10.1.15.5. Прикрепление угловыми швами несимметричных профилей

При прикреплении угловыми швами несимметричных профилей необходимо учитывать неравномерное распределение усилий между швами, передающими силовой поток с уголка на лист.

Во избежание дополнительного момента площадь сечения каждого шва назначается так, чтобы равнодействующая передаваемых ими усилий совпадала с осью прикрепления элемента (с линией центров тяжести сечений уголков), то есть усилие Nраспределялось обратно пропорционально расстояниям от сварных швов до оси центра тяжести сечения.

Усилия, воспринимаемые швами:

– у обушка N₁ = (1 –α)N;

– у пера N₂ = α N.

Коэффициент α =z_о / bучитывает долю усилия на сварные швы у пера. Значение коэффициентаαзависит от номера и вида уголка (равнополочный; неравнополочный, прикрепленный к листу узкой полкой; неравнополочный, прикрепленный к листу широкой полкой) и в практических расчетах принимается по табл. 10.21

Таблица 10.21

Значения коэффициента α

Коэффициент	Тип сечения
α	0,3	0,25	0,35
1 – α	0,7	0,75	0,65

Пример 10.9.Рассчитать и запроектировать прикрепление фланговыми швами к фасонке толщинойt₂= 10 мм растянутого элемента из двух равнополочных прокатных уголков∟100×100×8/ГОСТ 8509-93. Ширина уголкаb = 100 мм, расстояние от обушка уголка до центра тяжести сеченияz_о = 2,75 мм. Расчетное усилиеN= 750 кН (рис. 10.33). Условия эксплуатации – нормальные при расчетной температуре наружного воздуха –37^оС. Сварка – ручная.

Рис. 10.33.Прикреплении угловыми швами несимметричного профиля

Растянутые элементы при работе на статическую нагрузку относятся ко второй группе конструкций. Изтабл. 2.1 для климатического района ІІ₄ при температуре эксплуатации от –30 до –40^оС выбираем сталь класса С255.

При толщине элемента tдо 10 мм включительно нормативное сопротивление по временному сопротивлению –R_un = 370 МПа.

Расчетные сопротивления сварного углового шва условному срезу: по металлу шва – R_wf = 180 МПа = 18 кН/см²(см. табл. 2.7); по металлу границы сплавления –R_wz = 0,45R_un = 0,45 · 370 = 166,5 МПа = 16,65 кН/см².

Коэффициент условий работы γ_с= 1,0; коэффициенты условий работы шваγ_wf = γ_wz = 1,0.

Коэффициенты глубины проплавления шва для ручной сварки: β_f = 0,7 – при расчете по металлу шва;β_z= 1,0 – при расчете по металлу границы сплавления.

Расчет производим по металлу шва, так как

β_f R_wf = 0,7 · 180 = 126 МПа <β_zR_wz= 1 · 166,5 МПа,

Усилие, воспринимаемое швами у обушка:

N₁ = (1 –α)N= (1 – 0,3) 750 = 525 кН.

Усилие, воспринимаемое швами у пера:

N₂ =αN= 0,3 · 750 = 225 кН.

Принимаем максимальный катет сварного шва k_f= 6 мм, который можно допустить при сварке вдоль пера уголка толщинойt_уг= 8 мм (см. табл. 10.20).

Этот катет шва удовлетворяет конструктивным требованиям (k_f < k_f,max= 1,2t_min = 1,2t₁= 1,2 · 8 = 9,6 мм иk_{f >} k_f,min= 5 мм при толщине более толстого из свариваемых элементовt₂ = 10 мм (см. табл. 10.10).

Расчетная длина шва вдоль обушка

l_w1= N₁ / (2 β_f k_f R_wf γ_wf γ_с) = (525 / 2 · 0,7 · 0,6 · 18 · 1 · 1) = 35 см <

< l_w,max = 85 β_f k_f = 85 · 0,7 · 0,6 = 35,7 см;

конструктивная длина шва (с добавлением 10 мм на дефекты в начале и конце сварного шва)

l₁ =l_w1+ 1 = 35 + 1 = 36 см.

Расчетная длина шва вдоль пера

l_w2= N₂ / (2 β_f k_f R_wf γ_wf γ_с) = (225 / 2 · 0,7 · 0,6 · 18 · 1 · 1) = 15 см <l_w,max;

конструктивная длина шва

l₂=l_w2+ 1 = 15 + 1 = 16 см.

Для уменьшения концентрации напряжений на концах фланговых швов сварные швы заводим на торцы уголков на 20 мм.