6. Расчет угловых соединений:

Расчет угловых швов по предельному состоянию проводят по двум сечениям:

1 – по металлу шва

2 – по металлу границы оплавления

- При расчете по металлу шва – расчетное сопротивление R_wf – устанавливают в зависимости от сварочных материалов (тип электрода, марки сварной проволоки).

- При расчете по металлу границы оплавления – расчетное сопротивление R_wz – устанавливают по прочностным характеристикам основного металла.

Нормативными сопротивлениями являются:

R_un – временное сопротивление стали при растяжении

R_wun – нормативное сопротивление металла шва.

При расчетах угловых соединений вводится поправочный коэффициент _f, который характеризует собой вид сварки, положение шва и толщины свариваемых деталей.

Проверка прочности угловых швов заключается в сравнении напряжений. Возникающих под действием приложенных к сварному соединению усилий, с соответствующими нормативными расчетными сопротивлениями и коэффициентами условий работы.

Рис. 5.2. К расчету угловых швов

а – схема расчетных сечений; 1 – по металлу шва; 2 – по металлу границы сплавления;

б – соединений с двумя расчетными лобовыми швами; в – то же, с одним швом

Значения коэффициентов _f и _z

Таблица

Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм	Предел текучести стали, МПа	Положение шва	Коэффициент	Значения коэффициентов при катетах швов, мм
				3…8	9…12	14…16	18 и более
Автоматизированная при d = 3…5	До 580	В лодочку	f	-	1,1	-	0,7
			z	-	1,15	-	1
		Нижнее	f	1,1	0,9	0,9	0,7
			z	1,15	1,05	1,05	1
Автоматизированная и механизированная при d = 1,4…2	До 580	В лодочку	f	0,9	0,8	0,8	0,7
			z	1,05	1,05	1	1
		Нижнее, горизонтальное и вертикальное	f	1,05	1,05	0,7	0,7
			z	1,05	1,05	1	1
Ручная, механизированная проволокой сплошного сечения d = 1,4 или порошковой проволокой	До 580	Любое	f	0,7	0,7	0,7	0,7
			z	1	1	1	1
Ручная, механизированная или автоматизированная независимо от диаметра	Свыше 580	Любое	f	0,7	0,7	0,7	0,7
			z	1	1	1	1

- Расчет угловых соединений с лобовыми швами при действии на них продольной силы N или поперечной силы Q:

Сварное соединение с двумя расчетными лобовыми швами:

Сварное соединение с одним расчетным швом

Проверочный расчет на прочность угловых соединений с лобовыми швами проводят на условный срез:

где

_f – касательные напряжения, МПа

N – продольная сила, Н

n – число швов

_f – поправочный коэффициент

k_f – катет шва, мм

l_w – расчетная длина шва, мм

R_wf – расчетное сопротивление по металлу шва, МПа

_wf и _с – расчетное сопротивление по металлу шва, МПа

Катит сварного шва определяют по формуле:

Расчетную длину шва определяют по формуле:

- Расчет угловых соединений с фланговыми швами, а также комбинированными швами (фланговые и лобовые) при действии продольной или поперечной силы.

Сварное соединение полос фланговыми швами

Сварочное соединение углового профиля с полосой

Рис. 5.3. Нахлесточное комбинированное соединение, нагруженное моментом

Фланговые, а также комбинированные соединения при действии поперечной или продольной силы рассчитывают на условный срез.

В этом случае применяют принцип действия независимости сил, т.е. действующую в соединении силу перераспределяют между лобовыми и фланговыми швами пропорционально их длинам. В качестве расчетной длины швов принимают их суммарную длину.

- Расчет условных соединений на действие изгибающего момента

Сварное соединение углового шва под действием изгибающего момента

Расчет сварных угловых соединений под действием изгибающего момента в плоскости расположения швов выполняют проверочным расчетом по металлу шва или металлу границы оплавления.

J_fx и J_fy – моменты инерции расчетного сечения швов, относительно главных осей соединения;

- расстояние от центра тяжести периметра шва до наиболее удаленной точки шва (точка А);

х и у – координаты точки А относительно главных осей соединений.

- При действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов:

W_f – момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва относительно оси у.

- Расчет сварного углового соединения работающего на поперечный изгиб

_wf - напряжение от изгибающего момента М = Q  l

_wf – напряжение от поперечной силы Q

- Расчет угловых швов тавровых соединений

Расчет проводят в зависимости от характера провара привариваемого элемента.

- При полном проваре:

Толщина швов равна толщине привариваемого элемента, поэтому расчет этих швов выполняют, так как стыковые по формулам:

- При неполном проваре расчет швов проводят на срез:

Неполный провар с разделкой кромок расчет по металлу шва:

По металлу границы сплавления:

h – глубина разделки кромок, принимается по нормативным документам.

- Расчет угловых соединений по допускаемым напряжениям.

При расчете угловых соединений по допускаемым напряжениям важной расчетной величиной является высота шва Н = k  

k – катет шва

 - коэффициент, учитывающий технологию сварки

 = 0,7 – при ручной и многопроходной автоматической и механизированной сварке

 = 0,8 – при двух- и трехпроходной механизированной сварке

 = 0,9 – при двух- и трехпроходной автоматической и однопроходной механизированной сварке

 = 1,1 – при однопроходной автоматической сварке.

Расчет угловых соединений с лобовыми швами.

Расчетное усилие:

Расчет фланговых швов.

Расчетное усилие:

При сварке угловых профилей к косынке из листового материала:

При расчете комбинированных швов применяют принцип независимости действия сил:

Р_Л и Р_ФЛ – допускаемые усилия для лобового и флангового швов.

Расчет тавровых соединений зависит от его конструкции и технологии выполнения.

Расчет усилия в тавровых соединениях:

а) с неполным проваром:

б) с полным проваром:

S – толщина свариваемого элемента

Расчет тавровых швов на изгиб:

С полным проваром

W – момент сопротивления сечения

А – площадь поперечного сечения привариваемой полосы

С непроваром

в этом случае швы работают на срез

- момент сопротивления

- площадь свариваемого сечения

- Расчет сварного соединения, обваренного по периметру угловыми швами:

J_с – расчетный момент инерции относительно оси х – х

А_с – расчетная площадь швов

L – длина периметра швов

- Расчет точечных соединений, полученных контактной сваркой производят на срез

односрезные точки

Расчетное напряжение в односрезной точке:

d – диаметр точки

при толщине свариваемых элементов:

1,5…3 мм d = 1,2  S + 4 мм

свыше 3 мм d = 1,5  S + 5 мм

S – толщина свариваемых элементов

двухсрезные точки

Расчетные напряжения в двухсрезной точке: