10.1.15.2. Нахлесточные соединения

Передача усилия с одного элемента на другой происходит неравномерно как по длине шва, так и по поперечному сечению соединения. Однако при статическом нагружении перед разрушением напряжения выравниваются за счет пластической работы перенапряженных (концевых) участков шва.

Лобовые швы, обладая большей жесткостью и прочностью, чем фланговые, в запас прочности рассчитываются, как фланговые. При одновременном использовании лобовых и фланговых швов (в комбинированных соединениях) в результате развития пластических деформаций усилия в швах выравниваются и расчет комбинированных соединений производится по суммарной площади швов. В основу расчета принимается допущение о равномерном распределении напряжений среза.

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил рассчитываются на условный срез по двум сечениям (рис. 10.28):

– по металлу шва (сечение 1-1):

N/ (β_f k_f l_w) ≤ R_wf γ_wf γ_c;

– по металлу границы сплавления (сечение 2-2):

N/ (β_z k_f l_w) ≤ R_wz γ_wz γ_c.

Рис. 10.28. Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

Расчет по металлу шва производится по минимальной площади сечения шва, проходящей через меньшую высоту условного треугольника шва (без учета наплыва). Для ручной сварки при равных катетах шва эта высота равняется 0,7k_f.

Необходимость расчета сварного шва по металлу границы сплавления (по сечению с большей расчетной площадью) вызвана применением сварочных материалов с прочностью, превышающей прочность основного материала соединяемых элементов (несущую способность соединения определяет менее прочный основной металл).

При автоматической и механизированной сварке провар в углу (корне) шва глубже, чем при ручной сварке, и при работе шва на срез включается в работу часть основного материала, условная высота треугольного сечения шва принимается равной β_f k_f илиβ_zk_f,

где β_f иβ_z – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва и границы сплавления, принимаемые при сварке из стали: с пределом текучести до 530 МПа по табл. 10.19; с пределом текучести свыше 530 МПа независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки –

β _f = 0,7; β _z = 1,0;

k_f– катет углового шва, равный катету вписанного равнобедренного прямоугольного треугольника (см. рис. 10.25).

Минимальное значение катета шва принимается в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов, способа сварки, марки стали и вида соединения (см. табл. 10.10). В нахлесточных соединениях обычно катет шва принимается равным меньшей из толщин соединяемых деталей

При сварке вдоль кромок прокатных профилей, имеющих скругление, наибольшую толщину углового шва k_f, _max при статической и динамической

нагрузках рекомендуется принимать по табл. 10.20.

Расчетная длина шва l_wпринимается равной сумме расчетных длин каждого из накладываемых швов.

Из-за непровара в начале сварного шва и кратера в конце шва расчетная длина каждого шва принимается на 10 мм меньше фактической и должна быть не менее 4k_f и 40 мм, так как при работе более коротких швов сильно сказывается не учитываемое расчетом влияние эксцентриситетаеи возникающего при этом дополнительного изгибающего момента см. рис. 10.21,а).

Максимальная длина флангового шва (из-за большой концентрации напряжений в начале и конце шва возможно достижение предельного состояния в наиболее напряженных точках раньше, чем выровняются напряжения по всей длине шва) принимается l_w,max ≤ 85β_fk_f, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении швов, например, в поясных швах составных балок, где длина шва не ограничивается. Длина нахлеста листов в нахлесточных соединениях должна быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов (см. рис. 10.21,а).

Таблица 10.19