Таблица 5.3. Коэффициент глубины проплавления угловых швоз Р

тающих при отрицательной температуре более-40 С; при i<.-40° см СНиП (в учеб нике они равны 1); R-расчетное сопротивление срезу (условному) металла шва (см. табл. 5.1); Ry\-расчетное сопрот1;Бление срезу (условному) металла границы сплавления шва, принимаемое равным 0,45;? (прил 4).

При расчете следует предварительно определить какая из дву.ч проверок- по металлу шва или по металлу границы сплавления - будет иметь решающее значение, для чего надо сравнить произведения Рга-ущИ Рс-ус ; меньшее из них будет иметь решающее значение.

Часто удобнее определять необходимую длину швсв, задаваясь их толщиной km:

/,„ = .V/(P/?»)„„V, (5.8)

где (pnyjmtn - меньшее из значений Рш/ущ или cRy\.

В соединениях (рис. 5.14,6 и в) обычно толщину швов задают равной меньшей из толщин соединяемых элементов, а расчетная дтина швов соединения равна сумме расчетных длин двух швов.

Если 1ш, полученное по формуле (5.8), превышает допустимую расчетную длину шва в 85р/гш, то приходится определять уже не длину, а толщину шва кш исходя из его возможной расчетной длины:

vyr- (5.ад

При действии силы на «фасонку», прикрепленную двумя угловыми швами к элементу (рис. 5.14,г), на швы будут действовать сдвигающая сила и изгибающий момент. Напряжения от силы сдвига и момента, действующие на одну площадку, но в перпендикулярных направлениях должны геометрически суммироваться.

По металлу шва

По металлу границы сплавления

(5.9)

(5 10)

При прикреплении угловыми швамп несимметричных профилей, например уголков (рис. 5 15), желательно, чтобы линия действия усилия проходила через центр тяжести соединения, т. е. площади швов должны

Рис. 5.15. Прикрепление уголков a - длины швов; б - равнополочные уголки; в, г - неравнополочные уголки

быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента.

Таким образом, при общей требуемой площади швов

ш = «т!пш = Л/уТ.

Площадь большего шва на «обушке» уголка Площадь меньшего шва на «пере» уголка

(5.11)

(5.12)

(5.13)

При равных толщинах швов по «перу» и «обушку» уголка соотношение площадей отвечает соотношению длин швов. Для равнополочных уголков (рис. 5.15,6) /5:0,7Б/ш, для неравнополочных (рис. 5.15, е, г) -соответственно /»0,752/ш и /«0,6Е/ш.

3. Работа и расчет комбинированных соединений

Стыковые швы растянутых элементов иногда усиливают накладками (рис. 5.16), и тогда получается комбинированное соединение. Такое усиление не особенно эффективно, так как у мест утолщения сечения возникает концентрация напряжений и, следовательно, возможно разрушение элемента. Однако такое усиление применяется в случае особой необходимости, когда напряжения в основном металле больше допустимых для сварных швов и нельзя запроектировать равнопрочный стыковой шов. С точки зрения уменьшения концентрации напряжений, более рациональны ромбические накладки с незаваренными углами. Заварка углов и особенно обварка накладок по контуру не только уменьшают концентрацию напряжений, но и резко увеличивают усадочные напряжения при саарке, которые, суммируясь с напряжениями от нагрузки, легко могут вызвать появления т.рещин и даже хрупкое разрушение соединения. Односторонняя накладка особенно неблагоприятна, так как в соединении возникает еще и изгиб.

Приварка различного рода деталей к элементу конструкции образует местное изменение сечения и вызывает в местах приварки концентрацию напряжений. Неблагоприятное воздействие концентрации напряжений часто усиливается неизбежным возникновением усадочных сварочных напряжений. Оба вида напряжений неблагоприятно сказываются на прочности конструкции, особенно при действии динамических и вибрационных нагрузок, поэтому приварка деталей без особой надобности не должна допускаться.

При расчете комбинированного соединения по рис. 5.16 условно принимается, что напряжение в стыковом шве и в накладе одинаково. Тог-

да при расположении накладок с двух а)

сторон напряжение в стыковом шве -»-; ......

определится по формуле

0 = (Лл-Ь2Лн)</?="т, (5.14) /

где Лл - площадь сечения соединяемых листов; 2Лн - суммарная площадь сечения накладок; - расчетное сопротивление стыкового щва сжатию или растяжению.

Усилие в накладке Лн=аО долж- i/ но быть воспринято приваркой накладки, откуда можно определить требуемую длину угловых швов, приваривающих накладку с одной стороны

стыка: Рис S.ie. усиление стыкового шва на-

кладками

ш~~lJ (Pyjmin V • (5.15) Q - односторонней; б - двусторонней

Такой расчет носит условный характер, так как большая податливость угловых швов вследствие меньшего модуля упругости их по сравнению со стыковыми приводит к некоторому уменьшению фактического усилия, приходящегося на накладки, и соответственно к увеличению усилия на стыковой шов.

Для уменьшения концентрации напряжений ширина накладок не должна сильно отличаться от ширины соединяемых листов.

4. Особенности работы и расчета сварных соединений при действии динамических и вибрационных нагрузок

Общие закономерности работы конструкций на выносливость и прочность с учетом хрупкого разрушения, изложенные в гл. 3 § 3, остаются в силе к для сварных соединений.

Концентрация напряжений, сильно влияющая на выносливость и хрупкую прочность конструкций, в сварных соединениях часто усиливается суммированием рабочих напряжений с начальными сварочными.

Таким образом, выносливость и хрупкая прочность конструкции в зоне сварного соединения будет сильно зависеть от типа соединения и формы шва.

Так, для стыковых сварных соединений, выполненных с выводом концов швов на технологические планки и с подваркой корня шва, выносливость и хрупкая прочность близка к соответствующей выносливости и прочности основного металла, а при отсутствии подварки корня шва она снижается в несколько раз. Вибрационная прочность соединений с угловыми швами значительно пяже, чем соединений стыковых. Поэтому для соединений, работающих на вибрационные нагрузки, возможно применение угловых швов только улучшенной формы (пологих, вогнутых, с обработанной поверхностью и т. п.).

Вибрационная прочность К-образных швов выше, чем у обычных угловых, и ниже, чем у стыковых швов. Такую же прочность имеют парные угловые швы в тавровых соединениях, выполненных автоматической сваркой, при полном проплавлении стенки. Приварка к элементу дополнительных .р,еталей (выступающих фасонок, ребер и т. п.) отрицательно сказывается на вибрационной работе элемента. Разделка кромок не влияет на вибрационную прочность, но для конструкций, работающих на вибрационную нагрузку, совершенно обязательна подварка корня шва.

Повышению вибрационной прочности служат все мероприятия по сниженик) концентрации напряжений в соединениях, приведенные выше. Помимо формы и вида шва на вибрационную прочность оказывают большое влияние дефекты сварки и основного металла, а в соответствии с этим - и технология сварки. В качестве основного металла обычно применяют стали спокойной плавки, поставляемые по группе В.