12. Сварные стыковые соед-я.

Сваривать встык можно эл-ты толщиной не более 8мм при ручной сварке и не более 20мм при автоматической.

1) При работе стыкового соед-я на осевое растяжение или сжатие напряжение проверяют по след. формуле: σ_w=N ∕ A_w=N ∕ t_w∙l(B́) ≤ R_w,y ·γ_c рис. 1

При проверке прочности разных по толщине свариваемых эл-тов в расчет приним. наименьшую (или min) величину.

а≈5мм В΄=В-2а

σ =N ∕ A_w= N ∕ t_w∙l(B΄)≤R_wy∙γ_c

где A_w – площадь шва, t_w –толщина свариваемых эл-ов при разной толщине,

l – длина сварного шва

2) Для изгибаемых эл-тов: рис. 2

σ =M ∕ W_w=M∙6 ∕ t∙l²_w≤R_wy∙γ_c

3) При совместном действии изгиб. момента и осевой силы, то прочности опр-ся по след. ф-ле : σ =M ∕ Ww+N ∕ A_w≤R_wy∙γ_c

Расчет стыковых соед-й можно не выполнять, если сварочные мат-лы выбраны в соответствии с рекомендациями СНиПа табл. 55 и обеспечен. физический контроль кач-ва шва.

13. Соединения с угловыми швами.

При расчете угловых швов предполагается , что напряжение равномерно распред. по всей длине шва. Сами швы рассчитывают по двум расчетным сечениям.

σ=N ∕ β_f ∙ k_f ∙ l_w≤R_{wf yf}∙γ_c

Для второй площадки : σ_w=N ∕ βz ∙ k_f ∙ l_w≤R_{wz yz}∙γ_c

Коэф-ты β_f и βz – коэф-ты глубины проплавления шва , принимаемые по табл. 34 СНиП.

При ручной сварке β_f =0.7 , а βz =1. Для автоматич. сварки эти коэф-ты выше и доходят до 1.15 в зависимости от Ø проволоки , размеров катета шва и положения.

l_w – расчетная длина шва , принимаемая на 10мм меньше фактич. длины

R_wf – расчетн. сопротивление расчетному срезу (1-1) по Ме шва ( табл.56 СНиП)

R_wz – расчетн. сопр. условному срезу (2-2) Ме границы сплавления : R_wz=0.45R_un ,а значение R_un опред-ся по табл. 51 СНиП.

y_f,y_z- коэф-ты условий работы шва, как правило =1 (если t>-40◦С)

При действии на констр-ю изгибающего момента в плоскости перпендикулярной пл-ти углового шва расчет вып-ся след. образом : σ=M ∕ W_wf≤R_wf∙γ_wf∙γ_c

σ=M ∕ W_wz≤R_wz∙γ_wz∙γ_c

Стоящие в знаменателе параметры W_wf и W_wz – моменты сопротивления расчетного сечения соответственно по Ме шва и Ме границы сплавления.

Момент сопротивления по 1-1: W_wf=2β_f∙k_f∙l_w²/6

W_wf=2β_f∙k_f∙l_w²/3

При расчете сварных швов следует учитывать , что min-ый катет шва K_{f min}=4мм при ручной сварке и 3мм при автоматической сварке.

K_{f max}≤1.2t_min – на 20% больше чем меньшая длина соед-я.

Минимальная длина сварного шва : для балок след-но 40мм или 4К_f (и то и то вып-ся , т.е. необх. вып-ть и 40мм и 4К_f) , для ферм след-но 60мм или 6К_f

Максимальная длина сварного шва : l_{w max}=85β_f ∙ K_f

Катет сварного шва приним-ся кратным 1 мм

14. Соединения на обычных болтах.

Болтовые соединения. Достоинства:

- простота постановки ботов;

- возможность сборно–разборных конструкций

Недостатки болтовых соединений:

- повышенная металлоемкость

- ослабление сечения отверстиями

- повышенная деформативность конструкций

Соединения на обычных болтах

Болты грубой и нормальной точности выполняют из малоуглеродистой круглой стали.

В зависимости от процесса изготовления различают несколько классов прочности болтов от 4,6 до 8,8. Класс прочности обозначают числами: первой число, умноженное на 10 обозначает временное сопротивление σ_и в кг*с/ мм² ( 4,6: 40 кг*с/ мм² = 400 МПа); произведение первого числа на второе – предел текучести σ_y в кг*с/ мм² (4,6: 24 кг*с/ мм² = 240 МПа).

Отверстия под болты имеют диаметр на 2 – 3 мм больше, чем диаметр болта грубой точности и на 0,3 – 0,5 мм – для болтов нормальной точности. Соединения на таких болтах имеют повышенную деформативность и их используют в не основных соединениях конструкций, выполненных из стали с σ_y ≤ 380 МПа.

Болты повышенной точности выполняют из малоуглеродистой или низколегированной стали. При этом поверхность болта обычно в станке обтачивают, а зазор между отверстием и болтом менее 0,3 мм. Сами отверстия сверлят с помощью спец-ных кондукторов – шаблонов. Их применяют редко из-за сложности в изготовлении.

Т.к. осн. вид работы болтовых соединений – работа на сдвиг, то болты в этих соединениях сами работают на срез, а стенки отверстий – на смятие. Если в соединении используется не один, а несколько болтов, то принято считать, что суммарные усилия распределяются равномерно.

Условия прочности на срез м. записать:

N_b = R_bs * A * n_s * γ_b

R_bs – расчетное сопротивление стали срезу

A – площадь тела болта ( A = π * r² )

n – кол-во плоскостей среза; число расчетных срезов

γ_b – коэф. условий работы болта

Условие прочности по смятию стенок:

N_b = R_bp * d_b * Σ_t * γ_b

R_bp – расчетное сопротивление болтовых соединений смятию

d_b – диаметр болта

Σ_t – сумма толщин; наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении

γ_b – коэф. условий работы болт. соединений. Для болтов грубой и норм. точности γ_b = 0,9, повышенной точности γ_b = 1.

Если оси болтов параллельны направлению действия силы, то будут работать на растяжение. Несущая способность болта, работающего на растяжение, определяются по площади нетто:

N_b = R_bt * A _bn

R_bt , A _bn – принимаются по табл. 61 СНиПа

К-во болтов, требуемых в соединении на растяжение пропорц-но действующей силе с учетом min несущей способности с учетом коэф-та условий работы.

N – внешнее усилие

Соединения на высокопрочных болтах.

Достоинства болтовых соединений:

- простота постановки ботов;

- возможность сборно–разборных конструкций

Недостатки болтовых соединений:

- повышенная металлоемкость

- ослабление сечения отверстиями

- повышенная деформативность конструкций

Соединения на высокопрочных болтах

Такие соединения работают на растяжение за сч. сил трения между соединяемыми элементами, возникающие при обжатии эл-ов болтами.

Болты изготавливают из машиностроительной углеродистой или легированной стали, σ_b = 1550 МПа.

Это болты нормальной точности. Диаметр отверстия больше диаметра болта на 1-6 мм. Гайки таких болтов закручивают спец-ным талеровочным ключом.

Расчетное усилие, воспринимаемое каждой поверхностью трения соединяемых эл-ов при обжатии одним болтом, определяется выражением:

Q_bh = R_bh * γ_bh * A_bn * μ / γ_h

R_bh – 70% или 0,7 от наименьшего временного сопротивления высокопрочного болта R_buh (по табл. 61 СНиПа) (_bh – болт высокопрочный)

γ_b – коэф. условий работы. Зависит от кол-ва болтов:

n < 5, γ_b = 0,8

n от 5 до 10, γ_b = 0,9

n > 10, γ_b = 1

A_bn – площадь сечения болта нетто

μ – коэф. трения, зависящий от характера обработки поверхности контакта (табл. 36 СНиПа)

γ_h – коэф. надежности (табл. 36 СНиПа)

Количество болтов в соединении требуемое находят из выражения:

K – кол-во поверхностей трения

Осевое усилие, необходимое для натяжения болта определяется:

P = R_bh * A_n