10426

40

Рис.5.8. Стык фасонного проката с односторонней накладкой из уголка в 2 ряда

Рис.5.9. Стык фасонного проката с односторонней накладкой при шахматном расположении болтов

41

Примечания №4.

1. При шахматном размещении болтов ослабленное сечение фасонного или листового проката проверяется на прочность по одному сечению (не по «зигзагу»).

2 . При применении односторонних стыковых накладок расчетное количество болтов следует увеличивать на 10%.

3. По вопросам проектирования болтовых соединений ряд дополнительных требований указано в нормах [4]. Студентам рекомендуется ознакомиться с ними самостоятельно.

6. ОСНОВЫ РАСЧЕТОВ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИЕННИЙ

6.1.Классификация электродуговой сварки

Внастоящее время это основной способ образования сварных соединений в строительстве. Источником тепла в этом случае является электрическая дуга.

Применяются следующие виды электродуговой сварки.

Ручная дуговая сварка (РДС) электродами. Этим типом сварки выполняется в строительстве около 70% всех сварочных работ. Его основные преимущества: простота выполнения, дешевизна по совокупности затрат, мобильность оборудования, высокое качество металла шва при соответствующей квалификации сварщика, равнопрочность шва и основного металла при физическом контроле качества шва, возможность выполнения в труднодоступных местах в любых пространственных положениях.

Механизированная дуговая сварка в среде углекислого газа порошковой проволокой (МДС). Этот тип сварки имеет большинство преимуществ РДС, и, кроме того, повышается скорость сварочных работ и исключается образование шлака.

Автоматическая сварка под флюсом (АДС) обладает всеми преимуществами РДС и МДС, а также позволяет роботизировать сварочные работы при больших объемах работ на свободной площади сборочных марок конструкций.

Электрошлаковая сварка с применением флюса в шлаковой ванне при t ≤ 2500°C (ЭШС). Применяется при большой (практически не ограниченной) толщине свариваемых деталей (элементов) без разделки кромок. Дает существенно более высокую производительность по сравнению с другими типами сварки.

Основные недостатки электродуговой сварки, которые в большинстве случаев могут быть исключены соответствующей технологией работ:

− наличие остаточных сварочных напряжений от неравномерного нагрева и остывания металла шва и основного металла в границах сплавления;

−усадочные деформации при остывании металла шва и металла границы сплавления;

−концентрация напряжений в зоне сварки и чувствительность сварных соединений к образованию трещин.

42

6.2. Классификация стыковых сварных швов по конструктивному решению

Стыковые соединения наиболее рациональны по расходу присадочного металла и удобны для контроля качества швов. Для обеспечения равномерного сквозного проплавления необходима подготовка кромок соединяемых деталей (разделка кромок).

Для стыковых швов применяют следующие виды разделки кромок: V – образная (рис. 6.1),

Х – образная (рис. 6.2), U – образная (рис. 6.3), К – образная (рис. 6.4).

V, X, U – образные разделки кромок применяют в стыковых соединениях для деталей (элементов), расположенных в одной плоскости. К - образная разная разделка применяется в стыковых соединениях деталей, расположенных как в одной плоскости, так и перпендикулярно друг к другу, а также в угловых швах.

Вид разделки кромок зависит от толщин свариваемых деталей и типа сварки. Без разделки кромок стыковые швы выполняют при толщинах деталей до 20 мм

взависимости от типа сварки в соответствии с действующими ГОСТ на сварку.

ВСП 294 [23, п.12.1.2] внесено ряд ограничений на разделку кромок в стыковых соединениях. Студентам рекомендуем с ними ознакомиться самостоятельно.

44

Примечания.

Согласно п.14.1.6 [4] «сварные стыковые соединения листовых деталей, как правило, следует проектировать прямыми с полным проваром и с применением выводных планок.

Вмонтажных условиях применяется односторонняя сварка с подваркой корня

исварка на остающейся стальной подкладке». Последние фразы, подчеркнутые нами, возможно, имеют в виду случай, когда подварка корня в монтажных условиях невозможна (рис. 6.6).

Рис.6.6. Монтажный стык двух листов при односторонней сварке на остающейся подкладке.

Из граничного условия (6.1) при необходимости можно уточнить величины вл ,

tл :

вл = N p (Rωy ×t л ×γ c ); tл = N p (Rωy × вл × γ c ).

6.3.2. Центральное сжатие

На рис. 6.7 показан сварной стык двух листов, нагруженных центрально приложенной силой сжатия Nс . Расчетная длина сварного стыкового шва определяется ана-

логично указанной в разделе 6.3.1.

Рис. 6.7. Сварной стык двух листов, нагруженных центрально приложенной силой сжатия

Расчет стыкового шва по рис. 6.7 может быть выполнен исходя из граничного условия ПС-I по формуле

45

ности при сжатии, φс = Аω × Rωсжу × γ c . Здесь: Аω − см. раздел 6.3.1;

Rωсжу = R y - при обычных условиях контроля качества

шва, табл. 4 [4].

Примечания, изложенные в разделе 6.3.1, справедливы и в данном слу-

чае.

6.3.3. Чистый изгиб

На рис. 6.8 показан сварной стык двух листов, нагруженных изгибающими моментами в плоскости листов М х .

Расчетная длина сварного стыкового шва определяется аналогично изложенной в разделе 6.3.1.

Расчет стыкового шва может быть выполнен исходя из граничного условия ПС-I при чистом изгибе по формуле

Примечания, изложенные в разделе 6.3.1, распространяются и на данный случай работы стыка.

Рис.6.8. Схема сварного стыка двух листов, нагруженных изгибаемым моментом Мx (чистый изгиб)

6.3.4. Чистый срез

На рис. 6.9 показан сварной стык двух листов, нагруженных только поперечной силой Qx .

Расчетная длина сварного стыкового шва определяется аналогично изложенной в разделе 6.3.1.

46

Расчет стыкового шва может быть выполнен исходя из граничного условия ПС-I на срез (сдвиг) по формуле

где Qх − расчетное значение поперечной силы в стыке;

φs = Aω × Rω ,s × γ c - минимальная несущая способность сварного стыкового шва при чистом срезе (сдвиге).

Здесь: Аω − определяется аналогично изложенному в п. 6.3.1;

Rωs = Rs − расчетное сопротивление стыкового шва срезу (сдвигу), табл. 4 [4].

Примечания, изложенные в разделе 6.3.1, распространяются и на данный случай работы стыка.

Рис.6.9. Схема сварного стыка двух листов, нагруженных поперечной силой Qx

6.3.5. Одновременное действие изгиба и среза

На рис. 6.10 показан сварной стык двух листов, нагруженных одновременно изгибающими моментами М x и поперечными силами Qx , т. е. поперечным изгибом.

Рис.6.10. Схема сварного стыка двух листов, нагруженных одновременно усилиями Мx и Qx

В этом случае граничное условие ПС-I через силовые эквивалентные параметры выразить нельзя, так как сложить геометрически можно только напряжения. В связи с этим в условии достижения ПС-I

под величиной N следует понимать наибольшее приведенное усилие (макс. Sприв ) на единицу площади поперечного сечения (т.е. напряжение), равное σ red ,ω в наиболее нагруженной точке, т.е.

где σ ωM = M x Wω , x - напряжения от изгиба,

(см. раздел 6.3.1);

n = 1,15 - для однопролетных изгибаемых элементов при статических нагрузках, учитывает вероятность локальных неупругих деформаций в стенке (в нашем случае в полосе при поперечном изгибе).

С учетом сказанного условие достижения ПС-I при поперечном изгибе с учетом допущения частичного развития неупругих деформаций имеет вид:

Согласно [4] для изгибаемых элементов первого класса, т.е. работающих только в упругой стадии, условие достижения ПС-I может быть записано в следующей форме

(с учетом п.14.1.15 и формулы (44) [4]):

Примечание.

Здесь можно отметить некоторую некорректность применения в нормативных документах формулы для касательных напряжений.

В СНиП II-23-81* (формулы (33) и (145)) для балок первого класса, где в первой - τ ху определяют по формуле Д.И. Журавского, а во второй – принимают как τ ср .

В СП16 (формулы (44) и (67)) – аналогично. Но приведенные напряжения в обоих случаях сравнивают с несущей способностью при учете ограниченных пластических деформаций т.е. с коэффициентом n = 1,15 (11,15 = 0,87 ).

6.3.6. Одновременное действие изгиба, среза и центрального растяжения (сжатия)

На рис. 6.11 показан сварной стык двух листов, нагруженных одновременно изгибающим моментом Мх , поперечной силой Qх и нормальной силой центрального

растяжения N p или сжатия Nc .

48

Рис.6.11. Схема сварного стыка двух листов, нагруженных одновременно усилиями Мx , Qx, Nc(Np)

В этом случае в условии достижения ПС-I по формуле (6.5) под величиной N следует понимать наибольшее приведенное усилие (макс Sприв ) на единицу площади

Правая часть граничного условия будет аналогична формуле (6.7), а граничное

6.3.7. Наклонный (косой) стыковой шов при действии центрального растяжения (сжатия)

На рис. 6.12 показан сварной стык двух листов косым швом.

Рис.6.12. Схема косого стыкового шва двух листов при нагружении его нормальной (вдоль оси "х-х") силой Np (Nc)

Раскладывая эквивалентную силу N , действующую в косом шве, на нормаль-

ную N σ и касательную Nτ составляющие, можно записать левую часть условия достижения ПС-I ( N ≤ φ ) в виде: