Онлайн расчет сварного шва на прочность: Расчет сварных швов на прочность – Расчет стыковых и угловых сварных швов (Excel)

Расчет сварных швов на прочность

Расчет сварных швов на прочность. Общие данные.

Рис 1 — сварной шов

Таблица 1 — расчетное сопротивление сварных соединений (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», табл.4)

Таблица 2 — определение временного сопротивления разрыва шва (согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»)

 

Согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции», таблица 4 получается: сварные швы «с угловыми швами», характеристика расчетного сопротивления шва — по металлу шва и по металлу границы сплавления; срез условный; Rwf = 0,55*Rwun / Ywm = 0,55*410 / 1,25 = 180,4МПа * Yc = 180,4 * 1,1 (Yс — коэффициент условия работы элементов и соединений стальных конструкций, табличные данные) =198,44 МПа — по металлу шва.

Rwz=0,45*Run = 0,45 * 360 =  162 МПа * 1,1 = 178,2 МПа — по границе сплавления металла.

Для расчета берем наименьшее значение — 178,2 МПа.

 

Значения коэффициентов надежности по металлу шва Ywm следует принимать:

Ywm = 1,25 — при Rwun ≤ 490 Н/мм2 (4900 кг/см2)

Ywm = 1,35 — при Rwun ≥ 590 Н/мм2 (5900 кг/см2)

Таблица 3 — коэффициенты условий работы Yс

 

Берем пункт 6, элементы конструкций из стали с пределом текучести до 440МПа, несущие статическую нагрузку, при расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов (кроме фрикционных соединений) — Yс=1,10

 Таблица 4 — расчетное сопротивление для стали

 

Разрушение углового сварного шва может произойти в двух плоскостях: по металлу шва, по границе сплавления, следовательно расчет угловых швов производится для этих двух сечений.

 

Много интересного в книге «Примеры расчета металлических конструкций» автор А.П.Мандриков, смотри ссылку.

 Рис 2 —  сечение угловых швов, А.П. Мандриков

 

На рисунке показано сечение по границе сплавления, по металлу, катет шва Kf, безразмерный коэффициент Bz, Bf

 Рис 3 —  срез и изгиб углового шва

 

Тавровое сварное соединение рассматриваем как угловой шов.

 

При действии на угловые швы изгиба и среза, смотри рисунок 3, суммарные напряжения проверяют по формуле (Мандриков А.П.):

 

Gf= (τwf ^2 + Gwf ^2)^0,5 ≤ Rwf *Ywf*Yc — по металлу шва

 

Gz = (τwz ^2 + Gwz ^2)^0,5 ≤ Rwz *Ywz*Yc — по металлу границы сплавления

 

где τwf = N / (Bf*Rf) * ∑Lw;

 

τwz = N / (Bz*Rf) * ∑Lw;

 

Gwf = M / Ww = 3*N*L / (Bf*Rf) * Lw^2;

 

Gwz = M / Ww = 3*N*L / (Bz*Rf) * Lw^2

 

Катет шва Rf должен быть не менее 4мм. и не более 1,2 меньшей из толщин свариваемых элементов. Расчетная длина шва — не менее 4*Rf, но не менее 40мм.

 

Рассмотрим пример, согласно рисунка 3, относ составляет Lотнос = 150мм.

Нагрузка N = 500 кг. = 5000 Н.

Длина шва Lшва = Lодного шва — 2*t (толщина наименьшей из свариваемых деталей) =

= 100 — 2*6 = 88мм. Суммарная длина шва = 88 * 2 (количество швов) = 176 мм.

 

τwf = N / (Bf*Rf) * ∑Lw = 5000 Н / (0,7*6 мм) * 176 мм. = 6,76 Н/мм2;

 

τwz = N / (Bz*Rf) * ∑Lw = 5000 Н / (1,0*6 мм.) * 176 мм. = 4,73 Н/мм2;

 

Gwf = M / Ww = 3*N*L / (Bf*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 Н * 150 мм. / (0,7 * 6) * 176мм.^2 =

2250000 Н*мм. / 130099,2 мм3 = 17,29 Н*мм2;

 

Gwz = M / Ww = 3*N*L / (Bz*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 Н * 150 мм. / (1,0 * 6) * 176мм.^2 =

2250000 Н*мм. / 185856 мм3 = 12,11 Н*мм2;

 

Gf = (τwf ^2 + Gwf ^2)^0,5 = (6,76^2 + 17,29^2)^0,5 = 18,56 Н/мм2 < 198,44 Н/мм2, условие выполняется — по металлу шва

 

Rwf *Ywf*Yc = 180,4 * 1,0 * 1,1 = 198,44 Н/мм2

 

Rwz *Ywz*Yc = 162 * 1,0 * 1,1 = 178,2 Н/мм2

 

Rwz = 0,45 * Run = 0,45 * 360 = 162 Н/мм2

 

Ywf и Ywz — коэффициенты работы шва, равный 1,0

 

Gz = (τwz ^2 + Gwz ^2)^0,5 = (4,73^2 + 12,11^2)^0,5 = 13 Н/мм2 < 178,2 Н/мм2, условие выполняется — по металлу границы сплавления.

