10426

51

6.4. Классификация и основы проектирования и расчетов сварных соединений на угловых швах

6.4.1. Классификация сварных соединений на угловых швах по конструктивным особенностям

В соединениях на угловых швах последние располагаются в углах, образуемых гранями соединяемых «внахлест» элементов (рис. 6.15). При этом угловые швы, распо-

ложенные параллельно линии действия расчетной нормальной силы, называют

фланговыми. Угловые швы, расположенные в этом случае перпендикулярно линии действия расчетной нормальной силы, называют лобовыми.

Как видно из рис. 6.15, фланговые швы показывают большую неравномерность распределения внутренних сил (напряжений) по их длине (сечение 3-3), а на концах они имеют существенную концентрацию (сечение 1-1), которая несколько сглаживается в местах перехода фланговых швов в лобовые (сечение 2-2). При проектировании таких сварных соединений нормы рекомендуют концы фланговых швов, по возможности, заводить на торцы соединяемых элементов на 20 мм.

Лобовые швы по длине распределяют напряжения также неравномерно, но более плавно, чем фланговые, особенно на концах перехода их во фланговые. Однако в лобовых швах имеет место весьма неравномерное распределение напряжений (внут-

ренних сил) по глубине (толщине) шва (рис. 6.16).

Основным показателем углового шва является величина его катета kf (высота шва), ограничиваемая как сверху (максимальная величина), так и снизу (минимальная величина).

Максимальная величина катета шва оганичена опасностью пережога зоны шва, а

Как показывают опытные испытания [7], разрушение угловых сварных соединений возможно по двум сечениям: по металлу шва (сечение C − C по рис. 6.16; сечение

1 − 1 по рис. 6.17) и по металлу границы сплавления (сечение B − B по рис. 6.16 и

сечение 2 − 2 по рис. 6.17). Поэтому в нормах [4] рассматривается возможность разрушения шва по одному из двух сечений:

−по металлу шва (сечение f );

−по металлу границы сплавления (сечение z ).

Для этих сечений установлены соответствующие параметры для расчетов [4]: β f , β z − коэффициенты глубины проплавления, табл. 39 [4];

Rωf , Rωz − расчетные сопротивления по табл. 4 [4];

52

Aωf , Aωz − площади поперечных сечений для угловых швов при расчетах по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно.

Рис.6.15. Схема сварного соединения на угловых швах, нагруженного центральной силой растяжения

Рис.6.16. Схема распределения напряжений по глубине лобового шва

53

Рис.6.17. Расчетные сечения углового шва в тавровых соединениях: z (2-2) - сечение шва по металлу границы сплавления

f (1-1) - сечение шва по металлу шва

6.4.2. Центральное растяжение (сжатие)

На рис. 6.18 показано сварное соединение на угловых швах: фланговых и лобо-

вых.

Рис.6.18. Схема сварных соединений на угловых швах, нагруженных центральной силой Np (Nc):

а) фланговые швы; б) лобовые швы.

6.4.3. Чистый изгиб соединений на угловых швах, расположенных в плоскости (х-х), параллельной плоскости действия усилия

На рис. 6.19 показано сварное соединение на угловых швах, воспринимающее изгибающий момент в плоскости действия шва, т.е. шов и момент расположены в параллельных плоскостях, которые теоретически сдвинуты на величину 0,5t л , кото-

рой в практических расчетах пренебрегают.

Граничное условие по прочности N ≤ φ , где:

N = M x - расчетное значение изгибающего момента;

φ - несущая способность углового шва (по металлу шва или по металлу грани-

za = xa2 + ya2

zб = xб2 + yб2

Рис.6.19. Схема сварного соединения двух листов, нагруженных изгибающим моментом в плоскости, параллельной плоскости изгиба

где a , б (рис. 6.19) – наиболее удаленные от центра тяжести шва точки, в

6.4.4. Чистый изгиб соединений на угловых швах, расположенных в плоскости (z-z), перпендикулярной плоскости действия момента

Мх ( в плоскости х− х)

На рис. 6.20 показано сварное соединение на угловых швах, воспринимающее изгибающий момент Мх , действующий в плоскости, перпендикулярной плоскости уг-

лового шва z − z .

57

Рис.6.21. Схема сварного соединения на угловых швах опорных ребер в балке с внутренними опорными ребрами жесткости: lw = hw – 1 – 2

Рис.6.22. Схема сварного соединения на угловых швах торцевого опорного ребра в балке: lw = hw

мальная несущая способность соединения.

Здесь Аωf = k f × β f ×lω - площадь углового шва по металлу шва; Аωz = k f × βz ×lω - тоже, по металлу границы сплавления; β f , β z − коэффициенты по табл. 39 [4];

lω - расчетная длина углового шва, равная фактической длине шва за вычетом 10 мм.

58

6.4.6. Работа и расчет сварного соединения на угловых швах при одновременном действии на соединение усилий М х , Qх , N p (c )

в плоскости, параллельной плоскости швов

Расчетная схема такого соединения при действии усилий в плоскости швов приведена на рис. 6.23.

Здесь граничное условие ( N ≤ φ ) ПС-I при одновременном действии М , Q ,

N выразить в форме усилий невозможно. В этом случае следует пользоваться приведенными напряжениями (т.е. силами, действующими на единицу площади поперечного сечения шва), полученными геометрическим сложением напряжений от М , Q ,

N , действующих одновременно.

Рис.6.23. Схема сварного соединения на угловых швах двух листов "внахлест" при одновременном действии Мх, Qх, Nх в плоскости, параллельной плоскости шва

Тогда граничное условие будет иметь вид:

слева:

макс.τωredz = (τωMz x + τωNz )2 + (τωMz y + τωQz )2 , − по металлу границы сплавления;