2.12 Практическая работа № 12
Расчёт сварных соединений
Пример 1 – Расчёт стыкового шва
Проверить прочность соединения встык двух полос сечением 200×12 мм из стали марки ВСТ3пс5 – 1. Растягивающее усилие N=440 кН. Сварка полуавтоматическая с физическим контролем качества, шов не выводится на планки. Коэффициенты γп=0,95, γс=0,9.
Решение
Прочность стыкового шва проверяется по формуле
Д
лина
сварного шва, когда шов не выводится на
планки
lw = b - 2·t = 200 - 2·12 = 176 = 0,176 мм
Rwy= Ry = 230·103 кПа (для сварки полуавтоматической при физическом контроле шва).
440 / (0,176·0,012)кПа ≤ 230∙103∙0,9 / 0,95 кПа
208,3∙10 3 кПа < 217∙103 кПа, условие удовлетворяется, прочность шва обеспечена.
Пример 2 – Расчёт угловых швов
Рассчитать длину фланговых сварных швов, соединяющих стальной лист с равнополочным уголком внахлёстку. Сварка ручная.
Рисунок 11 – Соединение внахлестку
Исходные данные
Сечение листа 300×16 мм
Калибр уголка ∟160×14 мм
Марка стали 10ХСНД
Коэффициент условия работы γс =0,9
Класс здания – II
По таблице 2.1 [1] или по приложению В 1 принимается тип электродов. В соответствии с маркой стали – 10ХСНД – приняты электроды типа Э – 46. По таблице 2.6 [1] или по приложению В 2 определяется расчётное сопротивление сварного углового шва Rωƒ , кПа, в зависимости от типа электродов. Rωƒ =200·103 кПа.
Расчёт прочности металла шва
Длина фланговых швов lωоб и lωп, м, соединяющих уголок с пластиной, определяется по формулам
l ωоб=(α·N·γn) / (βf··kf·об·Rωf·γc·γωƒ)+0,01, (16)
lωп=((1 – α) N ·γn) / (βf··kfп·Rωf·γc·γωƒ)+0,01, (17)
где α =0,7 – для равнополочных уголков;
βf =0,7 – для ручной сварки;
·γωƒ =1, т.к. шов работает в обычных условиях.
Принимаем катет шва обушка
kf·об=1,2tуг=1,2·14= 16,8 мм. Принято kf·об=16 мм=16·10-3м
Принимаем катет шва пера
kfп= tуг – 2мм = 14 – 2=12мм.
Длина шва обушка определяется по формуле (16)
lωоб =( 0,7·1100·0,95) / (0,7·16·10-3·200·103·0,9·1)+0,01 = 0,38 м=38 см.
Длина шва пера определяется по формуле (17)
lωп=((1 – 0,7)·1100·0,95) / (0,7·12·10-3·200·103·0,9·1)+0,01 = 0,22 м=22 см.
Длина нахлёстки принята 38 см.
Расчёт прочности по металлу границы сплавления не производится, т.к. сварка ручная.
Примечание – При сварке полок прокатных профилей вдоль кромок, имеющих округления, наибольший катет углового шва принимается:
для уголков с толщиной полки t ≤ 6 мм кƒ= t – 1 мм
для уголков с толщиной полки t = 7÷16 мм кƒ = t –2 мм
для уголков с толщиной полки t > 16 мм кƒ = t –4 мм
для двутавров до № 14 и швеллеров № 10 ÷ 12 кƒ ≤ 4мм
для двутавров до № 16 ÷ 17 и швеллеров № 14 ÷ 27 кƒ ≤ 6 мм
для двутавров до № 30 ÷ 40 и швеллеров № 30 кƒ ≤ 8 мм
для двутавров до № 45 и швеллеров № 36 ÷ 40 кƒ ≤ 10 мм
для двутавров до № 50 ÷ 60 кƒ ≤ 12 мм
Варианты задач для ПР № 11см. таблицы 16 и 17.
Таблица 16–Исходные данные к задаче 1(расчёт сварного стыкового шва)
Вариант |
Исходные данные |
|||||
Расчётное усилие N, кПа |
Сечение полосы, b×t, мм |
Марка стали |
γп |
γс |
Вывод шва на планки
|
|
1 |
300 |
200×8 |
09Г2С |
1,0 |
0,9 |
+ |
2 |
400 |
220×10 |
10Г2С1 |
0,9 |
0,8 |
— |
3 |
500 |
240×12 |
ВСт3кп2 |
0,95 |
0,7 |
+ |
4 |
550 |
300×20 |
18кп |
1 |
0,9 |
— |
5 |
600 |
380×22 |
18сп |
0,95 |
0,7 |
+ |
6 |
700 |
280×36 |
09Г2С |
0,9 |
1,1 |
— |
7 |
750 |
450×30 |
10Г2С1 |
1 |
0,95 |
+ |
8 |
800 |
500×25 |
ВСт3кп2 |
0,95 |
0,9 |
— |
9 |
650 |
420×32 |
18кп |
0,9 |
0,75 |
+ |
10 |
850 |
360×36 |
18сп |
1 |
0,95 |
— |
11 |
350 |
250×14 |
ВСт3кп2-1 |
0,95 |
0,9 |
+ |
12 |
450 |
300×25 |
15ХСНД |
0,9 |
0,75 |
— |
13 |
900 |
530×28 |
14Г2 |
1 |
0,95 |
+ |
14 |
950 |
480×36 |
ВСт3сп5 |
0,95 |
1,05 |
— |
15 |
580 |
200×14 |
10Г2С1 |
0,95 |
1,05 |
+ |
Примечание – Знак + означает, что шов выводится на планки, знак — означает, что шов не выводится на планки.
Таблица 17 - Исходные данные к задаче 2 (расчёт стыка уголка с пластиной фланговыми угловыми швами)
Вари-ант |
Исходные данные |
|||||
Сечение пластины, b×t, мм |
Калибр уголка, b× d, мм |
Марка стали |
Сжима-ющее усилие, N, кН |
Коэффи-циент условия работы, γс |
Класс здания
|
|
1 |
200×12 |
∟90×8 |
18пс |
280 |
0,8 |
I |
2 |
220×10 |
∟100×10 |
ВСт3кп2-1 |
290 |
0,9 |
II |
3 |
250×12 |
∟100×12 |
ВСт3пс6-1 |
250 |
0,75 |
III |
4 |
320×14 |
∟125×10 |
15ХСНД |
310 |
0,7 |
II |
5 |
250×10 |
∟110×8 |
09Г2С гр1 |
270 |
0,9 |
I |
6 |
280×14 |
∟140×12 |
ВСт3Гпс5 –2 |
300 |
0,8 |
III |
7 |
220×12 |
∟90×7 |
18Гпс |
260 |
0,9 |
I |
8 |
300×12 |
∟140×10 |
09Г2С |
330 |
0,75 |
II |
9 |
220×14 |
∟125×12 |
09Г2С гр2 |
320 |
0,7 |
III |
10 |
250×10 |
∟90×7 |
10Г2С1 |
290 |
0,9 |
II |
11 |
220×12 |
∟125×9 |
09Г2 гр2 |
340 |
0,8 |
I |
12 |
250×12 |
∟100×8 |
ВСт3пс6 |
270 |
0,75 |
III |
13 |
280×14 |
∟140×9 |
14Г2 |
315 |
0,9 |
I |
14 |
360×14 |
∟140×12 |
ВСт3кп2 |
360 |
0,8 |
II |
15 |
250×14 |
∟100×12 |
ВСт3кп2 |
360 |
0,8 |
I |