4. Принципы расчета сварных соединений: по предельным состояниям, по допускаемым нагрузкам. Отличия и сходство применяемых методов расчета.

Строительные конструкции следует рассчитывать на силовые воздействия, при которых они перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям. Предельные состояния подразделяются на две группы. К первой группе, соответствующей потере несущей способности или непригодности к эксплуатации, относятся: общая потеря устойчивости формы; потеря устойчивости положения; хрупкое, вязкое, усталостное или иного характера разрушение; разрушение под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятного влияния внешней среды; качественное изменение конфигура цни; резонансные колебания; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях; ползучести и чрезмерного раскрытия трещин. Ко второй группе относятся: предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или снижающие долговечность их вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота), колебаний, трещин и т. д. В строительных организациях в основу расчета по методу предельного состояния положены так называемые расчетные сопротивления R, значения которых равны отношению предела текучести от к коэффициенту надежности Для низкоуглеродистых сталей номинальное сопротивление R составляет примерно 0,9 от. При расчете по этому методу находят величину допускаемых усилий в элементах. Допускаемые усилия определяют с учетом коэффициента надежности ки и коэффициента условий работы т, учитывающих специфический характер работы конкретных объектов рассматриваемой области техники. Коэффициенты к„ и т определяют для стропильных ферм зданий, резервуаров, трубопроводов и т. п. на основе всестороннего изучения работы конструкции.

Допускаемые усилия для элемента при продольной силе определяют по формуле Nдоп≤Rm/kн., (3.1) где А — площадь поперечного сечения. Расчетное усилие N должно быть меньше или равно NR0„. Аналогичным путем находят допускаемый момент прн изгибе: Mдоп = RmW/kн„ (3.2) где W — момент сопротивления сечения. Из формул (3.1) и (3.2) видно, что величина Rm/kн„ представляет собой, по существу, допускаемое напряжение. Коэффициенты m и кн. неодинаковы не только для разных изделий, но в некоторых случаях и для элементов одной конструкции.Таким образом, по этому способу для разных конструкций расчет производится по различным допускаемым напряжениям. Коэффициенты условий работы некоторых элементов, согласно СНиПу, имеют следующие значения: для балок и сжатых элементов ферм, перекрытий т=0,9 для сжатых.

Расчетные сопротивления R для основного металла приведены в табл. 3.2, которые составляют приблизительно 0,95 от нормального значения предела текучести σт. Для указанных марок сталей предназначены разные марки электродной проволоки и флюсов при автоматической сварке, а также электродов — при ручной Для сварных стыковых соединений, работающих при напряжениях изгиба, растяжения, сжатия, в случае применения автоматической, полуавтоматической или ручной сварки с последующим контролем швов физическими методами расчетные сопротивления принимаются равными расчетным сопротивлениям основного металла конструкции по пределу прочности и соответственно по пределу текучести. При отсутствии физических методов контроля расчетные сопротивления принимаются равными 0,85 от предела текучести от.предела теку чести. При сдвиге в стыковых соединениях расчетные сопротивления в швах равны сопротивлениям на сдвиг в основном металле. Для сварных угловых швов по металлу расчетное сопротивление составляет 0,55 от расчетного сопротивления по пределу прочности, по границе сплавления — 0,15 от расчетного сопротивления.

В основу расчета машиностроительных конструкций и соединений положены допускаемые напряжения, которые устанавливаются в зависимости: от свойств материалов (при улучшении механических свойств допускаемые напряжения повышаются); от степени точности расчета прочности (чем точнее производится расчет прочности, тем меньше принимаемый коэффициент запаса прочности, а следовательно, выше допускаемое напряжение);т рода усилий (растяжение, сжатие, изгиб, срез); от качества технологического процесса (особенно при установлении допускаемых напряжений в сварных соединениях);от характера нагрузок (при переменных нагрузках допускаемое напряжение понижается по сравнению со статическими). Допускаемое напряжение — это фактор техннко-экономнческий. Если напряжения в конструкции существенно занижены относительно допускаемых σ<0,95 и нет убедительных мотивов подобного занижения (требования жесткости, устойчивости и т.д.), то спроектированная таким путем конструкция имеет излишнюю несущую способность, а следовательно, излишнюю массу материала и неэкономична. Если, напротив, напряжения в конструкции г1,05 [о)р, то это означает, что несущая способность спроектированной конструкции менее требуемой. При отсутствии особых обстоятельств (временный характер эксплуатации и др.) конструкцию следует признать неполноценной с позиции надежности. Наиболее желательным является случай, при котором о=[ор. Это условие обеспечивает экономичность и требуемую прочность. Допускаемые напряжения при растяжении [о)р обычно называют основными.Допускаемые напряжения при других видах усилий определяют как производные от [σр]. В машиностроении в конструкциях, работающих под статическими нагрузками, вбольшинстве случаев допускаемые напряжения назначаются в зависимости от предела текучести от и определяются отношением [σр]=σз/k1, (k1= — 1,3. . .1,5); в более редкихслучаях — в зависимости от предела прочности — σв и [σр]=σв/kз(А,=2,0. . .2,4).