13.3. Расчет сварных соединений

При расчете сварных соединений основной предпосылкой является равномерность распределения напряжений по длине шва.

Расчетные сопротивления сварных соединений зависят от вида соединения, характера работы шва и метода контроля. Расчет угловых швов ведется по металлу шва и металлу границы сплавления.

В стыковых соединениях со сжатием, растяжением или изгибом при физических методах контроля расчетное сопротивление R_omy = R_y; то же, при визуальных методах контроля – R_omy = 0.85 * R_y.

В соединениях с угловыми швами расчет производится на условный срез с сопротивлением по металлу шва R_omf=0.55*R_omun/g_omm (R_omun – нормативное временное сопротивление металла шва, g_omm – коэффициент надежности по материалу шва) и с сопротивлением по металлу границы сплавления R_omz= 0.45*R_un (R_un – нормативное временное сопротивление).

Расчет стыковых соединений при центральном растяжении или сжатии производится по формуле

s_om = N / (t * L_om) <= R_omy * g_c, (52)

где s_om – напряжение шва;

N – внешняя сила;

t – наименьшая толщина соединяемых элементов;

L_om – расчетная длина шва (длина шва без удвоенной толщины);

R_omy – расчетное сопротивление;

g_c – коэффициент условий работы конструкции.

Использование косых швов повышает сопротивление стыковых соединений (при угле наклона шва к продольной оси <= 67 градусов шов можно не рассчитывать).

Расчет стыковых швов на изгибающий момент (M) производится по формуле сопротивления материалов

s_om = 6*M / (t*L_om*L_om | t*t*L_om) <= R_omy*g_c. (53)

Угловые швы в соединениях внахлестку рассчитываются на условный срез по формулам

t_omf = N / (bt_f*k_f*SUM(L_om)) <= R_omf*g_omf*g_c, (54)

t_omz = N / (bt_z*k_f*SUM(L_om)) <= R_omz*g_omz*g_c, (55)

где bt_f = 0.7...1.1 и bt_z = 1...1.15 – коэффициенты, принимаемые по таблице СНиП в зависимости от вида сварки, диаметра и типа свариваемой проволоки и других факторов;

g_omf и g_omz – коэффициенты условий работы шва со значением 1 в обычных условиях работы и 0.85 – в суровом климате.

Формула (54) применяется при расчете по металлу шва, а формула (55) – по металлу границы сплавления.

При действии изгибающего момента в плоскости, перпендикулярной угловому шву, применяются формулы

s_omf = 6*M /(L_om*bt_f*bt_f*k_f*k_f) <= R_omf*g_omf*g_c, (56)

s_omz = 6*M /(L_om*bt_z*bt_z*k_f*k_f) <= R_omz*g_omz*g_c. (57)

При действии момента в плоскости расположения швов используются формулы:

s_omf = M*sgrt(x*x + y*y)/(I_fx + I_fy) <= R_omf*g_omf*g_c, (58)

s_omz = M*sgrt(x*x + y*y)/(I_zx + I_zy) <= R_omz*g_omz*g_c, (59)

где I_** – моменты инерции;

x и y – расстояния от нейтральной оси до края шва (при этом x и его индексы относятся к плоскости шва, а y – к плоскости, перпендикулярной шву).

Болтовые соединения рассчитываются на срез и смятие при работе болта в плоскости среза, а также на растяжение. Болты располагаются с расстоянием, зависящим от диаметра болта (d). Между центрами болтов расстояние (2.5...8)*d; от центра болта до края элемента – (2...4)*d.