5

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

А.А. Семенов

А.Е. Чуйкин

Работа и расчет угловых сварных швов

с применением ВК «SCAD Office»

методические указания по выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку»

для студентов направления 270000 «Строительство» специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» очной и заочной формы обучения

Уфа 2009

УДК 624.014

Рецензенты: директор ГУП институт БашНИИстрой,

к.т.н. Р.Ф. Вагапов

Семенов А.А., Чуйкин А.Е.

Работа и расчет угловых сварных швов с применением ВК «SCAD Office». Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Металлические конструкции, включая сварку». – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009.

В методических указаниях изложены теоретические сведения по работе и расчету угловых сварных швов, получаемых электродуговой сваркой плавящимся электродом, приведены варианты исходных данных, описание порядка выполнения лабораторных работ с использованием вычислительного комплекса «SCAD Office». Пособие составлено с учетом СНиП II-23-81* «Стальные конструкции».

Методические указания предназначены для студентов строительных специальностей вузов, изучающих курс «Металлические конструкции, включая сварку».

• Уфимский государственный нефтяной

технический университет, 2009

 Семенов А.А., Чуйкин А.Е., 2009

Содержание

	Стр.
Краткие теоретические сведения	4
Лабораторная работа №1. Анализ работы угловых фланговых швов	6
Цель работы	6
Варианты исходных данных	6
Порядок выполнения лабораторной работы	7
Вывод	25
Лабораторная работа №2. Анализ работы угловых лобовых швов	26
Цель работы	26
Порядок выполнения лабораторной работы	26
Вывод	41
Лабораторная работа №3. Анализ совместной работы фланговых и лобовых угловых швов	42
Цель работы	42
Порядок выполнения лабораторной работы	42
Общие выводы	46
Содержание отчета	46
Литература	46

Лабораторные работы

«Работа и расчет угловых сварных швов

с применением ВК «SCAD Office»

Краткие теоретические сведения

Среди соединений металлических конструкций более 80% приходится на сварные соединения, при этом 70% всех сварных соединений выполняются с применением угловых швов [2]. В зависимости от ориентации углового шва относительно действия внешних нагрузок швы подразделяются на лобовые и фланговые (рисунок 1).

а) фланговые швы	б) лобовые швы

Рисунок 1 - Виды сварных швов

Распределение напряжений по длине флангового шва неравномерно. Наиболее нагруженные участки находятся в начале и в конце соединительного шва (рисунок 2).

а) фланговые швы	б) лобовые швы

Рисунок 2 - Распределение напряжений в сварных швах по их длине

Коэффициент концентрации напряжений по длине флангового шва в виде равнобедренного треугольника с катетом шва k_f равен

K_max = _max/_ср = 0.58[ l/( k_f)]^0.5. (1.1)

Исследования показали [2], что лобовые швы при работе на срез обладает большей прочностью, чем фланговые, на 15-20%. Однако повышенная несущая способность лобового шва в нормах не учитывается и значения расчетного сопротивления углового сварного шва R_wf применительно к фланговым швам, принимается и для лобовых.

а) Расчётные сечения сварного соединения с угловым швом	б) Сечения в конечноэлементной модели

Рисунок 3

Нормами [1] введен расчет соединения с угловыми швами по двум опасным сечениям среза (рисунок 3):

• по металлу шва 1

N/(_f k_f l_w) < R_wf _wf _c (1.2)

• по границе сплавления 2

N/(_z k_f l_w) < R_wz _wz _c, (1.3)

где: _f и _z – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва и границы сплавления в зависимости от условий сварки, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести _y  53 кн/см² по таблице 34* [1], а при _y  53 кн/см² - _f =0.7, _z =1.0, независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки;

l_w – расчетная длина углового шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

_wf и _wz коэффициенты условий работы шва, равные 1,0 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂ и II₃, для которых _wf = 0.85 для металла шва с R_wun 41 кн/см² и _wz = 0.85 для всех классов сталей;

_c – коэффициент условий работы элементов конструкции, принимаемый по таблице 6* [1];

R_wf и R_wz – расчетные сопротивления металла шва и зоны сплавления соответственно, принимаемые по таблице 3 [1].