Un exemplu de calcul al unei îmbinări împodobite. Marea enciclopedie a petrolului și gazelor

Cazul 1. Articulație cap la cap încărcată cu forțe axiale. Sudura (vezi Fig. 2.1) funcționează în tensiune sau compresie, indiferent de tipul de pregătire a muchiei.

Starea rezistenței cusăturii:

unde F este sarcina asupra îmbinării sudate, N; b - lungimea cusăturii, mm; s este grosimea pieselor de îmbinat, mm; a - efort de tracțiune (compresiune) de proiectare în sudură, MPa; [ - efort admisibil pentru sudare (MPa), luat conform tabelului. 2.2.

Cazul 2. Sudurile file (rola) sunt încărcate cu forțe axiale. Cusăturile frontale de colț (vezi Fig. 2.4, a) sunt calculate pe un plan de tăiere periculos care coincide cu bisectoarea unghiului drept. Înălțimea estimată cusătură (vezi Fig. 2.4, b).

unde K este dimensiunea piciorului sudurii filetate, mm; - efort de forfecare de proiectare în sudare, MPa; - solicitarea admisibilă pentru o sudură în colț (MPa), luată conform Tabelului. 2.2.

Cusăturile de la colțuri (vezi Fig. 2.5) sunt calculate într-un mod similar.

Cu o aranjare asimetrică a cusăturilor de flanc în raport cu linia de acțiune a forțelor (Fig. 2.8), forțele care apar în ele se găsesc conform regulilor staticii:

Orez. 2.8. Atașarea unui element nesimetric

Cazul 3. Conexiune cu ștecher (vezi Figura 2.6)

a) lucrează pe o tăietură:

b) lucrări de separare:

unde este numărul de ambuteiaje; - diametrul dopului, mm.

Cazul 4. Calculul îmbinărilor încărcate perpendicular pe îmbinare. 1. Legătura se face cu suduri cap la cap (Fig. 2.9, a):

unde M este momentul încovoietor, ; - momentul de rezistență al îmbinării sudate - aria secțiunii transversale a îmbinării sudate, mm2: .

Influența forței transversale este de obicei neglijată în același mod ca și în calculul grinzilor pentru îndoire.

2. Legătura se realizează cu suduri de unghi (Fig. 2.9, b). Calculul se efectuează conform metodei condiționate, însumând tensiunile de la încovoiere și întindere:

unde este momentul de rezistență al cusăturilor în

Orez. 2.9. Racord încărcat cu forță și moment: a - suduri cap la cap; b - cusături de role (colț)

secțiune bisectoare, zona cusăturii în secțiune bisectoare,

Cazul 5. Calcul suduri de filet, încărcat în planul îmbinării pieselor de sudat (Fig. 2.10).

Să dăm un calcul după metoda dezmembrării conexiunii în componente Calcule după metoda momentului polar de inerție și după metoda momentului axial, vezi.

Orez. 2.10. Îmbinarea mai multor cusături care lucrează în îndoire

Se presupune că momentul încovoietor M este echilibrat de o pereche de forțe în cusături orizontaleși momentul de ciupit al cusăturii verticale:

Apoi condiția de forță

Cazul 6. Calculul cusăturilor unei conexiuni punctuale (Fig. 2.11).

În îmbinările sudate, unele cusături funcționează, iar altele sunt lipite (Fig. 60). Lucrătorii sunt numiți cusături care percep sarcina de la forțele externe. Dacă cusătura de lucru este distrusă, îmbinarea sudată poate fi, de asemenea, distrusă. Lianții se numesc cusături care servesc la conectarea mai multor elemente structurale (de exemplu, benzi) care poartă sarcina principală. Metalul depus al cusăturilor de legătură este deformat împreună cu metalul de bază al elementelor legate prin această cusătură. Dacă cusătura de lipire este distrusă, atunci conexiunea poate funcționa, deoarece sarcina este percepută de elementele metalului de bază. Doar cusăturile de lucru sunt calculate pentru rezistență.

Rezistența îmbinării sudate nu trebuie să fie mai mică decât rezistența metalului de bază.

Rezistența unei îmbinări sudate este caracterizată de mărimea tensiunilor reale care decurg în ea din forțele care acționează. Pentru ca îmbinarea să fie puternică, tensiunile reale trebuie să fie sub cele la care metalul de sudură este distrus. Tensiunile luate în calcul se numesc proiectare și sunt notate de art.

Tensiunea de proiectare, adică efortul din forțele de proiectare, nu trebuie să depășească rezistența de proiectare a metalului R. i.e. σ ≤R

Valoarea rezistentelor (tensiunilor) de proiectare este reglementata de standardele stabilite pentru anumite structuri, in functie de scopul acestora, metalul folosit, conditiile de lucru, metodele de control etc.

Tensiunea de proiectare este întotdeauna sub limita de curgere a unui metal dat. Raportul de curgere σ t pentru a proiecta tensiunea σ numită marjă de siguranță.

n s = σ t/σ

unde n s este marja de siguranță.

Pentru produsele din oțel, marja de siguranță în ceea ce privește limita de curgere este de obicei egală cu n s \u003d 1,2-1,6. Pentru metalele care nu au o limită de curgere clar definită, marja de siguranță este determinată în raport cu rezistența la tracțiune o in. În acest caz, marja de siguranță este de obicei n s \u003d 3 - 4.

Rezistența estimată a metalelor suduri cap la cap R cu sv, luate în calcule suduri oţel structuri de constructii sunt reglementate de „Normele și regulile de construcție”. Conform acestor standarde pentru manuale, semi-automate și sudare automată suduri cap la cap pe oțel St3 și St4, valoarea lui R cu sv în tensiune este:

Pentru metodele convenționale de control al cusăturilor (inspecție și măsurare externă) R cu sv = 1800 kgf / cm 2;

Pentru metode avansate de control (raze X și gammagrafie, detecție ultrasonică și magnetografică a defectelor etc.) R cu St = 2100 kgf / cm 2,

Când tăiați R cu sv = 1300 kgf / cm 2.

La sudarea sudurilor de filet St3 si St4 folosind metodele indicate, pentru toate tipurile de control se ia R cu St = 1500 kgf/cm 2 (la compresie, tensiune si forfecare).

Sudurile cap la cap pentru rezistență sunt calculate prin formula N \u003d R cu St * S * l

unde N este forța de proiectare efectivă maximă admisibilă, kgf;

R cu sv - rezistența de proiectare la tracțiune pentru metalul sudat, kgf / cm 2;

S - grosimea metalului în secțiunea de proiectare, cm; l - lungimea cusăturii, cm.

De exemplu, dacă R cu sv \u003d 1800 kgf / cm 2; S \u003d 1 cm, l \u003d 20 cm, atunci o astfel de cusătură poate funcționa în siguranță cu cel mai mare efort egal cu N \u003d 1800 * 1 * 20 \u003d 36000 kgf.

Rezistența sudurilor frontale se calculează prin formula N = 0,7 * K * R

unde K este înălțimea piciorului cusăturii, cm;

R y sv - rezistența de proiectare la forfecare în sudura de colț, kgf / cm 2;

I - lungimea cusăturii, cm.

Rezistența sudurilor de filet a flanșei este calculată prin formula N = 2 * 0,7 * K * R

Exemplu: Este necesar să se calculeze cusătura flanșei de colț. Forța de acționare N=6000kgf; picior cusătură K=0,8 cm; ținând cont de rezistența la forfecare calculată R y sv \u003d 1500 kgf / cm 2, determinăm lungimea necesară a cusăturii prin formula.

Calculul sudurilor de filet

Sudurile de filet sunt situate în colțurile formate din fețele elementelor de îmbinat. Piciorul unei cusături are dimensiunea celui mai mic dintre picioarele sale.

Suduri în filet de flanșă

Sub influența unei forțe longitudinale, aceștia lucrează la o tăietură. Suprafața tăiată este situată aproximativ de-a lungul bisectoarei sudurii de colț, având o înălțime de .

Suprafața de tăiere a cusăturii estimată

Unde - picior de proiectare al unei suduri de filet;

- lungimea estimată a cusăturii (totală).

Coeficientul depinde de forma cusăturii, adâncimea de penetrare, metoda de sudare și este luat de la 0,7 la 1,15 conform standardelor de proiectare.

Tensiunile din sudurile de flanc filet pentru metalul de sudare sunt verificate prin formula

sau ;

pentru limitele de fuziune a metalelor:

unde este rezistența calculată a sudurilor în colț la forfecarea metalului sudat;

– rezistența calculată a sudurilor în unghi la forfecarea pe metalul limitei de topire;

- lungimea totală estimată a cusăturilor;

- coeficienții adâncimii de penetrare;

– coeficienții condițiilor de lucru la sudare;

- coeficientul conditiilor de lucru ale racordului structurii.

Suduri de filet frontale

H sunt într-o stare de efort mai complexă decât cele de flanc. Forța curge abrupt prin cusătură de la un element conectat la altul, liniile de curgere a forței sunt curbate brusc și, prin urmare, în cusătură apar simultan tensiuni de la forța axială, încovoiere și forfecare. Cusăturile sunt de asemenea distruse de-a lungul suprafeței trecând aproximativ de-a lungul bisectoarei cusăturii. Datorită complexității stării de solicitare, cusăturile frontale sunt calculate în mod convențional pentru forfecare în funcție de aria minimă de forfecare a cusăturii. Tensiunile rezultate sunt comparate cu rezistența calculată a sudurii în colț, care este aceeași pentru sudurile în colț pentru toate tipurile de efecte de forță. Astfel, formula de calcul pentru verificarea tensiunilor din frontal suduri de filet la fel ca pentru cusăturile din flanc.

