7.3 Усиление соединений со стыковыми швами

7.3.1 Стыковые швы, выполненные на всю толщину соединяемых элементов, не подлежат усилению путем увеличения толщины шва, так как дополнительная наплавка металла не увеличивает расчетную высоту сварного шва, а создает дополнительную концентрацию напряжений.

7.3.2 Усиление стыковых швов необходимо выполнять устройством комбинированных соединений с накладками после снятия наплывов шва заподлицо абразивным инструментом (рисунок 7.1).

7.3.3 Площадь накладок и длину угловых сварных швов по одну сторону стыка определяют расчетом на усилие, равное

(7.1)

где N — несущая способность накладки, МН,

N = А_нR_уr_с,

здесь А_н — площадь накладки, м²;

_с ≤ 1;

А_wz — площадь существующего стыкового шва, м², определяется в соответствии с 11.1* СНиП II-23;

R_wy = 0,85R_y0 — расчетное сопротивление стыкового шва, МПа, определяется по таблице 3 СНиП II-23.

Рисунок 7.1 — Конструирование комбинированного соединения:

а — подготовка существующего шва;

б — конструирование усиливающих накладок (рыбок)

7.4 Усиление соединений с угловыми швами

7.4.1 Усиление сварных соединений с угловыми швами осуществляют путем увеличения длины или толщины сварных швов. Усиление швов путем увеличения их длины предпочтительнее, так как короткие швы способствуют концентрации напряжений.

Длина и толщина усиливаемых швов, а также толщина наплавленного слоя на усиливаемые швы определяются разностью расчетного усилия в сварном соединении от расчетной нагрузки, действующего после усиления, и расчетной несущей способностью существующего соединения. При определении расчетного усилия, приходящегося на шов, учитывается смещение его относительно центра тяжести сечения элемента.

7.4.2 Усиление соединений элементов путем увеличения длины сварных швов выполняется как с введением дополнительных деталей, так и без них; последний способ следует применять во всех случаях, когда есть место для наложения новых швов.

7.4.3 Усиление сварных соединений путем увеличения длины сварных швов (кроме поперечных) может выполняться под нагрузкой, при которой напряжения в существующих швах не должны превышать их расчетного сопротивления R_wf (для электродов Э42 и Э42А R_wf = 180 МПа), при этом прочность сварных соединений после усиления возрастает пропорционально увеличению длины и толщины швов.

7.4.4 Для увеличения длины сварного шва допускается применять дополнительные фасонки, которые приваривают к основным элементам (рисунок 7.2) стыковыми швами. Эти швы должны обеспечивать передачу той доли усилия, которая воспринимается расположенными на них дополнительными угловыми швами.

t_ф — толщина фасонки;

1, 2, 3, 4 — Порядок выполнения сварных швов

Рисунок 7.2 — Усиление узлов увеличением длины сварного шва:

а — среднего узла фермы (при t_ф > 8 мм требуется разделка кромок);

б — раскоса фермы

7.4.5 При толщине дополнительных фасонок более 8 мм выполняется разделка кромок и обязательная подварка корня шва.

7.4.6 Усиление сварных соединений путем увеличения толщины швов наплавкой новых слоев рекомендуется применять при отсутствии места для наложения новых швов. В случае необходимости усиления с одновременным увеличением длины и толщины сварных швов, начинать следует с первого.

7.4.7 Усиление сварных соединений под нагрузкой путем увеличения толщины (катета) шва наплавкой дополнительных слоев следует производить при напряжениях, не превышающих указанных в 4.11, для групп конструкций 2, 3, 4 напряжение в сварных швах σ_w должно соответствовать условию:

7.4.8 Усиление угловых швов наплавкой дополнительных слоев с целью увеличения их толщины под нагрузкой производится при усилии на шов, не превышающем значение:

(7.2)

где N₀ — усилие, МН, действующее на шов во время усиления;

_f — коэффициент для расчета углового шва по металлу шва, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести R_y ≤ 530 МПа по таблице 34* СНиП II-23, и для сталей с пределом текучести R_у > 530 МПа _f = 0,7 независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки. Если в проектной документации тип сварки не оговорен, то всех случаях принимается _f = 0,7;

k_f — катет углового шва, м, до усиления;

_с, _wf — коэффициенты, принимаемые по таблице 6* и 11.2* СНиП II-23;

R_wf — расчетное сопротивление усиливаемого шва срезу (условному) по металлу шва, МПа, принимается по таблице 56 СНиП II-23;

l — длина усиливаемого шва, м;

D — длина участка шва, м, разогреваемого до температуры 550 ^оС и выше и не участвующего в работе в момент усиления в результате перехода металла шва в пластическое состояние.

7.4.9 Длину участка шва, см, разогретого до температуры 550 ^оС и выше и не участвующего в работе, определяют по формуле

, (7.3)

где j — коэффициент, учитывающий связь между толщиной свариваемой детали и увеличением катета усиливаемого шва, принимаемый по таблице 7.2;

А_s — площадь поперечного сечения наплавленного слоя шва, см²;

I_св — сила сварочного тока, А, рекомендуется принимать по таблице 7.3;

t_ф — суммарная толщина свариваемого металла, см; для решетчатых конструкций — толщина фасонки, см.

Таблица 7.2 — Значения коэффициента j

Наплавляемый слой, мм	Значения коэффициента j при толщине элемента, мм
	8	12	16	20
6—7	1,0	1,08	1,24	1,50
7—8	1,0	1,06	1,19	1,40
8—10	1,0	1,04	1,14	1,33

Величина рекомендуемой силы тока, принимаемая при усилении конструкций с помощью сварки, приведена в таблице 7.3.

Таблица 7.3 — Рекомендуемая сила тока

Диаметр электрода, мм	Сила тока Iсв, А, при положении сварки
	нижнем	вертикальном	потолочном
3	90—150	80—130	70—130
4	160—200	120—160	110—150
5	170—250	140—180	—