Расчет угловых швов при прикреплении уголков.
При расчете прикрепления уголков угловыми сварными швами необходимо учитывать, что усилие, прикладываемое к уголку, действует вдоль его центральной несимметричной оси и при приварке уголка к фасонке распределяется между швами, выполненными по обушку и по перу уголка (рисунок 18).
Рисунок 18. Прикрепление уголка угловыми швами.
Усилие
,
приложенное к уголку вдоль центральной
оси распределяется обратно пропорционально
расстоянию от сварных швов до оси
элемента. Если обозначить отношение
расстояния
к ширине
полочки
через
,
то усилия, воспринимаемые сварными
швами на обушке
и пере уголка
,
будут определяться из условия статического
равновесия (рисунок 19)
;
;
;
(7.6)
;
;
(7.7) 
Рисунок 19. Схема расчета усилий в сварных швах уголка.
7.3.4. Расчет угловых швов при действии изгибающего момента и поперечной силы.
При действии изгибающего момента М в плоскости, перпендикулярной к плоскости расположения швов (рисунок 20) расчет сварных швов выполняется по двум сечениям по формуле
,
(7.8)
где
– момент сопротивления для угловых
швов.
При действии изгибающего момента М в плоскости, совпадающей с плоскостью расположения шва (рисунок 21) расчет прочности шва проводится по формуле
,
(7.9)
где
–
моменты инерции расчетных сечений
конфигурации сварных швов в плоскости
действующего момента относительно
главных осей;
– координаты
точки, наиболее удаленной от центра
тяжести расчетного сечения.
Рисунок 20. Изгибающий момент в плоскости перпендикулярной к плоскости расположения сварных швов.
При совместном
действии изгибающего момента
и поперечной силы
(рисунок 21) угловые швы рассчитываются
по касательным напряжениям
,
равным векторной сумме напряжений,
возникающих от действия момента и силы
Рисунок 21. Изгибающий момент и поперечная сила в плоскости
расположения сварного шва.
.
(7.10)
Напряжения от поперечной силы вычисляются по формуле
(7.11)
где
–
общая длина сварных швов.
8. Расчет магистральных трубопроводов на прочность.
Важнейший задачей
расчета магистрального трубопровода
является обеспечение его надежности.
В строительных нормах (СНиП 2.05.06-85
«Магистральные трубопроводы») содержатся
требования по оптимальным соотношениям
предела текучести
т
к пределу
прочности
,
максимальной ударной вязкости
оптимальному относительному удлинению
при разрыве
.
Выполнение требований СНиП 2.05.06-85 позволяет предотвратить хрупкое разрушение магистрального трубопровода в процессе его эксплуатации.
Повышенные требование при проектировании трубопроводов предъявляются к сварочным материалам и технологии сварки, они должны обеспечивать равнопрочность сварных стыков основному материалу.
Магистральный
трубопровод рассчитывают по методу
предельных состояний – рассматривается
такое напряженное состояние, характеризуемое
величиной
,
при котором его дальнейшая эксплуатация
становится невозможной. Первое предельное
состояние магистрального трубопровода
наступает при его разрушении под
действием внутреннего давления.
Характеристикой несущей способности
магистрального трубопровода в этом
случае является расчетное сопротивление
,
которое
назначается по пределу прочности металла
трубы
.
(8.1)
Второе предельное
состояние наступает, когда в стенке
трубопровода появляются пластические
деформации. В этом случае расчетное
сопротивление
назначается
по пределу текучести материала
т
.
(8.2)
Для обеспечения надежной работы магистрального трубопровода при определении расчетного сопротивления вводят ряд коэффициентов отражающих вероятностный характер различных факторов, влияющих на несущую способность магистрального трубопровода
(7.3)
,
(7.4)
где
- нормативные
сопротивления растяжению (сжатию)
металла трубы;
– коэффициент
условий работы магистрального
трубопровода;
– коэффициент
надежности по материалу;
– коэффициент
надежности по назначению трубопровода.
Нормативные
сопротивления металла трубы и сварных
соединений
и
следует принимать равными соответственно
минимальным значениям временного
сопротивления и предела текучести,
принимаемым по государственным стандартам
и техническим условиям на трубы.
Коэффициент условий работы трубопровода m показывает возможное несоответствие принятой расчетной схемы реальной конструкции, а также отражает влияние последствий разрушения магистрального трубопровода на здоровье людей и стоимость выплаты ремонтно-восстановительных работ.
Коэффициент условий работы трубопровода при его расчете на прочность, устойчивость и деформативность принимается по таблице 1 СНиП 2.05.06-85 в зависимости от категории трубопровода и его участка. Категория участка магистрального трубопровода принимается по таблицам 2,3 в зависимости от назначения участка трубопровода.
В зависимости от указанных факторов установлены три значения коэффициента условий работы m:
=0,9 – для обычной линейной части магистрального трубопровода (категории участков III –IV);
=0,75 – для переходов магистрального трубопровода через водные преграды, железнодорожные и автомобильные дороги, трудно проходимые болота; для участков примыкающих к компрессорным станциям, узлам пуска и приема очистных устройств (категории участков I – II).
=0,6 – для наиболее ответственных участков: трубопроводов внутри зданий, в пределах территорий компрессорных, газораспределительных и нефтеперекачивающих станций, станций подземного хранения газа; для переходов нефтепроводов диаметром 1020 мм и более через водные преграды (категория участка В).
Коэффициент
надежности по материалу
отражает: возможное уменьшение предела
прочности
металла по сравнению с нормативным
значением; возможность уменьшения
толщины стенки трубы по сравнению с
номинальным значением; надежность
конструкции трубы (зависит от технологии
производства, т.е. способа изготовления,
уровня контроля сварных соединений и
основного металла); пластичность свойств
трубных сталей. Таким образом, коэффициент
отражает, как качество металла трубы,
так и уровень технологического обеспечения
трубного производства. Коэффициент
надежности по материалу принимается
по таблицам 9, 10 СНиП 2.05.06-85.
Коэффициент надежности по назначению трубопровода впервые был введен в 1975 г. в связи с увеличением диаметра сооружаемых магистральных трубопроводов и увеличением рабочего давления продукта. Коэффициент принимается по таблице 11 СНиП 2.05.06-85.
Коэффициент надежности учитывает следующие эксплуатационные факторы:
с увеличением диаметра трубы возрастает поверхность контакта с грунтом; поэтому при деформациях грунта магистральный трубопровод большого диаметра находятся в более тяжелых условиях;
с увеличением диаметра трубы резко возрастает её изгибная жесткость, поэтому при укладке может не обеспечиваться опирание трубы на дно траншеи по всей длине. В связи с этим возможно возникновение дополнительных изгибных напряжений;
с увеличением диаметра возрастает металлоемкость трубопровода, общая длина сварных стыков и объем наплавленного металла, поэтому вероятность возникновения технологических дефектов повышается;
с увеличением внутреннего давления продукта и диаметра магистрального трубопровода возрастает пропускная способность системы, отказ которой может привести к большим экономическим потерям.