9.5 Расчет присоединения элементов усиления

9.5.1 При использовании сварки для присоединения элементов усиления необходимо предусматривать меры по уменьшению и регулированию сварочных деформаций. Для этого размеры и форму сварных швов следует принимать с учетом следующих условий:

а) катеты угловых швов должны быть не более 1,2t_min, где t_min — наименьшая толщина соединяемых элементов;

б) катеты угловых швов следует принимать по расчету, но не менее указанных в таблице 38* СНиП II-23;

в) расчетная длина углового шва должна быть не менее 4k_f и не менее 40 мм;

г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85_fk_f (где _f принимается по таблице 34* СНиП II-23), за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении швов;

д) размер нахлестки должен быть не менее 5t, где t — толщина наиболее тонкого из свариваемых элементов;

е) соотношение размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1. При разных толщинах допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет со стороны тонкого элемента должен соответствовать требованиям а), а со стороны толстого элемента — требованиям б);

ж) в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, а также работающих при низких температурах, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании расчетом на выносливость или на прочность с учетом хрупкого разрушения.

9.5.2 При усилении конструкций 3 класса, работающих при статической нагрузке, эксплуатируемых при температуре выше минус З0 °С в неагрессивной среде, рекомендуется использовать прерывистые (шпоночные) швы (рисунок 9.8а). Шаг шпонок следует принимать максимально допустимым по расчету, но не свыше 80i_min в растянутых и 40i_min в сжатых элементах усиления; здесь i_min — минимальный радиус инерции элемента усиления относительно его собственной центральной оси.

Для конструкций 1 и 2 классов и конструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде, использование прерывистых швов не допускается.

9.5.3 Длина участка шпоночного шва l_w, см, определяется по формуле

(9.26)

где _w — коэффициент, учитывающий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню, для элементов по рисунку 9.8 _w = 0,5;

T_t — сдвигающая сила в шве, МH,

T_t = Q_maxS_r а_w/I_tot,

здесь Q_max — наибольшее значение поперечной силы в пределах элемента усиления (для сжатых стержней Q_max = Q_fic, Q_fic принимается по 5.8* СНиП II-23);

S_r — статический момент элемента усиления относительно нейтральной оси, м³;

a_w — шаг шпонок, м, принимается не менее 50 мм (рисунок 9.8);

_w и R_w принимаются по СНиП II-23 и соответствуют меньшему из значений _fR_wf или _zR_wz , МПа;

_w = _wf или _w = _wz принимаются в соответствии с 11.2* СНиП II-23;

непровар в корне шва учитывают добавлением 1 см шва.

9.5.4 Длину концевого участка шва l_wk, прикрепляющего элемент усиления к основному стержню или узловой фасонке, см, определяют по формуле

(9.27)

где N_r = (N – N₀)A_r/A_totn, MH,

здесь A_r — площадь поперечного сечения элемента усиления, м²;

остальные обозначения приняты по 9.5.3.

Для изгибаемых элементов длина концевого участка шва определяется по несущей способности элемента усиления, равного А_rR_yr, МH.

Толщина концевых участков сварных швов может назначаться большей, чем толщина связующих швов.

Рисунок 9.8 — Присоединение элементов усиления:

а — прерывистыми швами;

б — сплошными швами;

в — на болтах

9.5.5 При присоединении элементов усиления сплошными швами (см. рисунок 9.8б) минимальный катет шва k_f, см, (на 1 м длины шва) определяют по формуле

(9.28)

где все обозначения приняты по 9.5.3.

Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом шва, тогда их прочность оценивается при расчетной длине шва l_w = 85_fk_f формулой

(9.29)

где все обозначения приняты по 9.5.3.

9.5.6 Применение болтов (см. рисунок 9.8в) для присоединения элементов усиления рекомендуется в тех случаях, когда такое соединение технологически более удобно или материал усиливаемого элемента не допускает применения сварки и желательно избежать возникновения дополнительных сварочных напряжений и деформаций.

Проектировать соединения следует с учетом минимального ослабления сечений. С этой целью диаметр болтов следует принимать минимальным, а их размещение задавать со сбитым шагом по отношению к существующим болтам или заклепкам. Шаг промежуточных соединений в сжатых элементах принимается не более 40i_min и 80i_min в растянутых элементах усиления.

Расчетный шаг болтов a_b, м, принимается по формуле

(9.30)

где N_b_min — минимальная несущая способность болта (по сдвигу, срезу или смятию), определяемая по 11.7* СНиП II-23;

остальные обозначения приняты по 9.5.3.

Прочность концевых участков соединений элемента усиления проверяется по формуле

(9.31)

где n — количество болтов на концевом участке соединения (см. рисунок 9.8в);

a_b1 — расчетный шаг болтов на концевом участке, м;

остальные обозначения приняты по 9.5.3.