3. Расчет сварных соединений.

7.3.1. Расчет стыковых швов при действии осевой нагрузки.

В стыковых швах первоначальная концентрация напряжений (предопределенная дефектами сварки) не влияет на его прочность, поскольку развитие пластических напряжений в точках концентрации напряжений выравнивает напряженное состояние в рассчитываемых сечениях. Поэтому расчет выполняется в предположении, что распределение напряжений в поперечном сечении сварного шва равномерно.

Расчет сварных стыковых соединений при работе на центральное растяжение и сжатие (рисунок 16) производят по формуле:

(7.1)

где – внешнее усилие;

t – меньшая толщина соединяемых элементов;

l_w – расчетная длина шва, равная b-2t;

R_wy – расчетное сопротивление сварного стыкового шва, равное расчетному сопротивлению основного металла R_y в случае применения физических методов контроля сварного шва, в случае если неразрушающий контроль сварного шва отсутствует R_wy=0,85R_y;

– коэффициент условий работы (таблица 6, СНиП II-23-81) .

Рисунок 16.

В тех случаях, когда условие прочности не выполняется, рекомендуется применять косой сварной шов.

Расчет прочности такого сварного шва учитывает возникновение в рабочем сечении как нормальных, так и касательных напряжений

(7.2) где – расчет длины косого шва.

Касательными напряжениями от силы пренебрегают при статических нагрузках. В случае динамических или переменных нагрузок прочность косого шва проверяют по эквивалентным напряжениям.

(7.3)

где .

7.3.2. Расчет угловых швов при действии осевой силы.

Расчет сварных соединений с угловыми швами при действии продольных или поперечных сил проводят на срез по двум сечениям (рисунок 17):

• по металлу сварного шва, на рисунке плоскость 1;

• по металлу границы сплавления, плоскость 2.

Рисунок 17.

Расчетные формулы, отражающие условие прочности сварного шва, представляют собой выражения для сдвигающих напряжений в плоскости разрушения шва. Они определяются, как отношение сдвигающих усилий к площади сечения в плоскости среза.

Расчет по металлу сварного шва (сечение 1)

(7.4)

Расчет по металлу границы сплавления (сечение 2)

(7.5) В этих формулах нужно определять следующие величины:

• – высота катета сварного шва. Минимальный катет определяется по таблице 38 СНиП II-23-81;

• – расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

• – коэффициенты, для сталей с пределом текучести до 530 МПа принимаемые в зависимости от вида сварки, диаметра проволоки и положения шва по таблице 34 СНиП II-23-81 (для ручной электродуговой сварки =0,7, =1,0 ); для сталей с пределом текучести более 530 МПа независимо от условий =0,7 и =1,0;

• – коэффициенты условий работы шва равные 1,0 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂, II₃, где =0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением = 410 МПа и = 0,85 – для всех сталей.

• – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;

• – коэффициент условий работы;

• – расчетное сопротивление углового шва, при расчете по металлу шва. Принимается по таблице 56 СНиП II-23-81 в зависимости от марки электрода;

• - расчетное сопротивление углового шва при расчете по границе сплавления; = 0,45 , где временное сопротивление стали разрыву выбирается по таблице 51 СНиП II-23-81.