Sub acțiunea unui moment încovoietor asupra unui element dreptunghiular atașat prin suduri de filet, tensiunile din suduri sunt determinate în același mod ca și tensiunile condiționate de-a lungul suprafeței tăiate.

unde este lungimea estimată a unei cusături.

Dacă elementul are o secțiune nedreptunghiulară, atunci modulul sudurii W f în formulă este determinată de conturul cusăturii de legătură.

Sub acțiunea unei forțe de forfecare asupra unui element atașat prin suduri de filet, tensiunile pe suprafața tăiată sunt considerate a fi distribuite uniform, iar formula testului de efort este:

unde este lungimea totală estimată a sudurilor din îmbinare.

Odată cu acțiunea combinată a mai multor forțe într-o îmbinare sudată cu suduri de contur, tensiunile din suduri din forțele individuale sunt calculate folosind formulele de mai sus, după care se determină tensiunile rezultate. În acest caz, dacă tensiunile tăietoare din aceeași secțiune a sudurii de colț au o singură direcție, atunci se adaugă aritmetic; dacă tensiunile sunt reciproc perpendiculare, atunci se determină rezultanta acestor tensiuni.

De exemplu, atunci când un moment încovoietor și o forță tăietoare acționează asupra unui element în același timp, tensiunile rezultate vor fi:

Această împrejurare nu trebuie confundată cu tensiunile reduse din sudurile cap la cap.

Întrebarea 25. Cerințe de proiectare pentru îmbinările sudate.

A furniza Calitate superioarăși funcționare fiabilă îmbinări sudate acestea trebuie să îndeplinească o serie de cerințe dictate de posibilitatea și comoditatea sudurii, posibila reducere a tensiunilor și deformațiilor de sudură, funcționarea completă a sudurilor în diferite tipuri de îmbinări etc. Toate aceste cerințe trebuie luate în considerare la proiectare. structuri metalice.

Cusăturile ar trebui să aibă cel mai mic picior și să fie efectuate strict conform calculului. Piciorul sudurilor cap la cap este dictat de grosimea elementelor de îmbinat și se ia egal cu cel mai mic dintre ele (pentru grosimi diferite).

Cel mai mic picior de filet sudează 4 mm, gradație suplimentară 5, 6, 7, 8, 10 mm și mai departe prin 2 mm. Sudurile de filet peste 20 mm grosime au solicitări interne mari și nu sunt recomandate.

Suduri de file de picioare determinată prin calcul.

Cel mai mare picior al sudurii de filet, în funcție de grosimea elementelor de îmbinat, se poate lua = 1,2t (t este cea mai mică dintre grosimile elementelor de sudat). Marginile profilelor laminate sunt rotunjite pe o parte, astfel încât cel mai mare picior al sudurii file de-a lungul acestor margini este considerat a fi ceva mai mic decât grosimea penei sau a flanșei profilului. Cel mai mare picior al sudurii file de-a lungul capului colțului poate ajunge la 1,2 t (t este grosimea flanșei colțului).

Cu sudarea manuală, o cusătură a picioarelor de până la 8 mm poate fi realizată într-o singură trecere. În secțiune transversală, sudurile de filet trebuie să aibă un raport al picioarelor de 1:1. Pentru a reduce concentrațiile de tensiuni în structurile care percep sarcini dinamice și vibraționale sau sub sarcină statică, dar care sunt operate la o temperatură de proiectare sub -40 ° C, precum și în orice structuri realizate din oțeluri de înaltă rezistență în suduri frontale în filet, raportul de picioarele se iau 1: 1,5, în timp ce piciorul mai mare trebuie îndreptat de-a lungul forței percepute de legătură.

Această restricție nu se aplică acelor suduri de flanc în care forțele sunt transmise de-a lungul întregii lungimi a sudurii, de exemplu, sudurilor de talie ale grinzilor sudate.

Lungimea constructivă a cusăturii, de ex. acea lungime, care este indicată pe desene, este luată cu aproximativ 10 mm mai mult decât lungimea estimată (determinată prin calcul), deoarece începutul și sfârșitul cusăturii pot avea lipsă de penetrare și un crater, deci secțiuni de 5 mm la capetele cusăturii nu trebuie luate în considerare la calcul.

Dacă în structură sunt utilizate cusături intermitente, atunci pentru a asigura o funcționare fiabilă a îmbinării elementelor conectate, distanța dintre secțiunile cusăturilor în clar nu trebuie să fie mai mare de 15 t în elementele comprimate și de cel mult 30 t în cazul întinse și non- elemente de lucru (t este cea mai mică grosime a elementelor conectate).