 

Согласно СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» пункт 14.1.17 расчет сварных соединений с угловыми швами при действии момента М в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует выполнять на срез (условный) по одному из двух сечений:

 

по металлу шва М / (Wf*Rwf*Yc) = 750000 / 43366,4*180,4*1,1 = 0,0871 ≤ 1;

 

по металлу сплавления шва М / (Wz*Rwz*Yc) = 750000 / 61952*180,4*1,1 = 0,0610 ≤ 1;

 

Wf и Wz — моменты сопротивления расчетных сечений сварного соединения по металлу шва и по металлу границы сплавления соотвественно.

 

Wf = 2 * (Bf*Kf*Lw^2) / 6 = Bf*Kf*Lw^2 / 3 = 0,7*6мм.*176мм.^2 / 3 = 43366,4 мм3

 

Wz = 2 * (Bz*Kf*Lw^2) / 6 = Bz*Kf*Lw^2 / 3 = 1,0*6мм.*176мм.^2 / 3 = 61952 мм3

 

M = N * Lотнос = 5000 Н * 150мм. = 750000 Н*мм.

 

Определим максимальную нагрузку на 40мм. двухсторонний (по 20мм. на сторону), угловой сварной шов, катет шва 6мм. —  290кг.

 

Условие 194,96 < 198,44 МПа

 

Условие 136,47 < 178,2 МПа

 

Статья дана для сведения.

 

Что получилось в расчетной программе. Напряжение точечное — 925 МПа. В сварном шве — в зеленой зоне 123 МПа, в желтом секторе — 178 МПа, в красном секторе —  500 — 600МПа. На металле — 500 — 600 МПа. Смотри рисунок 4 и 5.

ScadSoft — Содержание

Кристалл
  • Содержание
  • Расчет прочности и жесткости сварной балки двутаврового сечения
  • Расчет прочности и жесткости прокатной балки двутаврового сечения
  • Расчет прочности и жесткости прокатной балки двутаврового сечения
  • Расчет прочности и жесткости прокатной балки двутаврового сечения
  • Расчет прочности и жесткости сварной балки двутаврового сечения
  • Расчет центрально-сжатой колонны из сварного двутаврового профиля
  • Расчет сквозной центрально-сжатой колонны из двух сплошностенчатых ветвей швеллерного сечения на планках
  • Расчет центрально-сжатой колонны сварного двутаврового сечения
  • Расчет центрально-сжатой колонны сквозного сечения из двух прокатных швеллеров
  • Расчет прочности и жесткости балок настила для нормального типа балочной клетки
  • Расчет прочности и жесткости балок настила для усложненного типа балочной клетки
  • Расчет прочности и жесткости второстепенных балок для усложненного типа балочной клетки
  • Расчет прочности и жесткости главных балок балочных клеток
  • Расчет верхнего пояса фермы из неравнополочных уголков
  • Расчет базы сплошностенчатой колонны двутаврового сечения
  • Расчет базы сплошностенчатой колонны двутаврового сечения
  • Расчет базы сплошностенчатой колонны двутаврового сечения
  • Расчет сварного соединения с угловыми швами на действие изгибающего момента
  • Расчет сварного соединения с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения швов
  • Расчет сварного соединения с угловыми швами при одновременном действии продольной и поперечной сил
  • Расчет крепления растянутого стержня из двух уголков к фасонке
  • Расчет сварного соединения опорного столика с полкой колонны
  • Расчет крепления опорного столика к полке колонны на действие силы, приложенной с эксцентриситетом
  • Расчет сварного стыка элементов на накладках
  • Расчет сварного соединения на действие момента в плоскости угловых швов
  • Расчет сварного крепления внахлест растянутого элемента
  • Расчет сварного крепления растянутого стержня из двух уголков к фасонке
  • Расчет нахлесточного болтового соединения листов стали на болтах обычной прочности
  • Расчет нахлесточного болтового соединения листов стали на болтах обычной прочности
  • Расчет болтового соединения уголкового профиля с фасонкой на болтах обычной прочности
  • Расчет нахлесточного болтового соединения листов стали на высокопрочных болтах
  • Расчет монтажного стыка пояса балки на высокопрочных болтах
  • Расчет монтажного стыка стенки балки на высокопрочных болтах
  • Расчет нахлесточного болтового соединения листов стали на высокопрочных болтах

Расчет сварного соединения с угловыми швами на действие изгибающего момента

bf=18 см; tf=0,8 см; tw=0,6 см; hw=24 см; h=25,6 см;

Цель: Проверка режима расчета сварных соединений

Задача: Выполнить проверку сварного соединения на угловых швах на действие изгибающего момента

Ссылки: Пособие к главе СНиП II-23-81. Сварные соединения. 1984. С. 28-29.

