2.1. Задача 2.1 Конструирование и расчет соединения угловыми швами

2.1.1 Задание

Руководствуясь разделом 15.1 [1], рассчитать и сконструировать сварное соединение (рис. 2.1), состоящее из двух равнополочных уголков 2100 × 8 с листом (фасонкой) t_ф = 10мм при следующих данных:

- расчетное усилие N = 350 кН;

- группа конструкций 2;

- сталь С245;

- сварка полуавтоматическая под флюсом проволокой Св-08А  1,4 мм.

2.1.2. Решение

1. В качестве материала конструкции принимаем сталь С245 с ; (по табл. В.5 [1]).

2. По таблице Г.1 выбираем материалы для полуавтоматической сварки в углекислом газе:

проволока Св-08А  1,4 мм по ГОСТ 2246-70*.

3. Расчетные сопротивления:

металла шва , (табл. Г.2 [1]);

металла границы сплавления (табл. 4 [1]).

4. Исходя из формулы (155) п.15.1.16 [1], определяем требуемую длину швов для прикрепления одного уголка (на одну сторону соединения) по прочности металла шва

.

При этом принимаем:

( на 1÷2 мм меньше толщины уголка ; по табл. 35 [1]);

(по табл. 36 [1] при и );

(см. п. 5 табл. 1 [1]).

5. Исходя из формулы (156) п.15.1.16 [1] определяем требуемую длину швов на одну сторону соединения по прочности металла границы сплавления

.

При этом принимаем:

по предыдущему расчету;

(по табл. 36 [1] при тех же данных);

.

6. В качестве расчетной принимаем и распределяем ее на перо и обушок уголка. Конструктивная длина сварного шва по обушку и перу определяется по выражениям:

;

,

где – коэффициент, учитывающий смещение центра тяжести уголка к его обушку; для равнополочных уголков .

С целью снижения концентрации напряжений принимают , не менее 50 мм; 10 мм добавляют на дефекты по концам шва.

Принимаем длину сварных швов (рис. 2.1).

Коэффициент использования по металлу шва

Рис. 2.1. Сварное соединение уголков с фасонкой

Подготовка данных для экспертизы расчета сварного соединения по программе «Кристалл» приведена на рис. 2.2 – 2.8.

2.1.3. Экспертиза расчета сварного соединения

Ниже приводится пример распечатки результатов расчета.

«Сварные соединения

Расчет выполнен по СП 53-102-2004

Общие характеристики

Сталь C245

Коэффициент надежности по ответственности 0,95

Коэффициент условий работы 1,0

Коэффициент условий работы соединяемых элементов 0,9

Группа конструкций по приложению B СП 53-102-2004 2

Свойства материалов сварки
Нормативное сопротивление металла шва временному сопротивлению, Rwun	41 кН/см2
Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, Rwf	18 кН/см2
Вид сварки	Полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при диаметре сварочной проволоки менее 1.4 мм
Положение шва	Горизонтальное
Климатический район	с температурой t > -40°C

Тип	Параметры
Сечение 2 100×8 с фасонкой t =10 мм (уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 100×8)	Катет шва = 6 мм b = 180 мм φ = 45 град t = 10 мм

Усилия

N = 350 кН

Проверено по СП	Проверка	Коэффициент использования
п.15.1.16 формула (155)	по металлу шва	0,938
п.15.1.16 формула (156)	по металлу границы сплавления	0,695

Коэффициент использования 0,938 - по металлу шва».

Вывод: Размеры сварных швов подобраны верно.

Рис. 2.2. Меню «Сталь». Вкладка «Условия применения»
Рис. 2.3. Меню «Сталь». Вкладка «Листовой и фасонный прокат»
Рис. 2.4. Меню «Материалы для сварки». Вкладка «Условия применения»

Рис. 2.5. Меню «Материалы для сварки». Вкладка «Материалы для сварки»

Рис. 2.6. Меню «Параметры» (в главном окне программы «Кристалл»). Вкладка «Материал»

Рис. 2.7. Меню «Сварные соединения». Вкладка «Тип соединения» (парные уголки с фасонкой)

Рис. 2.8. Меню «Сварные соединения». Вкладка «Параметры». Команда «Вычислить»: