Угловые швы

При действии продольной и поперечной силы сварные соединения с угловыми швами рассчитывают на срез (условный) по двум сечениям (рисунок 2.1):

1 - сечение по металлу шва; 2 - сечение по металлу границы сплавления

Рисунок 2.1 - Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

по металлу шва (сечение 1)

, (2.1)

по металлу границы сплавления (сечение 2)

, (2.2)

где l_w - расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;

k_f - высота катета шва;

β_f и β_z - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по таблице ; для стали с пределом текучести выше 580 МПа β_f = 0,7, β_z = 1;

γ_wf и γ_wz - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂, II₃, для которых эти коэффициенты равны 0,85.

Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, в элементах из стали с пределом текучести до 285 МПа следует применять электроды или сварочную проволоку, для которых расчетные сопротивления срезу по металлу шва R_wf должны быть более R_wz , а при ручной сварке – не менее чем в 1,1 раза превышать расчетные сопротивления срезу по металлу границы сплавления R_wz , но не превышать значений ; в элементах из стали с пределом текучести свыше 285 МПа допускается применять электроды или сварочную проволоку, для которых выполняется условие

.

При выборе электродов или сварочной проволоки следует учитывать группы конструкций и климатические районы.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

; (2.3)

по металлу границы сплавления

, (2.4)

где W_f – момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва;

W_z – то же, по металлу границы сплавления.

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения этих швов следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва

; (2.5)

по металлу границы сплавления

, (2.6)

где J_fx и J_fy – моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей;

J_zx и J_zy – то же, по металлу границы сплавления;

x и y – координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

При расчете сварные соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия

и ,

где t_f и t_z – напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.

10.5. Виды и общая характеристика болтовых соединений

Для соединения металлических конструкций помимо сварки приме­няют болты. Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединения и надежность в работе способст­вовали их широкому распространению в строительстве при монтаже ме­таллических конструкций.

Однако болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки и ослабляют сечения элементов отверстиями для болтов. В строительных конструкциях применяют болты грубой, нормальной и повышенной точности, высокопрочные, самонарезающие и фундамент­ные (анкерные).

Болты грубой(ГОСТ 15589-70 с изм.) и нормальной(ГОСТ 7798-70 с изм.) точностиразличаются допусками на отклонения диаметра болта от номинала. Для болтов грубой и нормальной точности отклоне­ния диаметра могут достигать соответственно 1 мм и 0,52 мм (для бол­тов d≤30 мм). Изготовляют болты из углеродистой стали горячей или холодной высадкой, иногда с последующей термообработкой. В зависи­мости от процесса изготовления различают несколько классов прочности болтов от 4,6 до 8,8. Класс прочности болтов обозначен числами. Первое число, умноженное на 10, обозначает временное сопро­тивление (σ_u, кгс/мм²), а произведение первого числа на второе - предел текучести материала (σ_y, кr/мм²); вторая цифра, умноженная на 10, обозначает соотношение σ_y/ σ_u в %.

Болты в соединении ставят в отверстия на 2-3 мм больше диаметра болта, образованные продавливанием или сверлением в отдельных эле­ментах. Разница в диаметрах болта и отверстия облегчает посадку болтов и упрощает об­разование соединения; это большое преимущество таких болтов.

Рис. Виды болтов

а - болт с шайбой (1) и гайкой (2); б - самонарезающий болт; в - фундаментные болты: тип 1 при d<36 мм, тип 2 при d>30 мм

Болты нормальной (и особенно грубой) точности не рекомендуется применять в конструкциях из стали с пределом текучести больше 380 МПа и в ответственных соединениях, работающих на сдвиг. Они находят широкое применение в монтажных соединениях, где болты работают на растяжение или являются крепеж­ными элементами.

Болты повышенной точности(ГОСТ 7805-70 с изм.) изготовляют также из углеродистой стали, и они имеют те же классы прочности, что и болты нормальной точности.

Диаметр отверстия болтов не должен отличаться более чем на +0,3 мм от диаметра болта. Такие болты изготовляют точением и поэтому имеют высокую стоимость.