Практическая работа №7 Расчет сварных швов, болтовых соединений стальных конструкций

Цель: научится рассчитывать соединения стальных конструкций

В результате выполнения практического занятия студент должен

- знать: основные формулы расчета сварных швов и болтовых соединений;

- уметь: работать со СНиПом для определения расчетного сопротивления стыкового и углового шва и болтовых соединений;

- определять коэффициенты β и условий работы соединения;

- определять количество болтов.

Исходные данные:

Рассчитать прикрепление двух уголков к фасонки фермы. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем.

№ варианта	Класс стали	Толщина фасонки, t, мм	Нагрузка N, кН	Номер профиля
1	С375	10	800	50х5	0,9	0,95
2	С390	12	600	63х5	0,95	1,0
3	С375	14	400	70х5	0,8	0,95
4	С390	10	240	75х6	0,9	1,0
5	С235	12	250	80х6	0,95	0,95
6	С245	14	180	90х6	0,8	1,0
7	С255	10	150	90х7	0,9	0,95
8	С285	12	170	100х7	0,95	1,0
9	С345	14	280	100х8	0,8	0,95
10	С375	10	400	110х8	0,9	1,0
11	С390	12	220	125х8	0,95	0,95
12	С235	14	240	125х9	0,8	1,0
13	С245	10	320	140х9	0,9	0,95
14	С255	12	250	140х10	0,95	1,0
15	С285	14	180	160х10	0,8	0,95
16	С345	10	300	50х5	0,9	1,0
17	С375	12	280	63х5	0,95	0,95
18	С390	14	320	70х5	0,8	1,0
19	С345	10	140	75х6	0,9	0,95
20	С375	12	120	80х6	0,95	1,0
21	С390	14	100	90х6	0,8	0,95
22	С235	10	160	90х7	0,9	1,0
23	С245	12	290	100х7	0,95	0,95
24	С255	14	350	100х8	0,8	1,0
25	С285	10	370	110х8	0,9	0,95
26	С345	12	460	125х8	0,95	1,0
27	С375	14	480	125х9	0,8	0,95
28	С390	10	500	140х9	0,9	1,0
29	С235	12	620	140х10	0,95	0,95
30	С245	14	550	160х10	0,8	1,0
31	С255	10	480	50х5	0,9	0,95
32	С285	12	390	63х5	0,8	1,0
33	С345	10	300	100х8	0,95	1,0

Порядок выполнения практической работы:

1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности по назначению здания

N = N· , (кН);

где: N – нагрузка, кН;

- коэффициент надежности по назначению здания.

2. Определить нормативное сопротивление проката , (17, стр. 122, табл. В.5)

3. Принять марку электрода (17, стр.125, табл. Г.1)

4. Определить расчетные сопротивления углового шва , (17, стр. 125, табл. Г.2);

, (МПа)

где: - нормативное сопротивление фасонного проката, (17, стр.122, табл.В.5).

5. Принять высоту катетов , (17, стр. 73, табл. 38):

6. Определяем коэффициенты: , , (17, стр.74, табл.39)

7. Проверка условия

, (МПа):

Если условие выполняется расчет ведем по металлу шва, по формуле:

, (кН/см²);

Если условие не выполняется, то расчет ведем по границе сплавления, по формуле:

, (кН/см²);

где: - нагрузка, (кН);

, ,– коэффициенты, принимаемые в зависимости от вида сварки и положения швов, (17, стр.74, табл.39)

- расчетная длина шва, см;

- расчетное сопротивление углового шва, при расчете по металлу шва, (17, стр. 125, табл. Г.2);

- расчетное сопротивление углового шва, при расчет по границе сплавления, , (МПа)

где: - нормативное сопротивление фасонного проката, (17, стр.122, табл.В.5).

- коэффициент условий работы,

- высота катета шва, (17, стр. 73, табл. 38).

8. Определить расчетную длину швов

   1. По металлу шва

, см

2. По границе сплавления

9. Определить длину швов

Следует учитывать, что эта длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы между уголками по перу (30%), по обушку (70%).

1. Длина шва по обушку:

, см

9.1.1. с учетом непровара принимаем:

= +t, см

2. Длина шва по перу:

, см

9.1.2. с учетом непровара принимаем:

= +t, см

10. Конструируем узел

Пример: Расчет прикрепление двух уголков к фасонке фермы. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем.

Исходные данные:

N=300 кН; =1; t = 10 мм; сталь С345, =0,95, 2 уголка 100х8.

1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности по назначению здания

N = N· , (кН);

N = 300 · = 300 кН

2. Определить нормативное сопротивление проката = 325 МПа (17, стр. 122, табл. В.5)

3. Принять марку электрода (17, стр.125, табл. Г.1)

- для сварки элементов,– Э50А

4. Определить расчетные сопротивления углового шва , (17, стр. 125, табл. Г.2);

= 215 МПа = 21,5 кН/см²

, (МПа)

где: =470 МПа = 47 кН/см² (17, стр.122, табл.В.5).

= 21,15 кН/см²

5. Принять высоту катетов одинаковую по перу и по обушку = 6 мм = 0,6 см, (17, стр. 73, табл. 38):

6. Определяем коэффициенты для ручной сварки: = 0,7, = 1, (17, стр.74, табл.39)

7. Проверка условия

, (МПа):

, МПа

, МПа

Условие выполняется расчет ведем по металлу шва

8. Определить расчетную длину швов

1. по металлу шва

, см

= 35, см

9. Определить длину швов

Следует учитывать, что эта длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы между уголками по перу (30%), по обушку (70%).

