Виды сварных соединений

В строительных металлических конструкциях применяются такие виды соединений:

1. Стыковые, которые выполняются с помощью стыковых швов –

2. тавровые и угловые соединения выполняются угловыми швами

При действии динамических нагрузок такие соединения должны быть с полным проваром сварных швов.

3. Соединения внахлестку выполняют с помощью угловых швов.

Такие соединения не требуют подготовки элементов и очень просты в выполнении, но в отличие от стыковых соединений, соединения в нахлестку способствуют появлению значительной концентрации напряжений, что значительно ухудшает их работу при действии динамических нагрузок.

Для всех сварных соединений чаще всего применяются сплошные швы. Применение прерывистых швов, прорезных швов и электрозаклепок ограничено. Их можно использовать в несущих конструкциях, на которые действуют статические нагрузки, а также во вспомогательных элементах (т. е. в конструкциях, которые относятся к 4 группе).

1. Стыковые соединения

Такие соединения имеют наименьшую концентрацию напряжений и материалоёмкость. Наиболее часто стыковые швы применяются при соединении листового металла, но можно таким способом соединять и профильную сталь. Для того чтобы избежать не проваров металла в начале и в конце шва, концы шва выводят на временные технологические планки, которые после окончания сварки обрубывают.

Рис. 4.4. Стыковое соединение с помощью временных технологических планок

Для уменьшения концентраторов напряжений, которые связаны с изменением толщины, необходимо удалить металл шва, который выступает за пределы толщин соединяемых элементов.

Задача расчета – обеспечить необходимую прочность шва. При действии осевых сил (N) напряжения в шве проверяют по требованию СНиП II-23-81* п. 11.1.

t_min – наименьшая толщина соединяемых элементов; l_w – расчетная длина шва:

а) при наличии временних выводных планок l_w = l,

б) в других случаях l_w = l - 2t_min

R_wy – расчетное сопротивление металла шва, значения котрого принимают по рекомендациям норм (таблица 3 СНиП):

R_wy = R_y – для швов, работающих на сжатие, а также на растяжение при использовании физических методов контроля качества шва; R_wy = 0,85 R_y – для швов, работающих на растяжение и изгиб без физических методов контроля качества шва.

Если конструкция рассчитывается с допущением пластических деформаций, то вместо R_wy необходимо использовать расчетное сопротивление металла шва по пределу прочности R_wu и коэффициент надёжности _u.

R_wu = R_u (расчетное сопротивление по пределу прочности) – при наличии физических методов контроля.

Если напряжения в шве превышают характеристики прочности металла шва, то стыковой шов выполняют косым.

Угол заложения шва принимают 1:2. Такое соединение при правильном подборе сварочных материалов и полном проваре на всю толщину обеспечивает равнопрочность и не требует расчета.

Не требуется рассчитывать соединения с перпендикулярними стыковыми швами при выводе швов на временные технологические планки и контроле качества шва физическими методами. В этом случае площадь и расчетное сопротивление метала шва соответствуют основному металлу.

При действии на стыковой шов изгибающих моментов

Где - момент сопротивления шва.

В случае работы шва на срез расчет выполняют по средним касательным напряжениям

Где - расчетное сопротивление метала шва на срез, которое равняется расчетному сопротивлению металла на сдвиг.

При одновременном действии нормальной силы и изгибающего момента напряжения представляются алгебраической суммой

Когда в соединении одновременно действуют нормальные и касательные напряжения, то проверка выполняется по приведенным напряжениям

1,15 – коэффициент, который учитывает допущение частичного развития пластических деформаций (т.е. учитывает изменение прочности материала при сложном напряженном состоянии).

Выбор материалов для сварки

Прочность сварного соединения зависит прежде всего от прочности основного металла и прочности наплавленного металла. Поэтому выбору материалов для сварки необходимо уделять повышенное внимание. При выборе материалов для сварочных работ необходимо руоводствоваться СНиП (табл. 55 СНиП приложение 2).

Электрод выбирают в зависимости от марки стали свариваемых элементов. Предпосылками к созданию равнопрочного соединения являются правильный выбор технологии сварки и способов контроля качества сварных швов.

Тип электрода определяет прочность материала шва кН/см² (кгс/мм²)

Марка электрода определяется составом защитной обмазки и выбирается в зависимости от рода сварочного тока (переменный или постоянный) и пространственного положения шва.