Расчет крепления растянутого стержня из двух уголков к фасонке
Цель: Проверка режима расчета сварных соединений.
Задача: Проверить крепление к фасонке растянутого стального стержня, состоящего из двух равнополочных уголков.
Ссылки: Н. С. Москалев, Я. А. Пронозин. Металлические конструкции. Учебник / М.: Издательство АСВ, 2010. С. 83 – 84.
Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330.2011, СП 16.13330.2017, ДБН В.2.6-163:2010, ДБН В.2.6-198:2014.
Исходные данные:
| Run = 490 МПа | Сталь С345 |
| Сечение | Уголок 80х7 мм |
| t = 12 мм | Толщина фасонки |
| Rwf = 215 МПа | Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С |
| N = 700 кН | Продольная сила |
| kf1 = 6 мм | Катет шва по обушку |
| kf2 = 6 мм | Катет шва по перу |
| lw1 = 22 см | длина шва по обушку |
| lw2 = 10 см | длина шва по перу |
Имя файла с исходными данными:
Исходные данные КРИСТАЛЛ:
Сталь: C345 категория 1
Коэффициент надежности по ответственности
Коэффициент условий работы
Группа конструкций по таблице 50* СНиП II-23-81*
Свойства материалов сварки
Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, Rwun
Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, Rwf
Автоматическая и полуавтоматическая при диаметре сварной проволоки не менее 1.4-2.0 мм
с температурой t > -40°C
Сечение — Полный каталог профилей ГОСТ. Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L80x7
Катет шва по обушку = 6 мм
Катет шва по перу = 6 мм
Проверено по СНиП
п.11.2 формула (120)
1.036
п.11.2 формула (121)
по металлу границы сплавления
Сравнение решений
9,04 см / 9 см = 1,0044
21,1 см / 21 см = 1,0048
0,72125×9,04 см / 0,7×9 см = 1,035
Комментарии
В верификационном примере не точно задано распределение внешнего продольного усилия между сварными швами по перу и по обушку уголка, а именно продольное усилие в сварном шве по обушку задано в размере 70% от внешнего продольного усилия, а по перу – в размере 30%. Точное значение продольного усилия, действующего в сварных швах по обушку, вычисляется как:
(bуголка – γ0)/bуголка×N = 0,72125×N, где bуголка – ширина полки уголка, γ0 – длина перпендикуляра, опущенного из центра масc уголка до соответствующей внешней грани полки.
Расчет сварного крепления растянутого стержня из двух уголков к фасонке
Цель: Проверка режима расчета сварных соединений.
Задача: Выполнить проверку сварного соединения на угловых швах крепления растянутого стержня, состоящего из двух уголков 75х8, к фасонке.
Ссылки: Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы конструкций: Учеб. Для строит. вузов/В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филипов и др.; Под. Ред. В. В. Горев. 3-е изд., стер. М.: Высш. Шк., 2004. С. 159-160.
Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330.2011, СП 16.13330.2017, ДБН В.2.6-163:2010, ДБН В.2.6-198:2014.
Исходные данные:
| t = 10 мм | толщина фасонки |
| N = 425 кН | Продольная сила |
| Run = 380 МПа | Сталь С245 |
| Rwf = 220 МПа | Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С, d = 1,2 мм |
| kf1 = 6 мм | Катет шва по обушку |
| kf2 = 6 мм | Катет шва по перу |
| Сечение | Уголок 75х8 мм |
| lw1 = 175 мм | длина шва по обушку |
| lw2 = 80 мм | длина шва по перу |
Имя файла с исходными данными:
Исходные данные КРИСТАЛЛ:
Сталь: C245
Коэффициент надежности по ответственности
Коэффициент условий работы
Группа конструкций по таблице 50* СНиП II-23-81*
Свойства материалов сварки
Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, Rwun
Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, Rwf
Полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при диаметре сварочной проволоки менее 1.4 мм
с температурой t > -40°C
Сечение — Полный каталог профилей ГОСТ. Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L75x8
Катет шва по обушку = 6 мм
Катет шва по перу = 6 мм
b = 175 мм
Проверено по СНиП
п.11.2 формула (120)
п.11.2 формула (121)
по металлу границы сплавления
Сравнение решений
по металлу шва обушка
7,9 см / 8 см = 0,9875
17,2 см / 17,5 см = 0,9829
Уточненный ручной счет (см. комментарии)
0,7133×425 / (2×0,7×0,6×16,5 см×21,50) = 1,017
Комментарии
Разница результатов объясняется разницей в величине принятых расчетных сопротивлений Rwf = 220 МПа (книга) и Rwf = 215 МПа (нормативные документы и КРИСТАЛЛ). Кроме того, в верификационном примере не точно задано распределение внешнего продольного усилия между сварными швами по перу и по обушку уголка, а именно продольное усилие в сварном шве по обушку задано в размере 70% от внешнего продольного усилия, а по перу – в размере 30%. Точное значение продольного усилия, действующего в сварных швах по обушку, вычисляется как:
(bуголка – y0)/ bуголка×N = 0,7133×N, где bуголка – ширина полки уголка, γ0 – длина перпендикуляра, опущенного из центра масс уголка до соответствующей внешней грани полки.
Проектирование сварных конструкций / metallicheskie_konstrukcii / Лекция 08
где β z k f – расчетная толщина углового шва по металлу границы сплавления; β f =0.7, 0.8, 0.9, 1.1 – коэффициент, учитывающий глубину провара в соответствии с видом сварки (автоматическая, полуавтоматическая и ручная) и величиной катета шва ( k f ); β z =1.0, 1.05, 1.15. β z > β f . Для ручной сварки: β f =0.7; β z =1.0, ∑ l f – расчетная длина шва, равная его геометрической длине за вычетом 10 мм; γ wf, γ wz – коэффициенты условия работы шва, равные 1.0, кроме районов I 1 , I 2 , II 2 и II 3 (где γ wf = γ wz =0.85). R wf – расчетное сопротивление срезу по металлу шва (зависит от качества электродной проволоки)
| R | = C R | / ( γ | γ | ) = | 0,7 | R wun | = 0,55 R | / γ | , |
| u | wm | wm | |||||||
| wf | wun | wun | |||||||
| 1,3 γ wm | |||||||||
R wz – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления (зависит от свойств соединяемых элементов). R wz =0,45 R un Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, производится по формулам:
| — по металлу шва | M | ≤ R | γ | γ | , | (8.3) | |||||||||||||||||||
| wx | c | ||||||||||||||||||||||||
| W f | wf | ||||||||||||||||||||||||
| — по металлу границы сплавления | M | ≤ R | γ | γ | , | (8.4) | |||||||||||||||||||
| wz | c | ||||||||||||||||||||||||
| W z | wz | ||||||||||||||||||||||||
| где | W f = | 2 β f K f | ( l −1 см ) 2 | ; | W z | = | 2 β z K f ( l −1 см ) 2 | . | |||||||||||||||||
| 6 | 6 | ||||||||||||||||||||||||
| При действии M и Q на угловые швы проверка по металлу шва производится по формуле | |||||||||||||||||||||||||
| τ | f | = τ | 2 + τ 2 | ≤ R γ | wf | γ | c | ||||||||||||||||||
| Q | M | wf | |||||||||||||||||||||||
| M | 2 | Q | 2 | ||||||||||||||||||||||
| τ f | = | + | ≤ R wf γ wf | γ c , | (8.5) | ||||||||||||||||||||
| A f | |||||||||||||||||||||||||
| W f | |||||||||||||||||||||||||
A f = 2 β f K f ( l −1 cм ) . Аналогичные формулы применяют и для проверки металла по границе сплавления.
Рассмотрим пример:
Q Q 
M b
Поперечная сила Q действует вдоль швов и вызывает напряжения в плоскости швов, а момент М – в перпендикулярной плоскости. Момент можно представить в виде: M=Q b .
| τ Q = | Q | ; | τ М | = | Q b 6 | |||||||||||||
| 2 β | f | k | f | ( l −1 см ) | 2 β | f | k | f | ( l −1 см ) 2 | |||||||||
| Q | 2 | Q b 6 | 2 | |||||||||||||||
| τ | = | + | ||||||||||||||||
| 2 | β | k | 2 β | k | ||||||||||||||
| f | f | f | ( l −1 см ) | f | f | ( l −1 см ) 2 | ||||||||||||
— по металлу шва, ≤ R wf γ wf γ c
_______________________________________________________________________________ Для более плавной работы сварного соединения применяют ромбические накладки
| 15-25 | |
| N | |
| ë | í |
| b | b |
| 15-25 | |
| N |
ромбическая накладка 50 t ë N 
50 15-20 
N
Порядок расчета соединения на ромбических накладках: 1. Задаются катетом шва k f исходя из толщины соединяемых листов и накладок. Если
| толщина накладки не задана, то её следует определить А | = t | b , | А | = t | b , | А л | ≤ А | . |
| л | н | н | ||||||
| л | л | н | н | 2 |
2. В зависимости от марки стали соединяемых листов, находим R wz = 0,45 R un , назначаем марку сварной проволоки (определяем R wf ). 3. Определяем требуемую длину швов на половине соединения (по металлу шва или по металлу границы сплавления):
| ∑ l f | = | N | ||
| β f ( z ) | k f γ c γ wf ( wz ) R wf ( wz ) | |||
| ∑ l f | – суммарная расчетная длина сварных швов с одной стороны на половине накладки | |||
| 2 | ||||
| ∑ l f | −5 см | – номинальная длина двух наклонных сварных швов. | ||
2 Зная длину наклонного шва, находим общую длину накладки. _______________________________________________________________________________
Рассмотрим крепление уголков к фасонке. При прикреплении уголков к фасонке площади швов должны быть распределены обратно пропорционально расстояниям от шва до оси элемента. Общая требуемая площадь шва
| A f = | N | = β f | k f | l f , | (8.6) | |||||||||||||||||
| R wf | γ wf γ c | |||||||||||||||||||||
| где l f = l ‘ f + l » f | ( l ‘ f | – длина шва по обушку, l » f | – длина шва по перу) | |||||||||||||||||||
| Площадь шва на обушке: | A ‘ | = A | b − z 0 | = β | k | l ‘ | , | по грани | полки (по | перу) | ||||||||||||
| f | f | b | f | f | f | |||||||||||||||||
