Výpočet pevnosti svaru
Podle SP 16.13330.2011 „Ocelové konstrukce“ z tabulky 4 vyplývají: svary „s koutovými svary“, charakteristiky návrhové odolnosti svaru – pro svarový kov a pro kov na hranici tavení; podmíněný řez; Rwf = 0,55*Rwun / Ywm = 0,55*410 / 1,25 = 180,4 MPa * Yc = 180,4 * 1,1 (Yc – koeficient provozního stavu pro prvky a spoje ocelových konstrukcí, tabulkové údaje) = 198,44 ,XNUMX MPa – pro svarový kov.
Rwz=0,45*Run = 0,45 * 360 = 162 MPa * 1,1 = 178,2 MPa – podél hranice roztavení kovu.
Pro výpočet bereme nejmenší hodnotu – 178,2 MPa.
Hodnoty koeficientů spolehlivosti pro svarový kov Ywm by měly být brány:
Ywm = 1,25 – při Rwun ≤ 490 N/mm2 (4900 kg/cm2)
Ywm = 1,35 – při Rwun ≥ 590 N/mm2 (5900 kg/cm2)
Tabulka 3 – koeficienty provozních podmínek Yс
Vezmeme bod 6, konstrukční prvky z oceli s mezí kluzu do 440 MPa, nesoucí statické zatížení, při výpočtu pevnosti průřezu oslabeného otvory pro šrouby (kromě třecích spojů) – Yc = 1,10
Tabulka 4 – návrhová odolnost pro ocel
Porucha koutového svaru může nastat ve dvou rovinách: podél svarového kovu, podél tavné hranice, proto se výpočet koutových svarů provádí pro tyto dva úseky.
V knize „Příklady výpočtu kovových konstrukcí“ od A.P. Mandrikova je mnoho zajímavých informací, viz odkaz.
Obrázek 2 – řez koutovými svary, A.P. Mandrikov
Obrázek ukazuje řez podél hranice tavení, podél kovu, svarové rameno Kf, bezrozměrný koeficient Bz, Bf
Obrázek 3 – řezání a ohýbání koutového svaru
T-svar považujeme za koutový svar.
Při použití ohybu a střihu na koutové svary, viz obrázek 3, se celková napětí kontrolují podle vzorce (Mandrikov A.P.):
Gf= (τwf ^2 + Gwf ^2)^0,5 ≤ Rwf *Ywf*Yc – pro svarový kov
Gz = (τwz ^2 + Gwz ^2)^0,5 ≤ Rwz *Ywz*Yc – hranice fúze pro kov
kde 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
Svarové rameno Rf musí být minimálně 4 mm. a ne více než 1,2 násobek menší tloušťky svařovaných prvků. Odhadovaná délka švu není menší než 4*Rf, ale ne menší než 40 mm.
Uvažujme příklad, podle obrázku 3 je vztah Lrel = 150mm.
Zatížení N = 500 kg. = 5000 N.
Délka švu Lweld = Samostatný šev – 2*t (tloušťka nejmenší části, která má být svařena) =
= 100 – 2*6 = 88 mm. Celková délka švu = 88 * 2 (počet švů) = 176 mm.
τwf = N / (Bf*Rf) * ∑Lw = 5000 N / (0,7*6 mm) * 176 mm. = 6,76 N/mm2;
τwz = N / (Bz*Rf) * ∑Lw = 5000 N / (1,0*6 mm.) * 176 mm. = 4,73 N/mm2;
Gwf = M / Ww = 3*N*L / (Bf*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 N * 150 mm. / (0,7 * 6) * 176 mm.^2 =
2250000 N*mm. / 130099,2 mm3 = 17,29 N*mm2;
Gwz = M / Ww = 3*N*L / (Bz*Rf) * Lw^2 = 3 * 5000 N * 150 mm. / (1,0 * 6) * 176 mm.^2 =
2250000 N*mm. / 185856 mm3 = 12,11 N*mm2;
Rwf *Ywf*Yc = 180,4 * 1,0 * 1,1 = 198,44 N/mm2
Rwz *Ywz*Yc = 162 * 1,0 * 1,1 = 178,2 N/mm2
Rwz = 0,45 * Chod = 0,45 * 360 = 162 N/mm2
Ywf a Ywz – koeficienty práce svaru rovné 1,0
Podle SP 16.13330.2011 „Ocelové konstrukce“, odstavec 14.1.17, výpočet svarových spojů s koutovými svary při působení momentu M v rovině kolmé k rovině svarů by měl být proveden pro smyk (podmíněný) podél jedné ze dvou částí:
pro svarový kov M / (Wf*Rwf*Yc) = 750000 / 43366,4*180,4*1,1 = 0,0871 ≤ 1;
pro svarový tavný kov M / (Wz*Rwz*Yc) = 750000 / 61952*180,4*1,1 = 0,0610 ≤ 1;
Wf a Wz jsou momenty odporu konstrukčních úseků svarového spoje podél svarového kovu a podél mezního kovu roztavení.
Wf = 2 * (Bf*Kf*Lw^2) / 6 = Bf*Kf*Lw^2 / 3 = 0,7*6 mm.*176 mm.^2 / 3 = 43366,4 mm3
Wz = 2 * (Bz*Kf*Lw^2) / 6 = Bz*Kf*Lw^2 / 3 = 1,0*6 mm.*176 mm.^2 / 3 = 61952 mm3
M = N * Lrel = 5000 N * 150 mm. = 750000 XNUMX N*mm.
