З'єднання внахлестку - типи зварних з'єднань
З'єднання внахлестку може здійснюватися з накладками і без них за допомогою кутових швів.
Залежно від розташування по відношенню до діючих зусиллям кутові шви можуть бути: флангові (розташовані паралельно зусиллю) і лобові або торцеві (розташовані перпендикулярно зусиллю).
З'єднання внахлестку з фланговими швами
Найпростішим з'єднанням цього типу є конструкція, показана на фігурі. Передача зусилля в ньому з одного елемента на інший протікає досить нерівномірно як по довжині шва, так і за поперечним перерізом з'єднання. На фігурі, а показаний потік силових ліній, що концентруються у кінців швів, а на фігурі, б - діаграма розподілу напружень по довжині шва.
З'єднання з фланговими швами
Дослідами і теоретичними дослідженнями доведено, що чим довше шов, тим більше нерівномірність пере дачі зусилля по його довжині. Однак при статичному навантаженні і при не дуже довгих швах після досягнення в крайніх точках швів напружень, рівних границі текучості, при подальшому навантаженні нерівномірність в розподілі напружень по довжині шва зменшується, епюра напружень вирівнюється і раз рушення відбувається по всій довжині шва шляхом зрізу по поверхні, характеризується лінією АВ.
Ця лінія має криволінійні ділянки на початку і кінці (у найбільш напружених точок) і прямолінійний ділянку по середині шва. Такий вид руйнування дозволяє покласти в основу розрахунку допущення про рівномірний розподіл напружень зрізу за мінімальною площі перетину шва, що проходить через найменшу висоту умовного трикутника шва (без урахування напливу, фігурі, г).
При рівних катетах шва ця висота дорівнює
де через hш позначений розмір катета (товщина) шва. Таким чином, площа зрізу флангових кутових швів буде, дорівнює
де Σlш - сума розрахункових довжин зварних швів.
Через наявність непровару спочатку і кратера в кінці шва, а також з-за більшого впливу випадкових включень на малій довжині шва, де важко забезпечити хороший проварена його, наші норми і технічні умови не дозволяють, щоб розрахункова довжина шва була менше 40 мм або менше 4hш.
Припущення про рівномірної роботи флангових швів буде I неправильним при дуже довгих швах, так як можливе досягнення межі міцності в точках А і В раніше, тим вирівняються напруги по всій довжині шва.
Тому НіТУ обмежують найбільшу розрахункову довжину флангових швів у з'єднаннях довжиною, рівній l ≤ 60hш за винятком сполучень, де зусилля, яке сприймає фланговим швом, виникає на всій його довжині (наприклад, поясні шви балки). В останньому випадку довжина флангового шва не обмежується. I Міцність флангових швів залежить також від їх товщини, причому зі збільшенням катета шва межа міцності їх дещо падає.
Товщина шва також нормується і приймається не біліше 1,5δ в конструкціях, що працюють під статичним навантаженням, і 1,2δ - в конструкціях, що працюють під динамічним навантаженням (δ - найменша товщина з'єднувальних елементів). Бажано при проектуванні уникати застосування швів товщиною понад 20 - 25 мм. Мінімальна товщина швів приймається рівною 4 мм.
Розрахунок з'єднання внахлестку з фланговими швами, що знаходиться під впливом осьової сили, при прийнятому допущенні про рівномірний розподіл дотичних (срезивающіх) напружень тшпроізводітся за формулою
де N - розрахункова нормальна (осьова) сила в кг;
hш - товщина (катет) шва в см;
lш - розрахункова довжина шва в см;
R св у - розрахункове опір зрізу зварного кутового шва в кг / см 2. прийняте по таблиці Розрахункові опори зварних швів в кг / см;
m - коефіцієнт умов роботи конструкції або елемента.
Зазвичай товщину шва hш призначають рівною товщині з'єднувальних елементів або трохи менше її; таким чином, рас четом визначається необхідна мінімальна сумарна дли на швів, яка виходить за формулою
Конструктивна довжина шва повинна бути більше розрахункової та 10 - 20 мм, щоб компенсувати освіту кратера на кінці шва і не завжди хороший проварена на початку шва.
Приклад 1. Потрібно розрахувати стик двох листів із сталі марки Ст. 3, перетином 250 X 12 мм на розтяжне розрахункове зусилля N = 56,7 т. Конструкція стику запроектована з двома накладками, привареними фланговими швами. Коефіцієнт умов роботи елемента m = 1.
Розрахунок стику двох листів зі сталі
1. Призначаємо необхідний перетин накладок. Очевидно, що площа перетину двох накладок (2Fн) повинна дорівнювати основному перетину листа (F л) або бути трохи більшими за нього, інакше зусилля N не зможе бути передано з одного аркуша на інший, т. Е. Має бути 2Fн ≥ F л.
Конструктивно призначаємо перетин накладок 200 X 8 мм; тоді
2. Призначаємо тип електрода Е42.
Тоді розрахунковий опір зрізу зварного кутового шва буде зі гласно таблиці Розрахункові опори зварних швів в кг / см дорівнювати R св у = 1400 кг / см 2. Для накладок товщиною 10 мм приймаємо флангові шви товщиною hш = 8 мм.
