Главная / Проектирование стальных конструкций / Сварные соединения / Типы сварных соединений. Расчет соединений при действии осевых сил / Соединения встык

Соединения встык


Соединение встык наиболее рационально применять для соединения листов. Однако не исключена возможность его применения и при стыковании двутавровых балок, швеллеров и уголков.

При конструировании соединений встык необходимо заботиться как о возможности хорошего провара стыка, так и о создании условий, обеспечивающих свободу сварочных деформаций («усадки»), которые развиваются в процессе остывания сварных швов.

Опыт показал, что для этого необходимо:
во-первых, в листах толще 10 мм производить одностороннюю или двустороннюю обработку кромок, позволяющую глубже вводить электрод и тем самым обеспечить провар; во-вторых, оставлять между стыкуемыми элементами зазор, размеры которого также указаны в таблице Классификация швов по типу обработки кромок.

Зазор в процессе сварки исчезает совсем, что указывает на значительную поперечную усадку. Отсутствие зазора ведет к короблению листов и большим сварочным деформациям. При сварке закрепленных листов, не имеющих свободы перемещения, в шве после остывания возникают большие растягивающие напряжения, которые могут привести к образованию трещин и разрушению. Существенное значение имеет обеспечение в стыках постоянства зазора.

При автоматической сварке вследствие большой силы тока и глубокого провара кромки можно обрабатывать на значительно меньшую глубину, а иногда и вовсе не обрабатывать, что уменьшает объем наплавленного металла.

При толщине металла до 14 — 16 мм автоматическая сварка ведется односторонне и в один проход, без разделки кромок, но с зазором. При толщине больше 16 мм делают скос кромок под углом около 40 — 60°. Этот скос нужен не для про вара, как при ручной сварке, а для размещения наплавленного металла; провар же от разделки почти не зависит.

Автоматическую сварку ведут на временных (медных) или постоянных (стальных) подкладках, на флюсовой подушке или с предвари тельной подваркой. Автоматическая сварка двусторонними швами, применяемая при толщине более 20 мм, дает швы отличного качества. Для ведения двусторонней сварки применяется Х-образная разделка с величиной притупления около 1/3 толщины свариваемых элементов.


Стыковые швы

Стыковые швы

Стыковые швы:

а — прямой стык;
б — прямой дефектный стык;
в — косой стык;
г — клиновой стык.


Расчет прочности стыкового шва при работе его на осевые усилия производится в предположении равномерного распределения напряжений по поперечному сечению шва. Это предположение более или менее справедливо, если шов не дефектный.

В дефектном шве, как, например, показано нафигуре, б, поток силовых линий, проходящих внутри листа, не равномерен и, отклоняясь от оси, создает опасный дополнительней изгибающий момент. Для устранения этого необходимо про изводить подварку, которая делается после тщательной вырубки грата (шлаковин), скопляющегося в корне шва.

За расчетное сечение стыкового шва при расположении стыка перпендикулярно оси элемента (прямой стык) принимается площадь сечения по линии II — II, но без учета усиления подваркой и наплавленного валика сверху, т. е.

 

Формула

где δ — толщина свариваемых элементов;

lш — расчетная длина шва, равная фактической длине за вы четом 10 мм (учитывающих образование кратера и непровары у краев листа). Напряжение в шве проверяется по формуле 

Формула (I.IV)

где RCB — расчетное сопротивление сварного шва встык растяжению или сжатию, принимаемое по таблице Расчетные сопротивления сварных швов в кг/см2;

м — коэффициент условий работы конструкции или элемента.

Поскольку расчетные сопротивления растяжению сварных соединений встык, осуществленных ручной и полуавтоматической сваркой, при обычном способе контроля за качеством швов ниже, чем основного стыкуемого металла, то при прямом стыке нельзя полностью использовать напряжения в основном металле по сечению I — I, так как эти напряжения не могут быть больше, чем mRсвр.

Конструкция стыка, равнопрочного основному металлу, по казана на фигуре, в. Такой стык называется косым. Обычно угол наклона косого стыка делается равным 45°. При таком угле стык можно не проверять на прочность, так как он равнопрочен основному металлу (за редким исключением, например, при знакопеременных нагрузках, когда расчетное сопротивление сварных швов значительно снижается).

Осуществление стыка по типу, показанному на фигуре,2 (клиновой стык), не может быть рекомендовано из-за наличия внутреннего угла, концентрирующего напряжения, а также из производственных соображений.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов