81. Сварные соединения элементов стальных конструкций: виды сварных швов и соединений, конструктивные требования. Сварочные материалы.

Процесс сварки состоит в молекулярной диффузии металлов свариваемых изделий и плавящегося электрода, находящихся в жидком или высокопластичном состоянии и в совместной кристаллизации металлов при остывании.

Процесс сварки сопровождается структурными и химическими изменениями металла в зоне сварного соединения и возникновением остаточных напряжений и деформаций.

Виды сварки, сварных швов и соединений.

В строительстве главным образом применяется электродуговая сварка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая.

Сварные швы классифицируют по конструктивному признаку, назначению, положению, протяженности и внешней форме.

По конструктивному признаку швы разделяют на стыковые и угловые (валиковые).

Швы могут быть рабочими или конструктивными (связующими); заводскими или монтажными; сплошными или прерывистыми (шпоночными).

По положению в пространстве во время выполнения сварных швов они бывают: нижними, вертикальными, горизонтальными и потолочными. Угловые швы, действующие параллельно осевому усилию, называют фланговыми, а перпендикулярно усилию – лобовыми.

Различают следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык), комбинированные.

Конструктивные требования к сварным соединениям.

В конструкциях со сварными соединениями следует: предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки; обеспечивать свободный доступ к местам выполнения сварных соединений с учетом выбранного способа и технологии сварки.

Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий:

- катеты угловых швов должны быть не более , где - наименьшая толщина соединяемых элементов;

- катеты угловых швов следует принимать по расчету , но не менее указанных в табл. 38 СНиП II-23-81*;

- расчетная длина углового сварного шва ограничивается условием

(за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва), но не менее 40мм;

- размер нахлестки должен быть не менее , где - минимальная тощина наиболее тонкого из свариваемых элементов;

- соотношения размеров катетов угловых швов следует принимать .

82. Расчет и конструирование болтовых и заклепочных соединений стальных конструкций.

Их используют в основном для соединений элементов конструкций с тяжелым режимом работы, при значительных динамических воздействиях. В СНиП II-23-81* нормированные данные о применении заклепочных соединений в стальных конструкциях отсутствуют.

Болты применяют главным образом для монтажных соединений конструкций. Болтовые и заклепочные соединения не рекомендуются в конструкциях из стали высокой прочности, так как эти соединения имеют меньшую прочность, чем основной металл.

Расчет болтовых и заклепочных соединений.

Заклепки и болты грубой, нормальной и повышенной точности по плоскостям сопряжений элементов работают на срез, по боковым поверхностям – на смятие соединяемых элементов, а при продольной силе, приложенной вдоль стержня заклепки или болта – на растяжение.

Соединение расчитывают по формулам прочности из условий первой группы предельнгых состояний:

на срез заклепок и болтов

; ,

на смятие

; ,

на растяжение (отрыв головок) заклепок

на растяжение болтов

.

В приведенных формулах:

- расчетная продольная сила, действующая на соединение;

- число заклепок или болтов;

- число рабочих срезов одной заклепки или болта;

- диаметр отверстия для заклепки или наружный диаметр стержня болта;

- наименьшая толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

- расчетные сопротивления заклепок или болтов соответственно срезу , смятию соединяемых элементов , и растяжению , , принимаемые по СНиП;

- площадь сечения болта нетто:

,

где - номинальный средний диаметр резьбы;

- здесь - номинальный внутренний диаметр резьбы; - теоретическая высота резьбы.

Конструктивные требования

При конструировании соединений элементов на болтах или заклепках следует назначать болты или заклепки одного диаметра и по возможности в минимальном числе для всей конструкции. Тип соединения элементов (внахлестку или с накладками) выбирают в зависимости от конструктивного решения и условий работы стыка.

Расположение болтов и заклепок в соединении может быть рядовое или шахматное, с минимальным или максимальным расстоянием между ними и до краев элемента. В стыках и узлах расстояние между болтами и заклепками принимают (в целях экономии металла на накладки и компактности узла) минимальным, а на участки крепления элемента конструкции по всей длине, вне узлов и стыков (например, при креплении поясных уголков в клепанных балках) – максимальным. Размещение заклепок и болтов приведено в табл. СНиП.

Толщина склепываемого стального пакета (захват) не должна превышать 5 диаметров заклепки , а при применении заклепок с повышенной головкой и коническим стержнем толщина пакета может быть принята до .