Соответствие нормативам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010

Имя файла с исходными данными:

 

Исходные данные:

М = 75 кНм Изгибающий момент
Ryn = 345 МПа, Run = 490 МПа Сталь 15ХСНД
Rwf = 215 МПа, βf = 0,9 Сварка полуавтоматом в углекислом газе проволокой диаметром 2 мм марки Св-08Г2С в нижнем положении
γwf = γc = 1 Коэффициенты условий работы

 

Параметры КРИСТАЛЛ:

Сталь: C345  категория 3

Коэффициент надежности по ответственности

1

Коэффициент условий работы

1

Коэффициент условий работы соединяемых элементов

1

Группа конструкций по таблице 50* СНиП II-23-81*

1

 

Свойства материалов сварки

Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, Rwun

49949,032 Т/м2

Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, Rwf

21916,412 Т/м2

Вид сварки

Автоматическая и полуавтоматическая при диаметре сварной проволоки не менее 1.4-2.0 мм

Положение шва

Нижнее

Климатический район

с температурой  t > -40°C

 

Тип

Параметры

Сечение — Полный каталог профилей ГОСТ. Двутавp широкополочный по ГОСТ 26020-83  26Ш1

Катет шва у полки = 4 мм

Катет шва у стенки = 4 мм

 

Усилия

N = 0 Н
My = 75000 Нм
Qz = 0 Н
Mz = 0 Нм
Qy = 0 Н

 

Сравнение решений

Фактор

Прочность по металлу шва

Теория

208/215 = 0,967

КРИСТАЛЛ

0,951

Отклонение, %

1,655

 

Комментарии

Отклонения в результатах расчета связано с различиями в исходных данных. В данном режиме программа КРИСТАЛЛ позволяет выбрать сечение двутавра только из сортамента металлопроката. В теоретическом решении задан двутавр с размерами сечений, которые не имеют точного сортаментного аналога. При проверке соединения с помощью программы КРИСТАЛЛ был выбран наиболее близкий двутавр – Двутавр 26Ш1 по ГОСТ 26020-83

Расчет сварных швов

Основное требование при проектировании сварных конструкций — обеспечение равнопрочности шва и соединяемых им деталей.

B соответствии c этим требованием в зависимости от размеров и расположения свариваемых деталей устанавливают соответствующий тип шва данного соединения. Если сварное соединение осуществляется несколькими швами, то их располагают так, чтобы они были нагружены равномерно.

Для угловых швов размер катета шва выбирают в соответствии c толщинами соединяемых деталей — часто равным меньшей из них, a требуемую длину шва определяют из расчета на прочность. Возможно применение и более тонких швов, чем указано. B ряде случаев целесообразно назначать все размеры шва в соответствии с конструкцией, a затем выполнять проверочный расчет на прочность. Если его результаты оказываются неудовлетворительными, вносят соответствующие изменения в конструкцию и повторяют расчет.

При расчете на прочность стыковых швов утолщение (наплыв металла) не учитывают. B зависимости от работы стыкового шва его соответственно рассчитывают

на растяжение:

sigma{prime}_p = F{/}(delta l) <=delim{[}{sigma_p}{]}

на сжатие:

sigma{prime}_c = F{/}(delta l) <=delim{[}{sigma_c}{]}

Где σ´p и σ´c – соответственно расчетное напряжение в шве при растяжении и сжатии; F – сила, растягивающая или сжимающая соединяемые элементы; δ – толщина более тонкой свариваемой детали; l – длина шва; ´p] и ´c] – соответственно допускаемое напряжение для шва при растяжении и сжатии.

При действии на стыковой шов изгибающего момента M в плоскости приварки расчет шва производят по формуле

sigma{prime} = 6M{/}{(delta l^2)}<=delim{[}{sigma_p}{]}

Если стыковой шов находятся под действием того же момента M и растягивающей (или сжимающей) силы F, то такой шов рассчитывают по формуле

sigma{prime}_p = F{/}(delta l) + 6M{/}{(delta l^2)}<=delim{[}{sigma_p}{]}

δl2/6=W – момент сопротивления расчетного сечения шва при изгибе; σ´ – расчетное нормальное напряжение в шве.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о