Stanovme maximální zatížení na 40 mm. oboustranný (20mm na stranu), koutový svar, svarová noha 6mm. – 290 kg.
Tento článek je poskytován pouze pro informační účely.
Co se stalo ve výpočetním programu. Bodové napětí – 925 MPa. Ve svaru – v zelené zóně – 123 MPa, ve žlutém sektoru – 178 MPa, v červeném sektoru – 500 – 600 MPa. Na kov – 500 – 600 MPa. Viz obrázek 4 a 5.
Obr. 4 – napětí ve svaru
Obr. 5 – napětí ve svaru
Obrázek 6 – svar na místě, měřítko
Školení a technická podpora pro designéry na Prof-il.ru
sekce náhodných vstupů
Ve svarových spojích jsou některé švy pracovními švy a některé jsou spojovacími švy (obr. 60). Pracovní švy jsou švy, které nesou zatížení od vnějších sil. Pokud selže pracovní šev, může selhat i svarový spoj. Spojky jsou švy, které slouží ke spojení několika konstrukčních prvků (například pásů), které nesou hlavní zatížení. Deponovaný kov spojovacích svarů se deformuje spolu s obecným kovem prvků spojených tímto svarem. Pokud spojovací šev selže, spojení může stále fungovat, protože zatížení je neseno prvky základního kovu. Pro pevnost se počítají pouze pracovní švy.
Pevnost svarového spoje nesmí být nižší než pevnost základního kovu.
Pevnost svarového spoje je charakterizována velikostí skutečných napětí vznikajících v něm od působících sil. Aby byl spoj pevný, musí být skutečná napětí nižší než ta, při kterých selže svarový kov. Napětí akceptovaná ve výpočtu se nazývají vypočítaná a jsou označena st.
Návrhové napětí, tedy napětí od návrhových sil, by nemělo překročit návrhový odpor kovu R. tzn. σ ≤ R
Hodnota vypočtených odporů (napětí) je regulována normami stanovenými pro určité konstrukce v závislosti na jejich účelu, použitém kovu, provozních podmínkách, metodách ovládání atd.
Návrhové napětí je vždy pod mezí kluzu daného kovu. Poměr meze kluzu σт navrhnout napětí σ tzv. bezpečnostní rezerva.
nз = σT/σ
kde nз — míra bezpečnosti.
U ocelových výrobků je součinitel bezpečnosti pro mez kluzu obvykle roven nз= 1,2-1,6. U kovů, které nemají jasně definovanou mez kluzu, se bezpečnostní rozpětí určuje ve vztahu k pevnosti v tahu oв. V tomto případě je bezpečnostní rezerva obvykle nз = 3 – 4.
Vypočtený kovový odpor tupých svarů Rс St, brané při výpočtu svarů ocelových stavebních konstrukcí, se řídí „Stavebními předpisy a pravidly“. Podle těchto norem je pro ruční, poloautomatické a automatické svařování tupých svarů oceli St3 a St4 hodnota Rс sv při natažení se rovná:
— pro konvenční metody kontroly švů (externí kontrola a měření) Rс St = 1800 kgf/cm2;
— pro pokročilé kontrolní metody (rentgen a gamagrafie, ultrazvuková a magnetická detekce defektů atd.) Rс St = 2100 kgf/cm 2,
– při řezání Rс St = 1300 kgf/cm2.
Při svařování koutových svarů St3 a St4 pomocí specifikovaných metod se R bere pro všechny typy řízeníс St = 1500 kgf/cm 2 (pro tlak, tah a smyk).
Pevnost tupého svaru se vypočítá pomocí vzorce N = Rс St. *S*l
kde N je maximální přípustná efektivní návrhová síla, kgf;
Rс sv – vypočtená pevnost v tahu pro svarový kov, kgf/cm 2 ;
S – tloušťka kovu v konstrukční části, cm; l — délka švu, cm.
Například, pokud Rс St = 1800 kgf/cm2; S = 1 cm, l = 20 cm, pak může takový šev bezpečně pracovat při největší síle rovné N = 1800*1*20 = 36000 kgf.
Pevnost předních koutových svarů se vypočítá pomocí vzorce N = 0,7*K*Rу St.
kde K je výška švu, cm;
Rу sv – vypočtená únosnost ve smyku v koutovém svaru, kgf/cm 2 ;
I – délka švu, cm.
Pevnost koutových svarů se vypočítá podle vzorce N = 2*0,7*К*Rу St.
Příklad: Je nutné vypočítat koutový boční svar. Efektivní síla N=6000kgf; šev noha K=0,8 cm; s přihlédnutím k vypočtené smykové odolnosti Rу St = 1500 kgf/cm 2, požadovanou délku švu určíme pomocí vzorce:
Obrázek vpravo ukazuje označení pro výpočet švů pro pevnost.
Je třeba také poznamenat: po délce bočního svaru jsou napětí rozložena nerovnoměrně a jejich maximální hodnota nastává na konci švu na straně, kde působí síla. Proto se při výpočtu pevnosti bočního švu bere návrhová délka švu ne více než 50 stop.
Autor: Správa
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _