22. Сварные соединения металлические конструкции, типы соединений. Виды стыковых швов и их расчет
Сварным соединением как конструктивным элементом называют участок конструкции, в котором отдельные ее элементы соединены с помощью сварки. Свойства сварного соединения определяются свойствами металла самого шва и зоны основного металла, прилегающего к шву, с измененной структурой и во многих случаях с измененными свойствами - зоны термического влияния. Необходимо учитывать и некоторую часть основного металла, прилегающую к зоне термического влияния и определяющую концентрацию напряжений в месте перехода от металла шва к основному металлу и пластических деформаций в зоне термического влияния, что отражается на характере и распределении усилий, действующих в сварном соединении.
По форме сопряжения свариваемых элементов можно выделить следующие основные типы сварных соединений: стыковые (рис. 1,а), тавровые (рис. 1, б и в), угловые (рис. 1, г), нахлесточные (рис. 1,д).
Сварные швы подразделяют по форме поперечного сечения на стыковые и угловые. Разновидностью этих типов являются швы пробочные и прорезные, выполняемые в нахлесточных соединениях. По форме в продольном направлении различают швы непрерывные и прерывистые.
С помощью стыковых швов образуют в основном стыковые соединения (рис. 1, а), с помощью угловых швов - тавровые, крестовые, угловые и нахлесточные соединения (рис. 1, б-д), с помощью пробочных и прорезных швов могут быть образованы нахлесточные и иногда тавровые соединения.
Стыковые швы,
как правило, выполняют непрерывными;
отличительным признаком для них обычно
служит форма разделки кромок соединяемых
деталей в поперечном сечении.
По этому признаку различают следующие
основные типы стыковых швов: с отбортовкой
кромок (а); без разделки кромок -
одно-сторонние и двусторонние (б); с
разделкой одной кромки - односторонней,
двусторонней; с прямолинейной или
криволинейной формой разделки (е); с
односторонней разделкой двух кромок;
с V-образной разделкой (г); с двусторонней
разделкой двух кромок; Х-образной
разделкой (д). Разделка может быть
образована прямыми линиями (скос кромок)
либо иметь криволинейную форму U
(е).
Форму разделки кромок и их сборку под сварку характеризуют четыре основных конструктивных элемента: зазор b (1,5-2 мм), притупление с (2 ± 1 мм. Его назначение -обеспечить правильное формирование и предотвратить прожоги в вершине шва), угол скоса кромки beta и угол разделки кромок alfa (= beta или 2*beta, =60 ± 5 до20 ± 5о)
РАСЧЁТЫ: Стыковые
швы
рассчитываются по 1гр предельных
состояний. Если продольная сила
расположена перпендикулярно ко шву, то
на сжатие-растяжение шов рассчитывается
по формуле:
,
где lw
и tw
– длина и толщина шва. Если на соединяемые
элементы действует изгибающий момент
то
;
Поперечная сила:
;
;
.
Расчетные соединения
стыковых швов определяют по пределу
текучести или по временному сопротивлению
стали, независимо от вида сварки:
при
растяжении,
-
растяжение и изгиб,
-
при срезе. Считается, что прочность
сварного шва выше чем прочность
соединяемых элементов.
К
осой
стыковой шов
;
;
