиП ІІ-23-81* (табл. А4) визначаємо коефіцієнти форми шва для ручного зварювання: і .

6. Визначаємо розрахунковий зріз шва по відношенню:

.

Розрахунковим є зріз за металом шва.

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

мм.

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

N

l = 80 мм

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

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

.