| A » f | = A f | z 0 | = β f | k f | l » f . Отсюда | находят l ‘ f | и | l » f , | задаваясь | значением | k f , которое для | всех | ||||||||||
| b | ||||||||||||||||||||||
угловых швов не должно превышать 1,2t min ( t min – наименьшая толщина соединяемых элементов) и для уголков катет сварного шва по перу k f =толщина полки уголка–1 мм (при толщине полки до 10 мм), k f =толщина полки уголка–2 мм (при толщине полки свыше 10 мм). Примеры:
| l | ‘ | ) |
| f | 0 | |
| обушок | (z’ | |
| N | N | e |
| » | b | |
| e | ||
| l | » | ïåðî |
| f | ||
При различной длине сварных швов по перу и по обушку и одинаковом k f назначается величина катета шва. Затем, в зависимости от способа сварки (автоматической быть не может)
| принимаются коэффициенты β f | и β z . Определяют по какому пути ведется расчет (по металлу шва | |||||
| или по металлу границы сплавления). | ||||||
| Так как центр тяжести уголка смещен в сторону обушка, то на сварной шов вдоль обушка | ||||||
| приходится большая часть усилия N | ||||||
| N ‘ = N | e » | , | N » = N | e ‘ | . | |
| b | b | |||||
| Имея N´ и N´´ находим l ‘ f | и l » f . | |||||
При одинаковом катете шва приближенно общую длину шва распределяют между обушком и полкой для равнополочного уголка как 0,7 к 0,3. _______________________________________________________________________________ При равных длинах швов у обушка и пера, т.е. при l ‘ f = l » f = ∑ l f / 2, принимают разные катеты швов по обушку и по перу.
| l | ‘ | |||||||
| f | ||||||||
| k ‘ | ||||||||
| f | N | |||||||
| k f » | l | » | ||||||
| f | ||||||||
| ) | |
| 0 | |
| (z ‘ | |
| e | |
| » | b |
| e |
Определяют усилия приходящиеся на обушок и на перо ( N´ и N´´ ). Затем, в зависимости от способа сварки (автоматической быть не может) принимаются коэффициенты β f и β z . Определяют 3
по какому пути ведется расчет (по металлу шва или по металлу границы сплавления). Задаются катетом шва у обушка k ‘ f и определяют длину шва по обушку l ‘ f . Т.к. длины швов по обушку и по перу одинаковые вычисляют катет шва по перу k » f . Катет шва по перу также можно определить из соотношения
| N ‘ | = | N » | . |
| k ‘ | |||
| k » | |||
| f | f | ||
Если к фасоне крепятся два уголка, то рекомендуется усилие N разделить пополам и расчет вести по одному уголку, как указано выше. _______________________________________________________________________________ уголковая накладка 50
l í У уголковой накладки обушок срезается. В соответствии со СНиП сварные швы в таком соединении следует накладывать вдоль действующего усилия (фланговые швы). Длина накладок l н зависит от длины швов. Требуемая длина швов определяется на половину соединения. Если соединение двух листов или двух уголков осуществляется внахлестку без накладки, то расчетная длина швов приходится на всёсоединение . Два швеллера или два двутавра по длине соединяются между собой листовыми накладками.
Все размеры накладок определяются расчетом по несущей способности соединяемых элементов. Существуют нормы по которым определяются размеры накладок и катеты швов в зависимости от номера профиля и марки стали. 5
Расчет углового шва подстр фермы
Добрый день, всех с праздниками!
Вопрос вот в чем.
Есть подстропильная ферма серии «Молодечно». Вызывает сомнение крепление раскосов к верхнему поясу внахлест.
Чертеж 1 — подстропилка
Чертеж 2 — укрупненный узел примыкания раскосв к поясу.
Вызывает сомнение что данный узел выдержит 116т.
Сомнение возникло, так как несовсем мне ясно как посчитать сварной шов.
1. Если б узел соответствовал стандартному: где 30% воспринимает перо, 70% усилия — обушек. (ориентировочно расст от оси инерции 1/3 у уголка). В моем случаи это соотношение другое. Какое непонятно.?
2. Если по аналогии ромбических накладок, где напряжение распределяется равномерно, то можно предположить, что швы 1 и 2 воспринимют усилие наравне, то тогда проблем нет посчитать. НО! В этом я тоже не уверен.
Вообще если упрощенно ,то нужно 140см. сварного шва. (катет 8)Так как уголок с 2-х сторон трубы, то 70см. Как видно по узлу, то у меня 98см. шва с каждой стороны.
Но! 60hшв.=60х0,8=48см. А у меня 55,5см.
Слишком много неясностей, а усилие велико и узел достаточно ответственный и опасный.
Вопрос, как посчитать этот узел и 60hшв. не выдерживается?
| ЧЕРТЕЖ 1.pdf (2.8 Кб, 267 просмотров) |
| ЧЕРТЕЖ 2.pdf (5.0 Кб, 204 просмотров) |