În caz contrar, pentru o tranziție lină a forțelor în îmbinare, unilaterală sau bilaterală teşit margini cu o pantă de cel mult 1/5.

Trebuie evitate intersecțiile sudurilor, amplasarea lor apropiată între ele și formarea de contururi închise prin cusături.

Întrucât rezistența metalului la forfecare sau forfecare sub acțiunea tensiunilor de forfecare este mult mai mică decât rezistența la întindere, compresiune sau încovoiere sub acțiunea tensiunilor normale, calculul sudurilor de colț (calcul pentru o forfecare condiționată) se reduce la determinarea tensiunilor de forfecare, care ar trebui să fie mai mici decât rezistența de proiectare.

Se presupune că distrugerea sudurii de colț poate avea loc în două planuri: de-a lungul metalului de sudură și de-a lungul limitei de fuziune, prin urmare, sudurile de filet sunt calculate pentru aceste două secțiuni:

Figura 529.3. Proiectați secțiuni de suduri de unghi

Și acum să luăm în considerare mai detaliat stările de solicitare posibile ale elementelor conectate prin suduri de unghi.

Sudurile de filet se calculează după următoarele formule:

1. Calculul sudurilor de filet în tensiune centrală (Figura 529.2.e)) sau compresie (forța N)

Figura 529.2. Principalele tipuri de îmbinări sudate cu suduri de filet.

Atât cusăturile frontale, cât și cele din flanc sunt calculate pentru o tăietură condiționată

1.1. pentru metalul sudat (secțiunea 1 din Figura 529.3):

T wf = N/(β f k f l w) ≤ R wf γ c (531.1)

Unde N- valoarea forței longitudinale de tracțiune (sau compresie) aplicată de-a lungul axei care coincide cu centrul de greutate al secțiunii (fără excentricitate). Poate fi măsurat în kgf, tf, N, kN;

βf- coeficient adimensional determinat din următorul tabel:

Tabelul 529.2. (conform SNiP II-23-81* „Structuri din oțel”)

Notă: de ce în calcule recomand utilizarea acestui tabel special, și nu tabelul din ediția actualizată a SNiP specificat, este explicat suficient de detaliat în articolul dedicat luării în considerare a principalelor tipuri de suduri.

ce faci- sudura in filet picior. Acceptat conform cerințelor de proiectare sau conform calculului. Măsurat în mm sau cm.

lw- lungimea totală a sudurilor de colț, ținând cont de lipsa pătrunderii la începutul și sfârșitul sudurii. De exemplu, dacă o sudură de colț este calculată cu o lungime l , atunci lungimea sa estimată va fi:

l w = l - 2t (529.1.1)

Unde t- grosimea celei mai mici dintre piesele de sudat.

În general, munca β f k f l w este zona secțiunii luate în considerare.

Rwf- rezistența la forfecare calculată pentru metalul sudat. Determinată de următorul tabel:

Tabelul 530.2. Rezistența de proiectare a îmbinărilor sudate (conform SP 16.13330.2011 „Structuri din oțel”)

Note:

1. Trebuie luate valorile coeficienților de fiabilitate pentru metalul de sudură γ wm:

γ wm = 1,25- la R wun ≤ 490 N / mm 2 (4900 kg / cm 2);

γ wm = 1,35- la R wun ≥ 590 N / mm 2 (5900 kg / cm 2)

Valorile lui R wun și R f sunt determinate din următorul tabel:

Tabelul 531.1. (conform SP 16.13330.2011 „Structuri din oțel”)

Notă:

În SNiP II-23-81 * acum învechit și în cărțile de referință vechi, un tabel sub forma 530.2 a fost însoțit de următoarele note:

1. Pentru sudurile de filet efectuate sudura manuala, valorile lui R wun sunt luate egale cu valorile rezistenței la tracțiune a metalului de sudură (σ in) conform GOST 9467-75*.

Nu voi da aici un tabel de la GOST, conform căruia este posibil să se determine rezistența la tracțiune a cusăturii. Voi spune doar că în marcarea electrozilor această valoare este deja indicată în kgf / mm 2. De exemplu:

Pentru electrozii E38 R wun \u003d σ în \u003d 38 kgf / mm 2 (3800 kgf / cm 2)

Pentru electrozii E42A R wun = σ in = 42 kgf / mm 2 (4200 kgf / cm 2) și așa mai departe până la E150 (acum astfel de mărci de electrozi nici măcar nu sunt luate în considerare).

În opinia mea, acest lucru este foarte convenabil, totuși, acum este obișnuit să exprimați totul în unități SI, care este afișat în tabelul 531.1.

