Расчетное значение
следует определять по формуле
где
- форма соединения и расположение сварных швов;
Значения
,
,
,
,
представлены в таблице 37.
Расчетное значение
может быть уменьшено на 50% в случае работы материала на статическое сжатие по толщине и увеличено на 10% - в случае действия по толщине динамических или вибрационных нагрузок.
Таблица 37
Форма соединения и расположение сварного шва, | ||||||
Характеристики сварных соединений | Фактор риска, % | |||||
| Соединение без напряжений в направлении Z | ||||||
| ||||||
| Угловое соединение с симметрично расположенным швом | ||||||
| ||||||
| Соединение с промежуточным наплавленным слоем | ||||||
| ||||||
| Обычное тавровое соединение с угловыми швами | ||||||
| ||||||
| Тавровое соединение с угловыми швами с полным или частичным проваром | ||||||
| ||||||
| Соединение с угловыми швами, расположенными вблизи свободного торца листа | ||||||
| ||||||
| Угловые соединения с полным проваром | ||||||
| ||||||
| Толщина листа, S, мм, работающего в Z направлении, | ||||||
| Величина катета углового шва, а, мм, | ||||||
| ||||||
| Степень жесткости соединения, | ||||||
| Низкая - возможна свободная усадка | ||||||
| Средняя - частично возможны усадка шва и деформация конструкции | ||||||
| Высокая - жесткое закрепление без усадки шва | ||||||
| Технология сварки, | ||||||
| Число проходов | Один | |||||
| Несколько | ||||||
| Последовательность наложения швов | Попеременно с одной и с другой стороны соединения | |||||
| Вначале с одной, затем с другой стороны соединения | ||||||
| Подогрев | Без подогрева | |||||
| С подогревом | ||||||
14 Проектирование соединений стальных конструкций
14.1 Сварные соединения
14.1.1 При проектировании стальных конструкций со сварными соединениями следует:
назначать минимальные размеры сварных швов с учётом требований 14.1.2, 14.1.4 - 14.1.6, а также применять минимально необходимое число расчетных и конструктивных сварных швов;
обеспечивать свободный доступ к местам выполнения сварных соединений с учётом выбранного вида и технологии сварки.
14.1.2 Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений следует принимать по действующим НД.
14.1.3 При выборе электродов, сварочной проволоки и флюсов следует учитывать группы конструкций и расчётные температуры, указанные в приложениях В и Г.
14.1.4 При проектировании сварных соединений следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций согласно требованиям раздела 13.
14.1.5 При проектировании тавровых и угловых сварных соединений элементов стальных конструкций с растягивающими напряжениями в направлении толщины проката для исключения возможности слоистого разрушения металла под сварным швом следует:
применять стали для конструкций группы 1 согласно приложению В, с пределом текучести до 375
, а также стали с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката в соответствии с 13.5;
применять сварочные материалы с пониженной прочностью и повышенной пластичностью; технологические приемы сварки, направленные на снижение остаточных сварочных напряжений; не применять порошковую проволоку;
отказаться от применения одностороннего углового шва и перейти к двустороннему;
заменять угловые соединения тавровыми и обеспечивать в них отношение ширины свеса к толщине элементов не менее 1;
применять разделки кромок, обеспечивающие снижение объема наплавленного металла.
14.1.6 Сварные стыковые соединения листовых деталей следует проектировать прямыми с полным проваром и с применением выводных планок.
В монтажных условиях применяется односторонняя сварка с подваркой корня и сварка на остающейся стальной подкладке.
