Расчет стыковых и угловых сварных швов

При сварке встык сварной шов заменяет основной металл элемента в месте соединения. Поэтому сварные швы встык рассчитывают по тем же формулам, что и основное сечение, только напряжения сравнивают не с расчетным сопротивлением основного металла ,а с расчетными сопротивлениями сварных швов . Значения расчетных сопротивлений сварных швов для стальных конструкций приведены в нормативных материалов. Чтобы сечение в месте соединения не было ослаблено, шов должен быть полным и качественным без подрезов и непроваров с полной заваркой концов. Наплавы сварного шва расчетом не учитывается. При действии осевой силы напряжение в прямом стыковом шве проверяют по формуле

где - расчетное сопротивление стыкового соединения растяжению или сжатию.

Чтобы сделать стыковой шов при меньших расчетных сопротивлениях сварного шва растяжению равнопрочным основному металлу соединяемых элементов, его можно выполнить косым. В этом случае напряжения в шве.

где - расчетное сопротивление стыкового сварного соединения сдвигу.

Угол между направлением продольной силы и косым швом должен быть не более 65° (практически он делается с заложением 1:2) При таком угле стык можно не проверять на

прочность. В приведенных формулах t – наименьшая толщина свариваемых элементов; – расчетная длина шва, равная фактической длине за вычетом 2t (учитывающих образования кратера и не провары у концов шва). При выводе шва на подкладки можно указанные 2t не вычитать.

При действии изгибающего момента и поперечной силы напряжения в шве

где = – момент сопротивления шва, равный моменту сопротивления соединяемых элементов,

При действии одновременно осевой силы и изгибающего момента напряжения в шве будут суммироваться:

Если сварное соединение встык работает только на срез, то

В сварных швах встык, работающих одновременно на изгиб и срез, должны быть проверены приведенные напряжения по формуле:

Расчет угловых сварных швов

Угловые швы располагают в углах, образованных гранями соединяемых элементов. Катетом шва называется размер наименьшего из его катетов.

Фланговые угловые швы

Под воздействием продольного усилия работают на срез. Поверхность среза располагается примерно по биссектрисе углового шва, имея высоту .

Расчетная площадь среза швов

где – расчетный катет углового сварного шва;

– расчетная длина шва (суммарная).

Коэффициент зависит от формы шва, глубины провара, способа сварки и принимается: от 0,7 до 1,15 по нормам проектирования.

Напряжения в угловых фланговых швах по металлу шва проверяют по формуле

или ;

по металлу границы сплавления:

где – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва;

– расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления;

– суммарная расчетная длина швов;

– коэффициенты глубины провара;

– коэффициенты условий работы шва;

– коэффициент условий работы соединения конструкции.

Лобовые угловые швы

Находятся в более сложном напряженном состоянии, чем фланговые. Усилие круто перетекает через шов с одного соединяемого элемента на другой, линии силового потока резко искривляются, и поэтому в шве одновременно возникают напряжения от осевой силы, изгиба и среза. Швы разрушаются также по поверхности, проходящей примерно по биссектрисе шва. Из-за сложности напряженного состояния лобовые швы рассчитывают условно на срез по минимальной площади среза швов. Полученные напряжения сравнивают с расчетным сопротивлением углового шва, которое для угловых швов одинаково при всех видах силовых воздействий. Таким образом, расчетная формула проверки напряжений в лобовых угловых швах та же, что и для фланговых швов.

При действии изгибающего момента на прямоугольный элемент, прикрепленный угловыми швами, напряжения в швах определяют так же, как условные напряжения по поверхности среза.

где – расчетная длина одного шва.

Если элемент имеет непрямоугольное сечение, то момент сопротивления шва W_f в формуле определяют по очертанию соединяющего шва.

При действии сдвигающей силы на элемент, прикрепленный угловыми швами, напряжения на поверхности среза считаются распределенными равномерно, и формула проверки напряжений имеет вид:

где — суммарная расчетная длина сварных швов в соединении.

При совместном действии нескольких усилий в сварном соединении с угловыми швами напряжения в швах от отдельных усилии вычисляют по вышеприведенным формулам, после чего определяют результирующие напряжения. При этом если срезывающие напряжения в одном и том же сечении углового шва имеют одно направление, то их складывают арифметически; если напряжения взаимно перпендикулярны, то определяют равнодействующую этих напряжений.

Например, при действии на элемент одновременно изгибающего момента и сдвигающей силы результирующие напряжения будут:

Это обстоятельство не надо путать с приведенными напряжениями в стыковых швах.