Прикрепление угловыми швами несимметричных профилей

При прикреплении угловыми швами несимметричных профилей необходимо учитывать неравномерное распределение усилий между швами, передающими силовой поток с уголка на лист.

Во избежание дополнительного момента площадь сечения каждого шва назначается так, чтобы равнодействующая передаваемых ими усилий совпадала с осью прикрепления элемента (с линией центров тяжести сечений уголков), то есть усилие N распределялось обратно пропорционально расстояниям от сварных швов до оси центра тяжести сечения.

Усилия, воспринимаемые швами:

– у обушка N ₁ = (1 – α) N;

– у пера N ₂ = α N.

Коэффициент α = z _о/ b учитывает долю усилия на сварные швы у пера. Значение коэффициента α зависит от номера и вида уголка (равнополочный; неравнополочный, прикрепленный к листу узкой полкой; неравнополочный, прикрепленный к листу широкой полкой) и в практических расчетах принимается по табл. 10.21

Таблица 10.21

Значения коэффициента α

Коэффициент	Тип сечения
α	0,3	0,25	0,35
1 – α	0,7	0,75	0,65

Пример 10.9. Рассчитать и запроектировать прикрепление фланговыми швами к фасонке толщиной t ₂ = 10 мм растянутого элемента из двух равнополочных прокатных уголков ∟ 100×100×8 / ГОСТ 8509-93. Ширина уголка b = 100 мм, расстояние от обушка уголка до центра тяжести сечения z _о = 2,75 мм. Расчетное усилие N = 750 кН (рис. 10.33). Условия эксплуатации – нормальные при расчетной температуре наружного воздуха –37^оС. Сварка – ручная.

Рис. 10.33. Прикреплении угловыми швами несимметричного профиля

Растянутые элементы при работе на статическую нагрузку относятся ко второй группе конструкций. И з табл. 2.1 для климатического района ІІ₄ при температуре эксплуатации от –30 до –40^оС выбираем сталь класса С255.

При толщине элемента t до 10 мм включительно нормативное сопротивление по временному сопротивлению – R_un = 370 МПа.

Расчетные сопротивления сварного углового шва условному срезу: по металлу шва – R_wf = 180 МПа = 18 кН/см² (см. табл. 2.7); по металлу границы сплавления – R_wz = 0,45 R_un = 0,45 · 370 = 166,5 МПа = 16,65 кН/см².

Коэффициент условий работы γ_с = 1,0; коэффициенты условий работы шва γ_wf = γ_wz = 1,0.

Коэффициенты глубины проплавления шва для ручной сварки: β_f = 0,7 – при расчете по металлу шва; β_z = 1,0 – при расчете по металлу границы сплавления.

Расчет производим по металлу шва, так как

β_f R_wf = 0,7 ·180 = 126 МПа < β_z R_wz = 1 · 166,5 МПа,

Усилие, воспринимаемое швами у обушка:

N ₁ = (1 – α) N = (1 – 0,3) 750 = 525 кН.

Усилие, воспринимаемое швами у пера:

N ₂ = α N = 0,3 · 750 = 225 кН.

Принимаем максимальный катет сварного шва k_f = 6 мм, который можно допустить при сварке вдоль пера уголка толщиной t_уг = 8 мм (см. табл. 10.20).

Этот катет шва удовлетворяет конструктивным требованиям (k_f < k_{f, max} = 1,2 t _min = 1,2 t ₁ = 1,2 · 8 = 9,6 мм и k_{f >} k_{f, min} = 5 мм при толщине более толстого из свариваемых элементов t ₂ = 10 мм (см. табл. 10.10).

Расчетная длина шва вдоль обушка

l_{w 1} = N ₁ / (2 β_f k_f R_wf γ_wf γ_с)= (525 / 2 · 0,7 · 0,6 · 18 · 1 · 1) = 35 см <

< l_{w ,max} = 85 β_f k_f = 85 · 0,7 · 0,6 = 35,7 см;

конструктивная длина шва (с добавлением 10 мм на дефекты в начале и конце сварного шва)

l ₁ = l_{w 1} + 1 = 35 + 1 = 36 см.

Расчетная длина шва вдоль пера

l_{w 2} = N ₂ / (2 β_f k_f R_wf γ_wf γ_с)= (225 / 2 · 0,7 · 0,6 · 18 · 1 · 1) = 15 см < l_{w ,max};

конструктивная длина шва

l ₂ = l_{w 2} + 1 = 15 + 1 = 16 см.

Для уменьшения концентрации напряжений на концах фланговых швов сварные швы заводим на торцы уголков на 20 мм.