1. Длина шва по обушку:

, см

= 12,25, см

9.1.1. с учетом непровара принимаем:

= +t, см

= + 1,0 = 13,25, см

2. Длина шва по перу:

, см

= 5,25, см

9.1.2. с учетом непровара принимаем:

= +t, см

= + 1,0 = 6,25, см

9. Конструируем узел

Определить количество болтов нормальной точности, необходимых для обеспечения прочности соединения.

№ варианта	Класс стали	Толщина листов, tл, мм	Нагрузка N, кН	Толщина накладки, tн, мм	Класс болтов	Диаметр болтов	Класс точности
1	С375	5	800	3	4.6	16	А	0,8	1,0
2	С245	6	600	4	4.8	18	В	0,9	0,95
3	С390	7	400	5	5.6	20	С	0,95	1,0
4	С285	8	240	6	5.8	22	А	0,8	0,95
5	С345	9	250	7	6.6	24	В	0,9	1,0
6	С255	10	180	8	8.8	27	С	0,95	0,95
7	С235	11	150	3	10.9	30	А	0,8	1,0
8	С245	12	170	4	4.6	36	В	0,9	0,95
9	С255	13	280	5	4.8	42	С	0,95	1,0
10	С285	14	400	6	5.6	48	А	0,8	0,95
11	С345	15	220	7	5.8	16	В	0,9	1,0
12	С375	5	240	8	6.6	18	С	0,95	0,95
13	С390	6	320	3	8.8	20	А	0,8	1,0
14	С235	7	250	4	10.9	22	В	0,9	0,95
15	С235	8	180	5	4.6	24	С	0,95	1,0
16	С245	9	300	6	4.8	27	А	0,8	0,95
17	С255	10	280	7	5.6	30	В	0,9	1,0
18	С285	11	320	8	5.8	36	С	0,95	0,95
19	С345	12	140	3	6.6	42	А	0,8	1,0
20	С375	13	120	4	8.8	48	В	0,9	0,95
21	С390	14	100	5	10.9	16	С	0,95	1,0
22	С235	15	160	6	4.6	18	А	0,8	0,95
23	С375	5	290	7	4.8	20	В	0,9	1,0
24	С245	6	350	8	5.6	22	С	0,95	0,95
25	С390	7	370	3	5.8	24	А	0,8	1,0
26	С285	8	460	4	6.6	27	В	0,9	0,95
27	С345	9	480	5	8.8	30	С	0,95	1,0
28	С255	10	500	6	10.9	36	А	0,8	0,95
29	С235	11	620	7	4.6	42	В	0,9	1,0
30	С245	12	550	8	4.8	48	С	0,95	0,95
31	С255	13	480	3	5.6	16	А	0,8	1,0
32	С285	14	390	4	5.8	18	В	0,9	0,95
33	С345	10	300	6	8.8	20	С	1,0	1,0

Порядок выполнения практической работы:

1. Определить расчетные сопротивления

- - нормативное сопротивление фасонного проката, (17, стр. 122, табл. В.5);

- - расчетное сопротивление фасонного проката, (17, стр. 122, табл. В.5);

- , - расчетные сопротивления болтовых соединений, (17, стр. 126, табл. Г.5, Г.6).

2. Определить коэффициент условий работы соединения - (17, стр. 81, табл. 41)

3. Определить площадь сечения болта - , (17, стр.127 табл. Г.9)

4. Определить несущую способность одного болта:

1. на срез:

, (кН)

2. на смятие:

, (кН)

где: , - расчетные сопротивления болтовых соединений, (17, стр. 126, табл. Г.5, Г.6);

- расчетная площадь сечения стержня болта, см²;

- наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

- число расчетных срезов одного болта;

- коэффициент условий работы соединения, (17, стр. 81, табл. 41)

5. Определить количество отверстий:

, шт

Пример: Определить количество болтов нормальной точности, необходимых для обеспечения прочности соединения.

Исходные данные:

N=300 кН; =1; t_л = 10 мм; t_н = 6 мм, сталь С345, =1, класс болтов 8.8, диаметр ботов – 20 мм, диаметр отверстий – 23 мм, класс точности – В.

1. Определить расчетные сопротивления

- = 470 МПа = 47 кН/см², (17, стр. 122, табл. В.5)

- = 320 МПа = 32 кН/см², (17, стр. 122, табл. В.5)

- = 330 МПа = 33 кН/см², (17, стр. 126, табл. Г.5)

= 620 МПа = 62 кН/см², (17, стр. 126, табл. Г.6).

2. Определить коэффициент условий работы соединения

- = 0,9, (17, стр. 81, табл. 41)

3. Определить площадь сечения болта

- = 3,14 см², (17, стр.127 табл. Г.9)

4. Определить несущую способность одного болта:

3. на срез:

, (кН)

= 186,52 кН

4. на смятие:

, (кН)

= 111,6 кН

= = 10 мм

= = 2 · 6 = 12 мм выбираем минимальное, = = 10 мм = 1 см.

– 2.

5. Определить количество отверстий:

, шт

= 2,7 ≈ 3 шт

Контрольные вопросы:

1. Виды сварных соединений?

2. Что такое фронтальные и фланговые швы?

3. Пороки шва?

4. Сечения для расчета угловых швов?

5. Виды и классы болтов?

6. Схемы расположения болтов?