При дальнейшем рассмотрении прочности сопряжений, работающих на изгиб, будем предполагать, что угловые швы имеют форму равнобедренного треугольника. При этом расчет прочности шва при ручной сварке производится всегда на срез по плоскости, совпадающей с биссектрисой прямого угла и равной $Ка (К — катет шва, а — его длина).

Определим напряжения в сварном сечении, прикрепляю­щем балку прямоугольного поперечного сечения, работаю­щую на изгиб (рис. 11.6, а).

Рис. 11.6. Сварные соединения элементов, обварен­ных угловыми швами по периметрам

Соединение сконструировано с угловыми швами, обва­ривающими периметр. Такое соединение удобно при пово­роте конструкции н при наложении швов в нижнем и вер­тикальном положениях.

Нормальные напряжения в балке вызывают касатель­ные напряжения т в швах:

т = £<[т’]. (11.35)

Момент сопротивления

и? с = (11.36)

гемі

где /с — расчетный момент инерции периметра швов. Он определяется умножением момента инерции сечения швов

2+Т?’2 +

■Т+*

на коэффициент Р=0,7 с учетом возможного разрушения швов по наименьшему сечению:

(Л и К указаны на рис. 11.6, в).

Для круглого поперечного сечения (рис.

п 7Гя(£±2/0*_Д£1.

I 64 64 J •

Если элемент работает при сложном сопротивлении — изгибающем моменте М и продольной силе N, то суммарное напряжение в соединении

Т ~±т-У™+7Г’ (П39)

где Ас — расчетная площадь швов, определяемая с учетом возможного разрушения по наименьшему сечению умноже­нием площади поперечного сечения на р:

Лс~р/а, (11.40)

где L — длина периметра швов.

Расчет прочности прикрепления произвольных профилей двутавровых, коробчатых (рис. 11.6, в, г, тавровых и т. п.) при помощи швов производится так же, как в случаях, рас­смотренных выше, на основе формулы

77У««<[т’], (П.41)

где J0 — расчетный момент инерции периметра швов, кото­рый определяют умножением величины момента инерции сечения контура шириной К на р.

Если элементы нагружены поперечными нагрузками, то в них возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q. Напряжения в сварных швах от Q определяют при следующих допущениях:

поперечная сила воспринимается талько вертикальными швами;

распределение напряжений подлине вертикальных швов равномерно.

ДЭЗ

Таким образом, среднее напряжение в шве от попереч­ной силы

= (11.42)

где Ав — расчетная площадь вертикальных швов.

На уровне верхней кромки вертикального листа в швах следует проверить результирующие напряжения от М и Q. Напряжение от момента

т = -£у„. (И.43)

где уа — расстояние от оси, проходящей через центр тя­жести сечения, до горизонтальной верхней кромки (рис. 11.6,9).

В частном случае у9—Ы2

(,М4>

Результирующее напряжение

Тр„=К^г=Р^<[г’]. (11.45)

Практика расчетов показывает, что проверка прочности по формуле (11.41) является решающей.

Рис. 11.7. Расчет соединений на ЛІ и /V

Пример расчёта (рис. 11.7). Консольная балка двутаороиого профиля прикреалена сваркой по периметру угловыми швами с ка­тетом /С=в мм; продольная сила P=N**50 кН; поперечная сила Q—25 кН; р-0,7.

2-24*.0,6

■Ь2(-^^+І9-°.ЄМ2.9*) +

+2 ( -■8’^.°’91 — f 2-8,6-0,6-11,7») = 8000 см*.

Расчетный момент инерции угловых швов с учетом разрушения по опасной плоскости Ус= 0,7-8000= 5600 см*. Ордината у„=12см. Площадь всего периметра угловых швов составляет Л = 2-24-0,64- 4-2-19 -0,64-4 -8,6 -0,6= 72,2 см*.

Расчетная площадь с учетом разрушения по опасной плоскости

Ас = 0,7-72,2 = 50,5 см*.

Расчетная площадь вертикальных швов с учетом разрушения по опасной плоскости

А„ =.2-0,7-0,6-24 = 20,2 см*.

Напряжения от изгиба на крайней кромке вертикального листа т = (25-10- */5600-10" *)-0.12 = 53,6 МПа.

Напряжения от продольной силы в угловых швах соединения N _

Ас 50,5-10-

Суммарное напряжение от изгиба и продольной силы в зоне Уа— 120 мм составляет 53,64-9,9= 63,5 МПа.

Среднее касательное напряжение в вертикальных швах соеди­нения

Q__ 2510-*

Т<?“ Лв — 20,2-10-* “

Результирующее напряжение в зоне ^„=120 мы Тр«, = V63,5* 4-12,4* = 64,7 МПа.

Максимальное напряжение в зоне от изгиба* где утах=132 мм,

t =Ушах =1Э.2-10-»=58,8 МПа.

Суммарное напряжение от изгиба и продольной силы в зоне, где Упык*132мм,

т2 = 58,84-9,9= 68,7 МПа,

что меньше допускаемого, принимаемого для стали Ст2 равным 0,6-140= 84 МПа.

Таким образом, решающим для определения прочности кон­сольной балки является проверка на изгибающий момент совместно с продольной силой без учета поперечной силы в волокнах швов, наиболее удаленных от центра тяжести сечения.