14.1.7 Размеры сварных угловых швов и конструкция соединения должны удовлетворять следующим требованиям:
а) катет углового шва
не должен превышать 1,2t, где t - наименьшая из толщин свариваемых элементов;
катет шва, наложенного на закругленную кромку фасонного проката толщиной t, не должен превышать 0,9t;
б) катет углового шва
должен удовлетворять требованиям расчета и быть не меньше указанного в таблице 38; при обеспечении большей глубины провара в тавровом двустороннем, а также в нахлёсточном и угловом соединениях, при обеспечении мероприятий, гарантирующих отсутствие дефектов, в том числе технологических трещин, катет шва (от 5 мм и более) принимается меньше указанного в таблице 38, но не менее 4 мм;
Таблица 38
Вид соединения | Вид сварки | Предел текучести стали, | Минимальный катет шва | |||||
4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | |||
| Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое | Ручная дуговая | До 285 | 4 | 4 | 4 | 6 | 10 | 12 |
| Св. 285 до 390 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 14 | ||
| Св. 390 до 590 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 14 | ||
| Автоматическая и механизированная | До 285 | 3 | 4 | 4 | 6 | 10 | 12 | |
| Св. 285 до 390 | 3 | 4 | 5 | 8 | 10 | 14 | ||
| Св. 390 до 590 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 14 | ||
| Тавровое с Односторонними угловыми швами | Ручная дуговая | До 375 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 14 |
| Автоматическая и механизированная | 4 | 5 | 6 | 10 | 10 | 18 | ||
| Примечания1 В конструкциях из стали с пределом текучести свыше 590 | ||||||||
в) расчетная длина углового шва должна быть не менее
и не менее 40 мм;
г) расчетная длина флангового шва должна быть не более
, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва (здесь
- коэффициент, принимаемый по таблице 39);
д) размер нахлестки должен быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;
е) соотношение размеров катетов угловых швов следует принимать 1:1; при разных толщинах свариваемых элементов принимают швы с неравными катетами; при этом катеты, примыкающие к более тонкому или более толстому элементу, должны удовлетворять требованиям перечисление а) или б) 14.1.7 соответственно;
ж) угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу в конструкциях, возводимых в районах с расчётными температурами ниже минус 45°С, а также в случаях, когда плавный переход обеспечивает повышение расчётного сопротивления усталости сварных соединений.
Таблица 39
Вид сварки при диаметре сварочной проволоки сплошного сечения d, мм | Положение шва | Коэффициент | Значение коэффициентов | |||
3-8 | 9-12 | 14-16 | св. 16 | |||
| Автоматическая при d = 3 - 5 | В лодочку | 1,1 | 0,7 | |||
1,15 | 1,0 | |||||
| Нижнее | 1,1 | 0,9 | 0,7 | |||
1,15 | 1,05 | 1,0 | ||||
| Автоматическая и механизированная при d = 1,4 - 2 | В лодочку | 0,9 | 0,8 | 0,7 | ||
1,05 | 1,0 | |||||
| Нижнее, горизонтальное, вертикальное | 0,9 | 0,8 | 0,7 | |||
1,05 | 1,0 | |||||
| Ручная имеханизированная при d < 1,4 или порошковой проволокой | В лодочку | 0,7 | ||||
| Нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное | 1,0 | |||||
14.1.8 Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, для элементов из стали с пределом текучести до 285
следует применять электродные материалы, удовлетворяющие условиям:
для элементов из стали с пределом текучести свыше 285
следует применять электродные материалы, удовлетворяющие условию
(здесь
и
- коэффициенты, зависящие от технологии сварки и катета шва и определяемые по таблице 39).
14.1.9 Односторонние угловые швы в тавровых соединениях элементов из стали с пределом текучести до 375
следует применять в конструкциях, эксплуатируемых в неагрессивной или слабоагрессивной среде (классификация по СП 28.13330) в отапливаемых помещениях:
для прикрепления промежуточных рёбер жёсткости и диафрагм - в конструкциях всех групп, кроме конструкций группы 1, рассчитываемых на усталость;
для поясных швов сварных двутавров - в конструкциях групп 2 и 3 (кроме балок с условной гибкостью стенки
) при толщине стенки
в колоннах и стойках до 12 мм и в балках до 10 мм, при выполнении швов механизированной сваркой с катетом шва
; при этом следует учитывать требования 15.3.3 и 15.5.5;
для всех конструктивных элементов - в конструкциях группы 4.