Стыковые соединения в листовых конструкциях

Стыковые соединения применяются в балках, колоннах, но особенно целесообразны в листовых конструкциях. Они хорошо обеспечивают герметичность, удобны для физических методов контроля св. швов, экономичны, характеризуются менее резкой концентрацией напряжений.

Расчет шва на действие осевого усилия основан на предположении, что напряжения распределяются по длине шва равномерно. При устройстве прямого шва прочность проверяют по формуле;

σw=N/Аw=N/(t_min*lw)≤Rny*γc

lw=в-б ; б=2*t_min, t_min - толщина более тонкого элемента. При косом шве проверка прочности должна производится как по нормальным, так и по касательным напряжениям:

σw=N*sinα/(tmin*lw)≤Rwy*γc;

τw=N*cosα/(tmin*lw)≤Rws*γc;

τw - касат. напряжение в растянутом элементе;

α - угол наклона косого шва к линии действия усилия

lw - расчетная длина шва равная в/sin α-б,

Rws - расчетное сопротивление стыкового сварного соед. сдвигу.

При действии изгибающего момента стыковой шов работает на чистый изгиб, и его расчитывают по известной из сопротивления материалов по формуле;

σw=М/Ww=6М/(tmin*lw²)≤Rws*γc

Ww=(tmin*lw²)/6 - момент сопротивления продольного сечения шва относительно Х.При совместном действии изгибающего момента и поперечной силы стыковой шов работает на поперечный изгиб такие швы рассчитывают отдельно по нормальным и касательным напряжениям

σw=М/Ww≤Ry*γc   τw=Q*Sw/(Iw*t_min)≤Rws*γc

Sw - статический момент площади половины продольного сечения шва отн. н.о.

Учитывая, что для прямоугольного сечения шва

Sw=(t_min*lw²)/8; Iw=(t_min*lw³)/12       

τw=3/2*Q/t_min*lw≤Rws*γc; кроме того, в стальных сварных швах д.б. проверены приведенные напряжения

σ_red=sqr(σw²+3τw,av²)≤βRwy*γc    β=1.15- дополнительный коэффициент учитывающий развитие деформаций.

τw,av - среднее значение касательных напряжений.

σw=N/Aw+М/Ww=N/t_min*lw+6M/t_min*lw²≤Rwy*γc - при действии изгиб. момента и продольной силы

Нахлесточные соединения.

Проверка прочности при действии осевого усилия

τwf=N/∑Awf=N/βf*kf*∑lw≤Rwf*γwf*γc по металлу шва где

N - расчетная продольная сила;

∑Awf - расчетная суммарная площадь среза угловых швов;

βf - коэффициент глубины провара шва, зависящий от условий сварки;

kf - толщина углового шва;

Rwf –сопротивление срезу (табл. 1) и Rwz.

γwf - коэффициент условий работы шва, равный 1, кроме конструкций, возводимых в районах с расчетной t ниже -40°С.

τwz=N/(βz*kf*∑lw)≤Rwz*γwz*γc по металлу границы сплавления

βf,βz - т.34; γwz=1 (кроме -40°С)(формулы справедливы для лобовых, фланговых, и колеб.)

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения швов, следует производить по двум сечениям:

по металлу шва: σwt=М/Wf(х)+6М/βf*kf*lw²≤Rwf*γwf*γc

по металлу границы сплавления: σwz=М/Wz(х)+6М/βz*kf*lw²≤Rwz*γwz*γc

В соединениях, работающих на поперечный изгиб

τf=sqr(σwf²+τwf²)≤Rwf*γwf*γc

τz=sqr(σwz²+τwz²)≤Rwz*γwz*γc

В плоскости перпендикулярной плоскости расположения угловых швов:   

σwf=М/Wfy=6М/(lw(βf*kf)²)≤Rwf*γwf*γc

σwz=6М/(lw(βz*kf)²)≤Rwz*γwz*γc

Конструктивные требования

Стыковые: при соединении листов разной 1 устраивают снос с уклоном не более 1:5.

Стыки без сносов допустимы при разности толщины t₂-t₁≤4мм.

Соединения следует осуществлять прямыми двусторонними швами с выводными планками.

Нахлесточные: max толщина угловых швов д.б. не больше 1.2 t_min, t-толщина более тонкого элемента.

При ручной сварке за один проход м.б. выполнен шов с катетом kf<8мм.

Минимальная расчетная длина фланговых швов lw_min д.б. не меньше 4kf или 40мм.

Max расчетная длина lw_max не должна превышать 85рβf*kf -стальные элементы,50kf-А1

Размер нахлеста д.б. не меньше 5t_min

Расчет комбинированного соединения: N=Nfr+Nfl

Nfr - усилие воспринимаемое лобовыми швами.

Nfl - усилие воспринимаемое фланговыми швами.

Тавровое соединение рассчитывают, как угловые швы. Угловые соединения являются связующими, т.е. не рассчитываются.