Соединения металлических конструкций

Сварные соединения. Общие сведения
Достоинства сварных соединений:
а) снижение расхода стали на 10—20 %;
б) уменьшение трудоемкости изготовления до 20 %;
в) сравнительная простота автоматизации;
г) возможность создания конструкций, невыполнимых при других типах соединений.
недостаток сварных соединений — чувствительность к концентрациям напряжений, в результате чего при воздействии низких температур и динамических нагрузок возможно их хрупкое разрушение.

Типы сварных швов

Типы сварных швов

Типы сварных швов

Виды сварных соединений

Стыковые соединения

Соединения внахлестку

Соединение впритык

Комбинированное соединение

Виды сварных соединений
Для улучшения качества шва при толщинах более 8—10 мм необходимо выполнять разделку кромок стыкуемых элементов
При выполнении соединений могут возникать пороки шва : в начале движения электрода — непровар, при отрыве электрода — кратер. Наличие некачественных участков шва учитывается в расчетах уменьшением длины шва по сравнению с длиной соединяемых элементов

Виды сварных соединений

Расчет стыковых швов
Стыковые швы — самые надежные, они вызывают наименьшие концентрации напряжений.
Стыковые швы при сжатии равнопрочны основному металлу, а при растяжении прочность их на 15% меньше.
Слабое место любого шва — его начало и конец, поэтому расчетную длину шва принимают меньше фактической длины (на непровар в начале и на кратер в конце шва). В стыковых швах длина шва уменьшается на две толщины соединяемых элементов

Расчет стыковых швов
Условие прочности

Расчет стыковых швов

Расчет угловых швов
Угловые сварные швы рассчитывают по двум сечениям: по металлу шва (сечение 1) и
по металлу границы сплавления (сечение 2):

Расчет угловых швов
а) расчет по металлу шва:
б) расчет по границе сплавления:
где, − - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в районах Севера;
— расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10мм, мм;
— расчетное сопротивление углового шва, при расчете по металлу шва, принимается по таб.56 СНиП II-23-81*;
— расчетное сопротивление углового шва при расчете границе сплавления, определяется по формуле .
- высота катета шва, минимальные катеты швов назначаются по таб. 38*СНиП II-23-81*.

Конструктивные требования, предъявляемые к сварным швам
Для предупреждения возможности хрупкого разрушения необходимо:
а) предпочитать стали спокойных плавок, марку стали и материалы для сварки выбирать
строго в зависимости от условий работы конструкции;
б) стремиться к снижению концентраций напряжений, сварочных напряжений и деформаций;
в) избегать сварки при низких температурах.

Конструктивные требования, предъявляемые к сварным швам
Для уменьшения концентрации напряжений необходимо
а) избегать пересечений швов и скоплений их в одном месте;
б) принимать число и размеры сварных швов минимально необходимыми;
в) предпочитать угловым швам стыковые (с подваркой корня);
г) избегать резких геометрических концентраторов напряжений (острых и прямых входящих углов, надрезов, щелей, резких изменений сечений и т. п.);
д) переходы от одной толщины (ширины) к другой устраивать плавными;

Соединения на болтах и заклепках
Достоинства болтовых соединений:
их использование значительно проще, так как не требуется сварочное оборудование.
недостатки болтовых соединений:
а) сравнению со сварными соединениями более металлоемки;
б) отверстия для болтов ослабляют сечения соединяемых элементов

Соединения на болтах и заклепках

Соединения на болтах и заклепках
Болты грубой и нормальной точности используются трех диаметров—16, 20, 24мм и двух классов прочности— 5.8 и 5.6 (первое число, умноженное на 100, определяет минимальное временное сопротивление, МПа; произведение чисел, умноженное на 10, равно пределу текучести, МПа).

Соединения на болтах и заклепках
Основной вид работы болтовых (заклепочных) соединений — работа на сдвиг
Разрушение соединения может быть от:
1) перерезывания болтов по плоскости среза
2) смятия поверхностей отверстий сопрягаемых элементов

Соединения на болтах и заклепках
Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом, определяют по формулам

Соединения на болтах и заклепках

Соединения на болтах и заклепках