3. Знаходимо сумарну розрахункову довжину швів з одного боку стику за формулою (4. IV)
4. Знаходимо довжину стикового полунакладкі. За одну сторону стику дві полунакладкі привариваются чотирма фланговими швами. Отже, розрахункова довжина одного шва повинна бути не менше
Конструктивну довжину шва слід призначити дещо більшою, враховуючи кратер в кінці шва і можливий непровар на початку шва, а також зазор між листами і необхідність округлення проектного розміру до практично зручною цифри.
Призначаємо конструктивну довжину шва
5. Приймаємо дві стикові накладки перетином 200 X 8 мм, довжиною lш = 200 * 2 = 400 мм; товщина шва hш = 8 мм.
При прикріпленні фланговими швами несиметричного перерізу, наприклад двох куточків до листу, необхідно враховувати нерівномірний розподіл зусилля, що діє, в з'єднанні, між швами, які передають силовий потік з куточків на лист.
Розтягувальну куточки силу N можна рас розглядати як рівнодіюча силового потоку нормальних напружень. прикладену в центрі ваги перетинів куточків.
Несиметричне з'єднання внахлестку
Лінія центрів тяжіння проходить несиметрично щодо зварних швів, розташованих у обушка і пера куточка. Тому площа перетинів швів у обушка і пера куточка також повинна бути різною відповідно до розподілу силового потоку.
Очевидно, що зусилля N розподілиться обернено пропорційно відстаням зварних швів до лінії центру ваги куточка, яка проходить на відстані від обушка, близькому до 1/3 ширини полиці.
Тому розподіл зусилля N може прийматися наступне:
Тоді формула, яка визначає розрахункову довжину Σl1 прикріплення куточків у обушка, вийде з формули
де hш - товщина шва у обушка.
Оскільки зусилля з боку пера куточка значно менше, шов у пера міг би бути переривчастим. Однак зазвичай цей шов заварюють по всій довжині пера, причому часто його приймають меншої товщини. Обрізати полку куточка для зменшення довжини шва l2 не раціонально; куточки (за рідкісним винятком) слід обрізати перпендикулярно осі.
Приклад 2. Потрібно розрахувати прикріплення двох куточків 75 X 8 до фасонки товщиною δ = 10 мм. Розрахункова розтяжне зусилля в куточках N = 42,5 м
Матеріал - сталь марки Ст. 3; електроди типу Е42. Коефіцієнт умов роботи m = 1.
Розрахунок прикріплення двох кутів до фасонки
Рішення. Визначаємо розрахункову довжину l1 за формулою (5.IV), приймаючи товщину шва hш = 0,8 см. У результаті наявності двох куточків і відповідно двох швів довжиною l1 розташованих у обушком куточків, матимемо
Приймаємо l1 = 181 + 19 = 200 мм.
При конструюванні в разі потреби можна зменшити раз заходи фасонки, як зазначено пунктиром на фігурі, враховуючи можливе зменшення довжини l2 в порівнянні з l1.
Незважаючи на деякі негативні якості з'єднань з фланговими швами (нерівномірність в розподілі напруг), вони застосовуються досить часто. Причина цього полягає в дещо більшою їх пластичності в порівнянні з іншими видами з'єднань внаслідок відбувається під час роботи деформації зрізу, оскільки модуль пружності при зсуві (G = 840 000 кг / см 2) менше, ніж модуль пружності при розтягуванні (E = 2 100 000 кг / см 2).
«Проектування сталевих конструкцій»,
К.К.Муханов
З'єднання називається комбінованим, якщо в ньому є кілька різних видів зварних швів: флангових, лобових або стикових. Найпростішим комбінованим з'єднанням є з'єднання з прямокутними накладками, ошпарені по всьому контуру, т. Е. З'єднання, що має флангові і лобові шви. Комбіновані з'єднання Така ж комбінація швів можлива в поєднанні внахлестку без накладок. Дійсна робота комбінованого з'єднання, в значній мірі ...
Цей тип з'єднання застосовується, наприклад, в разі кріплення консолі до колони або з'єднання листів під прямим кутом і т. П. У результаті своєї простоти ця сполука має широке застосування. Однак воно вимагає, особливо в розтягнутому стику, хорошого провару по всій товщині приєднується листа, так як в разі залишення «щілини» матиме місце різка зміна напрямку силового ...
З'єднання з накладками за допомогою лобових швів показано на фігурі, а. При симетричному розташуванні накладок лобові шви дають досить високу міцність. Однак внаслідок рез кого зміни напрямку потоку силових ліній в поєднанні в корені шва концентруються великі напруги. Це створює умови, при яких руйнування відбувається при малих подовженнях (ε = 4/6%), т. Е ....
З'єднання встик найбільш раціонально застосовувати для з'єднання листів. Проте не виключена можливість його застосування і при стикуванні двотаврових балок, швелерів і куточків. При конструюванні з'єднань встик необхідно піклуватися як про можливість хорошого провару стику, так і про створення умов, що забезпечують свободу зварювальних деформацій ( «усадки»), які розвиваються в процесі охолодження зварних швів. Досвід показав, що для ...
Хіт сезону!
Рукавичка для роботи в саду і городі