γ s- coeficientul condițiilor de lucru ale elementelor structurale și racordurilor, luat conform următorului tabel:

Tabelul 530.3. Coeficienții condițiilor de lucru ale elementelor și îmbinărilor structurilor din oțel (conform SP 16.13330.2011 „Structuri din oțel”)

1.2. Pentru metalul limitei de fuziune (secțiunea 2 din Figura 529.3):

T wz = N/(β z k f l w) ≤ R wz γ c (531.2)

Unde βz- coeficient adimensional, determinat conform tabelului 529.2.

Rwz- rezistenta de proiectare a metalului la limita de fuziune, determinata conform tabelului 530.2, unde Alerga- rezistenta standard a produselor laminate, determinata conform tabelului urmator:

Tabelul 171.8. (conform GOST 27772-88 pentru structurile din oțel ale clădirilor și structurilor)

Notă: Tipurile de oțel înlocuibile sunt listate separat.

Aici voi adăuga că la o tensiune sau compresie centrală a unui element al pieselor de sudat în cusăturile de flanc, solicitările tangenţiale vor acţiona asupra ambelor picioare ale cusăturii. În cusăturile frontale de pe unul dintre picioare vor acționa tensiuni normale de tracțiune sau compresiune, având aceeași valoare ca și tensiunile tăietoare de pe al doilea picior.

Acest lucru se datorează faptului că uneori, în cărțile de referință, tensiunile determinate pentru alte tipuri de stare de tensiune-deformare sunt desemnate ca normale, de exemplu. litera „σ”. Formal, aici nu există o mare greșeală și aceasta se face mai mult pentru a distinge între tensiunile care apar sub acțiunea unui moment încovoietor și alte influențe posibile. Dar totuși, nu trebuie să uităm că calculul se face tocmai pentru o tăiere condiționată, adică. asupra acţiunii tensiunilor tăietoare, care au totuşi aceeaşi valoare ca cele normale pe al doilea braţ. Dar direcțiile de acțiune ale tensiunilor de forfecare pot fi cu adevărat diferite, ceea ce vom vedea în curând.

2. Calculul îmbinărilor sudate cu suduri de colț sub acțiunea unui moment încovoietor M într-un plan perpendicular pe planul sudurilor

Acestea. în acest caz, înseamnă că un plan poate fi trasat prin cusăturile luate în considerare și acest plan va fi perpendicular pe planul de acțiune al momentului. Această formulare nu are nimic de-a face cu poziția planului în care poate avea loc distrugerea cusăturii.

De regulă, o astfel de situație apare la calcularea unei îmbinări sudate cu suduri pe două fețe (Figura 529.2.d)) sau suduri unilaterale (Figura 529.3). În acest caz, sudurile de filet sunt calculate pentru o tăiere condiționată

2.1. pentru metalul sudat (secțiunea 1 din Figura 529.3):

M/W f ≤ R wf γ c (531.3)

2.2. pentru metalul limitei de fuziune (secțiunea 2 din Figura 529.3):

M/W z ≤ R wz γ c (531.4)

Unde M- valoarea momentului încovoietor, determinată de graficul „M”.

W fȘi Wz- momentele de rezistenţă ale secţiunilor calculate ale îmbinării sudate de-a lungul metalului sudat, respectiv de-a lungul limitei de fuziune cu metalul.

De exemplu, atunci când conectați tauri cu cusături pe două fețe, momentele de rezistență vor fi:

W f = 2(β f k f l w 2 /6) = β f k f l w 2 /3 (531.3.1)

W z = 2(β z k f l w 2 /6) = β z k f l w 2 /3 (531.4.1)

De regulă, împărțind momentul M la momentul rezistenței W, determinăm tensiunile normale, prin urmare, în unele manuale și cărți de referință vechi (de exemplu: AP Mandrikov, Exemple de calcul al structurilor metalice, M.-1991) formule (531.3) și (531.4) au o notație diferită, ceva de genul acesta:

σ wf = M/W f ≤ R wf γ c (531.3.2)

σ wz = M/W z ≤ R wz γ c (531.4.2)

Dar nu schimbă esența.

Note:

1. În SNiP II-23-81 * și cărțile de referință vechi, valoarea rezistenței de proiectare RwfȘi Rwzîn toate cazurile de proiectare posibile, a fost înmulțit suplimentar cu coeficienții condițiilor de lucru de sudare γwf sau γwz respectiv.

Valoarea acestor coeficienți a fost luată egală cu 1 în toate cazurile, cu excepția structurilor ridicate în regiunile climatice I 1 (conform GOST 16350-80: foarte rece, temperatura medie lunară a aerului în ianuarie de la -50 la -30), I 2 (rece, temperatură de la -30 la -15), II 2 (Est arctic, temperatură de la -28 la -18) și II 3 (Vest arctic, temperatură de la -30 la -2), pentru care γ wf = 0,8 la R wun = 410 MPa și γ wz = 0,85 pentru toate oțelurile.

În opinia mea, această limitare a valorii rezistenței de proiectare a fost introdusă pentru a reduce riscul de rupere fragilă a îmbinării sudate la temperaturi scăzute. Acum nu funcționează, dar cred că trebuie să știi despre asta.

2. De fapt, această notă ar fi trebuit făcută luând în considerare prima secțiune, dar deja s-a dovedit a fi suprasaturată cu informații, așa că voi lăsa această notă aici.

3. Calculul sudurilor sub acțiunea unui moment încovoietor M într-un plan perpendicular pe planul sudurilor și acțiunea unei forțe longitudinale N

O situație similară este adesea întâlnită la calcularea diferitelor tipuri de zone de referință, așa că am evidențiat-o într-o secțiune separată, deși în SP 16.13330.2011 această opțiune de încărcare nu este luată în considerare separat.

Cu toate acestea, la încărcarea platformei de sprijin cu o anumită forță aplicată cu excentricitate, apare următoarea situație, pe care am decis să o ilustrez cu o imagine de la același A.P. Mandrikov:

Figura 531.1.

În acest caz, sudurile de filet sunt calculate pentru o tăiere condiționată

3.1. pentru metal de sudura:

(T wf 2 + σ wf 2) 1/2 ≤ R wf γ c (531.5)

3.2. pentru limitele de fuziune a metalelor:

(T wz 2 + σ wz 2) 1/2 ≤ R wz γ c (531.6)

unde valoarea tensiunilor tăietoare se determină în funcție de secțiunea luată în considerare prin formulele (531.1) și (531.2), iar valoarea tensiunilor normale condiționat este determinată prin formulele (531.3.2) și respectiv (531.4.2).

Notă:

Desigur, conform cerințelor documentelor de reglementare actuale, este mai corect să vorbim doar despre tensiuni de forfecare în raport cu axele XȘi la. Acestea. T wf = T y , σ wf = T Xși așa mai departe, dar așa cum am menționat deja, acest lucru nu afectează în niciun fel rezultatele finale ale calculului, în timp ce vechea abordare pare mai ilustrativă.

4. Calculul sudurilor sub acţiunea unui moment încovoietor M în planul sudurilor

Această situație apare adesea la calcul articulațiile cap la cap cu suprapuneri, de ex. atunci când se utilizează atât cusături frontale, cât și pe flanc (vezi Figura 529.2.c)), precum și atunci când se suprapun cu cusături frontale sau pe flanc (vezi Figura 529.2.a) și b)). Aceasta înseamnă că, ca și în cazul precedent, tensiunile de forfecare acționează atât de-a lungul axei X , și de-a lungul axei la . În consecință, problema se reduce la determinarea rezultantei acestor două tensiuni. În acest caz, calculul se efectuează după următoarele formule:

4.1. pentru metal de sudura:

T M \u003d M (x 2 + y 2) 1/2 / (I fx + I fy) ≤ R wf γ c (531.7)

4.2. pentru limitele de fuziune a metalelor:

T M \u003d M (x 2 + y 2) 1/2 / (I zx + I zy) ≤ R wz γ c (531.8)

Unde XȘi la- coordonatele punctului considerat al îmbinării sudate în raport cu axele principale x-xȘi Wow. De regulă, punctul considerat este cât mai departe posibil de centrul de greutate DESPRE sectiune calculata.

I fx , I fy , I zx , I zy- momentele de inerție ale secțiunilor considerate ale cusăturilor raportate la axele principale.

Întrucât sudurile calculate sunt în același plan cu momentul care acționează, pentru a determina momentele de inerție indicate, este necesar, pe lângă picior, lungimea sudurii și coeficienții corespunzători, să se cunoască și distanța dintre sudurile, ceea ce nu a fost solicitat la luarea în considerare a sudurilor situate într-un plan perpendicular pe planul de acțiune al momentului.

În documentele de reglementare, nu i se acordă atenție problemei determinării momentelor de inerție pentru sudurile în colț, dar, în opinia mea, aceasta este o problemă destul de complicată și, în general, ar trebui să i se consacre un articol separat, dar deocamdată ne vom limita. la următorul exemplu:

La suprapunerea numai cu cusături frontale și cu o distanță între centrele de greutate ale cusăturilor frontale egală cu l(centre de greutate și distanță l neprezentate în figura 529.2.a), valorile momentelor de inerție pentru secțiunea transversală a metalului sudat vor fi:

I fx = 2β f k f l w 3 /12 = β f k f l w 3 /6 (531.9)

I fу = 2β f k f 3 l w /12 + 2(l/2) 2 β f k f l w = β f k f 3 l w /6 + l 2 β f k f l w /2 (531.10)

5. Calculul sudurilor sub acțiunea momentului M, a forțelor longitudinale N și transversale V în planul sudurilor

Acesta este cel mai general caz al stării de tensiune-deformare, ilustrat în SP 16.13330.2011 după cum urmează:

Figura 531.2. Schema de calcul a unei îmbinări sudate cu suduri în filet în cazul general al încărcării.

În acest caz, calculul se efectuează după următoarele formule:

5.1. pentru metal de sudura:

T f ≤ R wf γ c (531.11)

5.2. pentru limitele de fuziune a metalelor:

T z ≤ R wz γ c (531.12)

Unde T fȘi T z- tensiuni de forfecare în punctul considerat al secțiunii calculate a îmbinării sudate pentru metalul sudat și pentru metalul limită de topire, determinate prin formula:

T = ((T N+ T Mx) 2 + ( T V+ T Mu) 2) 1/ 2 (531.13)

Unde T NȘi T V- eforturile de forfecare determinate prin formulele (531.1) si (531.2), si T MxȘi T Mu- componentele orizontale și verticale ale tensiunilor tăietoare sub acțiunea momentului, determinate prin următoarele formule:

T Mx \u003d Mx / I y (531.14)

T Mu \u003d Mu / I x (531.15)

Dar asta nu este tot. La proiectarea structurilor clădirilor, este, de asemenea, necesar să se respecte cerințele de proiectare pentru îmbinările sudate.

Pagina 3

O cusătură frontală este o astfel de cusătură atunci când axa cusăturii este perpendiculară pe forțele care acționează. Cusătura flancului este direcționată paralel cu forțele care acționează. Cusătura oblică este direcționată către forțele care acționează în orice unghi. Cusături combinate poate consta din cusături frontale și flanc sau oblice și flanc.

În acest caz, imaginea diagramei de tensiuni m de-a lungul lungimii cusăturii de flanc este prezentată în Fig.

Calculul rezistenței cusăturilor se efectuează în funcție de planul de tăiere periculos, care coincide cu bisectoarea unghiului drept. Formula de calcul rezistența este calculată presupunând că tensiunile de-a lungul cusăturii laterale sunt distribuite uniform.

Calculul sudurilor combinate (de flanc și frontal) sub acțiunea unui moment în planul îmbinării (Fig. 1.6) se efectuează, presupunând, pentru simplitate, că sudurile funcționează independent, iar sudurile de flanc transmit doar forțe direcționate de-a lungul articulațiilor. Rezultă din condițiile de echilibru M Lfty tWj, unde Af 0 7K7f este aria secțiunii periculoase (calculate) a unei cusături de flanc; h - distanța dintre cusăturile de flanc (lățimea piesei sudate; Wn 0 7Kh2 / 6 - momentul de rezistență cusătură frontală.  

Dimensiunile cele mai mici ale picioarelor sudurilor de filet Nsh nu trebuie atribuite mai mici decât cele indicate în tabel. 111 1.1. Dimensiunile cele mai mari ale picioarelor sudurilor de filet nu trebuie să fie mai mari de 1 26, unde b este cea mai mică grosime a elementelor de îmbinat. Cea mai mică lungime a cusăturii colțului (frontal sau lateral) trebuie să fie de cel puțin 60 mm și de cel puțin șase ori dimensiunea piciorului cusăturii. Lungimea maximă calculată a cusăturii de flanc în îmbinările care funcționează pe forță axială nu trebuie să fie mai mare de 50 de picioare de cusătură. Dacă forța transmisă cusăturii de flanc are loc pe toată lungimea sa, ca în cusăturile taliei ale grinzilor, atunci lungimea cusăturii nu este limitată. Raportul dintre dimensiunile picioarelor sudurilor de filet trebuie luat pentru sudurile de flanc 1: 1, iar pentru sudurile frontale - 1: 1 5; în acest caz, piciorul mai mare ar trebui îndreptat de-a lungul forței percepute de cusătura frontală, iar cusătura ar trebui să fie realizată cu o tranziție lină la metalul de bază.

Dimensiunile sudurilor sunt recomandate a fi utilizate cu condițiile de rezistență minime admise. Cea mai mică lungime a cusăturilor de colț (frontale și laterale) trebuie să fie de cel puțin 60 mm și de cel puțin șase picioare ale cusăturii. Lungimea maximă calculată a cusăturii de flanc în îmbinările care funcționează pe o forță longitudinală nu trebuie să fie mai mare de 50 de picioare de cusătură. Cusăturile de legătură ale secțiunilor compozite (de exemplu, cusăturile de talie ale grinzilor) trebuie să fie continue pe toată lungimea. Grosimea calculată a sudurilor cap la cap este luată egală cu cea mai mică dintre grosimile secțiunilor sudate. Rigidizările transversale trebuie sudate pe coarda comprimată și pe perete cu o cusătură continuă.

Folosind formula TQM, se calculează și îmbinările sudate, în anul trecut nituirea din ce în ce mai mult. Pe fig. II 1.7, și arată îmbinarea a două foi cu o suprapunere a cusăturilor frontale și laterale. Astfel, pentru o cusătură frontală, zona secțiunii periculoase este d - 0 7 k, iar pentru o cusătură de flanc - 1 - 0 7 k, unde k este piciorul cusăturii; în cazul prezentat în fig. II 1.7, piciorul cusăturii este egal cu grosimea t a foii. Tensiunile de forfecare sunt considerate distribuite uniform pe zona secțiunii periculoase.

Există două tipuri de stres în ele. Ca urmare a deformării îmbinării bazei și a metalului depus, în sudurile de flanc se formează tensiuni de legare. După cum sa menționat mai sus, acestea nu sunt luate în considerare atunci când se determină puterea conexiunii. De-a lungul planurilor de contact ale cordonului cusăturii laterale cu fiecare dintre foi, precum și în cordonul în sine, apar tensiuni de forfecare, care sunt tensiunile de lucru ale îmbinării.

Dimensiunile sudurilor trebuie atribuite cât mai mici din punct de vedere al preciziei sau conform conditii tehnologice. Dimensiunile cele mai mici ale picioarelor sudurilor filet cu o singură trecere hM min (Fig. 3.7 6) nu trebuie să fie mai mici decât cele indicate în tabel. 3.1. Cele mai mari dimensiuni ale picioarelor leilor de colț nu trebuie să fie mai mari de 1 2 b, unde b este cea mai mică grosime a elementelor conectate. Cea mai mică lungime a cusăturii colțului (frontal sau flanc) trebuie să fie mai mică de 60 mm și nu mai puțin de șase ori dimensiunea piciorului cusăturii. Cel mai mare calcul - prima lungime a cusăturii de flanc în îmbinările care lucrează pe forță axială, nu trebuie să depășească 50 de picioare de cusătură. Dacă forța transmisă cusăturii de flanc are loc pe toată lungimea sa, atunci lungimea cusăturii nu este limitată. Raportul dimensiunilor picioarelor sudurilor de contur trebuie luat pentru sudurile de flanc 1: 1, iar pentru sudurile frontale 1: 1 5; în acest caz, piciorul mare trebuie îndreptat de-a lungul forței percepute de cusătura frontală, iar cusătura ar trebui să fie realizată cu o tranziție lină la metalul de bază.

Folosind formula T QM se calculează și îmbinările sudate, care în ultimii ani au înlocuit din ce în ce mai mult îmbinările nituite. Pe fig. III.7, a arată îmbinarea a două foi cu o suprapunere a cusăturilor frontale și laterale. Când se calculează atât sudurile frontale, cât și cele de flanc, se presupune că secțiunea periculoasă a sudurii coincide cu planul care trece prin bisectoarea tp a unghiului drept DBC (Fig. III. Astfel, pentru sudarea frontală dreaptă, aria de secțiunea periculoasă este de 6 - 0 7 k, iar pentru o cusătură de flanc - / - 0 7 k, unde k este piciorul cusăturii, în cazul indicat în Fig. III. Tensiunile de forfecare sunt considerate distribuite uniform peste zona secțiunii periculoase.

Cusăturile flancului sunt direcționate paralel cu forța (Fig. În cusăturile flancului apar două tipuri de tensiuni. Ca urmare a deformării îmbinării bazei și a metalului depus, în cusăturile flancului se formează tensiuni de legare. După cum sa menționat mai sus, acestea sunt nu este luată în considerare la determinarea rezistenței îmbinării.De-a lungul planurilor de contact ale cordonului de sudură flanc cu fiecare dintre foi, precum și în rola în sine, apar tensiuni de forfecare, care sunt tensiunile de lucru ale conexiunii.

Din cauza defectelor de sudare la capetele cusăturii (lipsa de penetrare la început și un crater la sfârșitul cusăturii), se ia o lungime minimă a cusăturii de cel puțin 30 mm. Dacă este necesar să se facă o cusătură intermitentă, numărul de secțiuni separate (cusături) ar trebui să fie minim. În îmbinările suprapuse se ia I 4s, s este grosimea minimă a pieselor de sudat. Lungimea / l a cusăturilor frontale nu este limitată. Lungimea / f a cusăturilor de flanc nu trebuie să depășească 60 K (unii autori recomandă nu mai mult de 30 K) pentru a limita distribuția neuniformă a tensiunilor de-a lungul lungimii cusăturii de flanc.

La momentul accidentului, macaraua era nefuncțională la locul de aterizare: căruciorul a fost instalat la mijlocul travei, grabul a fost coborât la sol. În conformitate cu modelul caracteristic în os de hering, s-a constatat că distrugerea a început în zona cusăturii laterale a conexiunii coardei inferioare cu peretele. În zona de fractură a fost stabilită execuția de proastă calitate a cusăturilor de flanc.