Расчёт сварных соединений при действии изгибающего момента поперечной и продольной сил

В сварных соединениях при действии на них продольной силы (в стыках или прикреплениях элементов) распределение напряжений по длине сварного шва принимается равномерным.

где уш – определяемое напряжение в шве, кН/см2; N – расчетная продольная сила, действующая на соединение, кН; lш – расчетная длина сварного шва, см, равная его полной длине при выводе концов шва за пределы стыка (в ином случае расчетная длина принимается меньше полной длины на 10 мм); д – наименьшая толщина соединяемых элементов, см; R_р^св, R_с^св – расчетное сопротивление сварного шва стыкового соединения растяжения или сжатия. Обычно удобнее пользоваться измененной формулой, так как сразу можно определить длину сварного шва исходя из известных величин: расчетной продольной силы, толщины металла и расчетного сопротивления. В этом случае формулы приобретают следующий вид:

Косые сварные швы (рис. 23, б) рассчитывают по формулам:

Стыковые сварные швы при действии на них изгибающего момента М (рис. 23, в) рассчитывают по формуле:

Стыковые сварные швы при одновременном действии на них осевой силы и изгибающего момента (рис. 23, г) рассчитывают по формулам:

где Q – перерезывающая сила, кН; S – статический момент части сечения, рас-положенного выше нейтральной оси, взятой по отношению к этой оси, см3; I – момент инерции продольного сечения шва относительно нейтральной оси, см4.

Напряжения в стыковом сварном шве можно проверить по приведенным напряжениям упр:

где уш.р – напряжение от нормальной силы при расчете на растяжение, кН/см2; фш.ср – напряжение от среза, кН/см2; 1,15 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций.

Расчет угловых сварных швов в соединениях внахлестку

Сварные угловые швы в основном рассчитывают на срез по формуле:

где N – расчетная продольная сила, кН; hш – толщина углового шва, см, принимаемая равной катету вписанного равнобедренного треугольника (рис. 25); в – коэффициент, зависящий от вида сварки который должен быть оговорен в проекте; для однопроходной автоматической сварки в = 1; для двух- и трехпроходной автоматической сварки в = 0,9; для однопроходной полуавтоматической сварки в = 0,85; для двух- и трехпроходной полуавтоматической сварки в = 0,8; для ручной сварки, а также для многопроходной (более трех) автоматической и полуавтоматической сварки в = 0,7; lш – расчетная длина шва, равная его полной длине, за вычетом 10 мм, см; R_у^св = расчетное сопротивление углового шва, кН/см2.

Рис. 25. Схемы сечений сварных угловых швов

При расчете угловых швов в решетчатых конструкциях (фермы, мосты, решетки колонн и связи), состоящих из одного или двух уголков, усилия, приходящиеся на швы, обратно пропорциональны их расстояниям до центра тяжести сечения.

Рис. 26. Прикрепление уголков: а - равнополочного; б - неравнополочного уголка широкой полкой; в - неравнополочного уголка узкой полкой

Поэтому при расчете прикрепления равнополочного уголка (рис. 26, а) усилие, приходящееся на шов у обушка, умножается на коэффици-ент 0,7, а у пера – на 0,3. Если неравнополочный уголок (рис. 26, б) прикрепляется широкой полкой, то усилие, приходящееся на шов у обушка, умножают на коэффициент 0,65, а усилие, приходящееся на шов у пера, – на 0,35.

При креплении неравнополочного уголка узкой полкой (рис. 26, в) усилие, приходящееся на сварной шов у обушка, умножают на коэффициент 0,75, а у пера – на 0,25. При креплении решеток ферм к поясам решетки должны привариваться к фасонкам двумя фланговыми и одним лобовым швом (рис. 27). Расстояние между близлежащими швами должно быть не менее 50 мм.

Рис. 27. Узел фермы

Рис. 28. Сварные угловые швы, работающие на изгиб

Сварные угловые швы, работающие на изгиб (рис. 28), рассчитывают по формуле:

где М – расчетный момент, воспринимаемый сварным швом, кН•см; Wш – момент сопротивления сварного шва, см3, определяемый для прямоугольного сечения шва по формуле:

Если изгиб воспринимается двумя швами, как показано на рис. 28, в формулу определения момента сопротивления вводят коэффициент 2:

Сварные угловые швы, работающие на изгиб и на осевую силу, рассчитывают по формулам: