10.1.15.6. Проектирование монтажного стыка сварной балки

По условиям перевозки (ограничение массы и габаритов) балка расчленяется по возможности на одинаковые отправочные элементы (марки). В разрезной балке монтажный стык выполняется в одном сечении (универсальный стык) и чаще располагается в середине пролета, где M_max и, соответственно, максимальные нормальные напряженияσблизки к расчетному сопротивлению основного металлаR_y.

Стык элементов балки осуществляется стыковыми швами (рис. 10.34). Расчетные сопротивления сварных соединений для любого вида сварки принимаются (см. табл. 2.6): при сжатии соединения независимо от методов контроля качества швов R_wy = R_y, при растяжении и изгибе с физическим контролем качества швовR_wy= R_yиR_wy = 0,85R_y, если физические методы контроля не используются.

На монтаже физические способы контроля затруднены, поэтому расчет растянутого стыкового соединения производится по его пониженному расчетному сопротивлению. Сжатый верхний пояс и стенка соединяются прямым швом, растянутый пояс – косым швом для увеличения длины шва, так как действительное напряжение в поясе σ превышаетR_wy. Для обеспечения равнопрочности сварного стыка и основного сечения нижнего пояса достаточен скос с наклоном реза 2:1.

Рис. 10.34.Монтажный стык сварной балки

В монтажных условиях стык выполняют ручной сваркой, применяя электроды с индексом А (Э42А, Э50А), обеспечивающие повышенную пластичность наплавленного металла (см. табл. 2.5).

Для обеспечения качественного соединения при ручной сварке элементов толщиной более 8…10 мм производится V-образная разделка кромок, начало и конец шва выводятся на специальные технологические планки.

Для уменьшения сварочных напряжений соблюдается определенный порядок сварки (см. рис. 10.34): сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1, поясов2и 3, имеющие наибольшую поперечную усадку, последними заваривают угловые швы4и5, имеющие небольшую продольную усадку. Оставленные незаверенными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов2. Это также позволяет при монтаже совместить торцы свариваемых элементов отправочных марок, имеющих отклонение в размерах в пределах технологических допусков.

10.1.15.7. Расчет сварного соединения на одновременное действие изгибающего момента м и перерезывающей силы q

Примером такого соединения может служить прикрепление подкрановой консоли к колонне.

Пример 10.10.Проверить прочность сварного соединения одностенчатой консоли с колонной. Сталь класса С255. Сварка механизированная в среде СО₂сварочной проволокой марки Св-08Г2С диаметром 1,4 мм. Катет шваk_f = 8 мм. К консоли приложена расчетная сосредоточенная силаF= 800 кН с эксцентриситетом (расстоянием от оси подкрановой балки до грани колонны)е = 350 мм. Размеры сечения консоли показаны на рис. 10.35.

Рис. 10.35. Прикрепление консоли к колонне:

а – прикрепление консоли; б – геометрические характеристики сечения;

в – расчетные длины швов; г – эпюры напряжений в шве

Предварительно определяем:

– R_wf = 215 МПа = 21,5 кН/см²– расчетное сопротивление металла шва (см. табл. 1.18);

– R_wz = 0,45R_un= 0,45 ∙ 370 = 166,5 МПа = 16,65 кН/см²(см. табл. 1.16), здесьR_un= 370 МПа для стали С255 при толщине свариваемых элементов от 10 до 20 мм (см. табл. 1.14);

– β_f = 0,9 иβ_z = 1,05 – коэффициенты проплавления, принимаемые для механизированной сварки при диаметре сварочной проволоки 1,4 мм и катетах швов 8 мм (см. табл. 10.19);

– γ_wf = γ_wz= 1 – коэффициенты условий работы соединения.

Сравниваем:

β_fR_wf= 0,9 ∙ 215 = 193,5 МПа >β_zR_wz= 1,05 ∙ 166,5 = 174,8 МПа,

следовательно, рассчитываем сварные швы по металлу границы сплавления.

В месте прикрепления консоли действуют:

– изгибающий момент М = F е= 800 ∙ 0,35 = 280 кН∙м;

– поперечная сила Q = F= 800 кН.

Определяем геометрические характеристики сечения сварных швов в месте прикрепления консоли к колонне с учетом дефектов швов в начале и конце сварки по 10 мм (см. рис. 10.35, в). Суммарная расчетная длина швов, прикрепляющих один пояс,

∑l_w_,_n= (b_f – 1) + [b_f – (t_w + 2k_f + 2 ∙ 0,5)] =