Розрахунок кутових швів. Геометричні характеристики швів

Кутові шви роблять у кутах, утворених гранями з'єднуваних елементів. Вони працюють в умовах складного напруженого стану (розтяг, стиск, згин, зріз). Але незалежно від фактичної роботи всі кутові шви умовно розраховуються тільки на зріз, так як основною деформацією в них є зсув.

Розрахунок ведуть по двом розрахунковим перерізам:

1) по металу шва (МШ) – площина зрізу проходить по металу шва;

2)
по металу межі сплавлення (ММС) - площина зрізу проходить по металу межі сплавлення.

Покажемо площину зрізу шва, по якій відбувається руйнування шва.

Площина зрізу шва є прямокутник з розмірами:

Залежно від розрахункового перерізу площа шва рівна:

A_wf= b _f k _f l _w (по МШ);

A_wz= b_zk _f l _w (по ММС),

де індекс “f” означає, що характеристика відноситься до перерізу по МШ (крім k _f – однаково для обох перерізів);

“z” – до перерізу по ММС,

b - коефіцієнт глибини проплавлення шва, залежить від виду зварювання і встановлюється за СНиП;

k _f – катет кутового шва рівний катету вписаного прямокутного рівнобедреного трикутника;

b · k _f – товщина кутового шва;

l _w – розрахункова довжина шва, яку приймають меншою від дійсної довжини на 10 мм за рахунок непроварювання та кратеру на кінцях шва.

Розглянемо розрахунок кутових швів при різних напружених станах.

Розрахунок кутових швів на осьову силу.

Умова міцності кутового шва:

N N

по МШ t_{w f} = ¾ = ¾¾¾ £ R_{w f} g_{w f} g_c;

A_{w f} b _f k _f l _w

 

N N

по МMC t_wz = ¾ = ¾¾¾ £ R_wz g_wz g_c;

A_wz b_zk _f l _w

де R_{w f} – розрахунковий опір кутового шва зрізу по МШ (табл.56 СНиП); залежить від типу електрода або марки зварювального дроту;

R_wz – розрахунковий опір кутового шва зрізу по ММС

R_wz =0,45R_un;

R_un – межа міцності сталі з'єднуваних елементів;

g_{w f} , g_wz – коефіцієнти умов роботи шва (за СНиП);

g_с – коефіцієнт умов роботи з'єднання (за СНиП);

l _w – розрахункова довжина шва; в даному випадку l _w = 2(а-10 мм).

Кутовий шов характеризується катетом k _f та розрахунковою довжиною l _w. Задача розрахунку полягає в обчисленні цих значень. Задаючись катетом k _f в межах k _f,_min £ k _f £ k _{f ,max}, можна визначити необхідну розрахункову довжину:

N

l _w = ¾¾¾¾¾¾¾ - по МШ;

b _f k _f R_{w f} g_{w f} g_c

 

N

l _w = ¾¾¾¾¾¾¾ - по ММС.

b_z k _f R_wz g_wz g_c

В результаті приймається більше значення l _w.

Якщо відома розрахункова довжина, то можна визначити необхідний катет:

N

k_f = ¾¾¾¾¾¾¾ - по МШ;

b_f l _w R_wf g_wf g_c

N

k_f = ¾¾¾¾¾¾¾ - по ММС.

b_z l _w R_wz g_wz g_c

В результаті приймається більше значення k_f.

Практично дозволяється обмежуватися розрахунком швів лише по одному менш міцному перерізу (або по МШ, або по ММС). Для цього попередньо необхідно знайти добуток:

R_wf · b_f i R_wz·b_z.

Якщо R_wf b_f < R_wz b_z – розрахунок дозволяється виконувати тільки по МШ.

Якщо R_wz b_z < R_wf b_f – по ММС.

В інженерних розрахунках часто зустрічаються випадки прикріплення несиметричних профілів, наприклад кутиків до фасонки.

Прикріплення асиметричних профілів до фасонки повинно забезпечити співпадання рівнодіючої зусиль, що передаються швами, з нейтральною віссю профілів.

Для кутика площі перерізів швів біля обушка та біля пера повинні розподілятися обернено пропорційно відстаням від цих швів до осі кутика. Оскільки обушок знаходиться на меншій відстані від осі кутика, ніж перо, то площа перерізу шва біля обушка повинна бути більшою, ніж біля пера.

Таким чином, якщо в стержні з двох кутиків діє зусилля N, то шов біля обушка одного кутика сприймає зусилля N_c=L_с·N/2, а шов біля пера N_t=L_t·N/2,

де L_с i L_t – коефіцієнти перерозподілу зусилля відповідно на шов біля обушка та шов біля пера;

індекс “с” означає належність характеристик до шва біля обушка, а “t” – до шва біля пера.

b-z₀ z₀

L_c= ¾¾; L_t= ¾.

b b

Враховуючи, що ці відношення для сортаментних кутиків практично постійні, можна прийняти:

- L_c= 0,7; L_t=0,3 (рівнобокі кутики);

 

- L_c=0,68; L_t=0,32 (нерівнобокі кутики, приєднані більшими полицями);

 

- L_c=0,75; L_t=0,25 (нерівнобокі кутики, приєднані меншими полицями).