po__czenia spawane laboratorium.pdf

(187 KB) Pobierz
1. Połączenia spawane
Przykład 1a.
Sprawdzić nośność spawanego połączenia pachwinowego zakładając osiową pracę
spoiny.
Rysunek 1. Przykład zakładkowego połączenia pachwinowego
Dane: geometria połączenia
a
w
= 6 mm,
l
w
= 200 mm,
b
= 250 mm,
t
= 10 mm,
F
Ed
= 500 kN,
stal gatunku S235
→
t
40 mm
f
y
= 235 MPa,
f
u
= 360 MPa.
Naprężenia w przekroju spoiny wynoszą:
F
Ed
500
·
10
3
N
σ
⊥
=
τ
⊥
= 0,
τ
∥
=
∑
=
= 208,33 MPa.
a
w
l
w
2
·
6 mm
·
200 mm
Warunek nośności obliczeniowej spoiny:
√
2
σ
⊥
(
+3
2
τ
⊥
+
2
τ
∥
)
=
√
0
2
+ 3 (0
2
+ 208,33
2
) = 360,84 MPa
f
u
360
=
= 360 MPa,
βγ
M
2
0,8
·
1,25
σ
⊥
= 0
0,9
·
360
0,9f
u
=
= 259,2 MPa.
γ
M
2
1,25
Warunek nośności połączenia
nie jest
zapewniony.
Warunek nośności przekroju:
N
t,Rd
=
N
pl,Rd
=
A
·
f
y
250
·
10
·
235
=
= 587,5
·
10
3
N = 587,5kN,
γ
M
0
1,0
500
N
Ed
=
= 0,85.
N
t,Rd
587,5
Warunek nośności połączenia jest zapewniony.
1
Przykład 1b.
Sprawdzić nośność połączenia pokazanego w przykładzie 1a uwzględniając mimośród
wynikający z nieosiowego przyłożenia obciążenia.
Rysunek 2. Mimośród powstały z nieosiowego przyłożenia obciążenia
Przyjęto, ze oba płaskowniki są tej samej grubości
t
= 10 mm.
Rysunek 3. Schemat obciążenia zewnętrznego działającego na spoinę
Poza wytężeniem spowodowanym naprężeniami stycznymi
τ
∥
na spinę oddziałują również naprę-
żenia
σ
powstałe w wyniku nieosiowego przyłożenia obciążenia. Wynoszą one:
σ
=
Wskaźnik zginania kładu spoiny:
2
a
w
·
l
w
6
·
200
2
W
=2
·
=2
·
= 80 000 mm
3
.
6
6
M
.
W
Moment:
M
=
F
Ed
·
e
= 500
·
10
3
·
10 = 5
·
10
6
Nmm.
Naprężenia
σ
wynoszą więc:
σ
=
M
5
·
10
6
=
= 62,5 MPa.
W
8
·
10
4
Następnie naprężenia
σ
rozkładamy na składową
σ
⊥
i
τ
⊥
.
σ
62,5
σ
⊥
=
τ
⊥
=
√
=
√
= 44,19 MPa.
2
2
Normowy warunek nośności obliczeniowej spoiny wygląda teraz następująco:
√
2
σ
⊥
(
+3
2
τ
⊥
+
2
τ
∥
)
=
√
44,19
2
+ 3 (44,19
2
+ 208,33
2
) = 371,5 MPa.
371,5−360,84
·
360,84
Porównując to z wartością uzyskaną bez uwzględniania mimośrodu uzyskano wartość o ∆ =
3% większą w stosunku do obliczeń uproszczonych.
2
100% =
Przykład 2.
Sprawdzić nośność spawanego połączenia pachwinowego.
Rysunek 4. Przykład połączenia blachy ze słupem spoinami pachwinowymi
Dane: geometria połączenia
a
w
= 3 mm,
l
w
= 300 mm,
b
= 300 mm,
α
= 30
◦
,
e
= 100 mm,
F
Ed
= 150 kN,
stal gatunku S235
→
t
40 mm
f
y
= 235 MPa,
f
u
= 360 MPa.
Sprawdzenie nośności połączenia metodą kierunkową:
1. Określenie charakterystyk spoiny:
— pole przekroju spoin:
A
w
= 2
·
a
w
·
l
w
= 2
·
3
·
300 = 1800 mm
2
,
— wskaźnik wytrzymałości na zginanie:
2
a
w
·
l
w
3
·
300
2
W
w
= 2
·
=2
·
= 90
·
10
3
mm
3
.
6
6
2. Sprowadzenie siły zewnętrznej do środka ciężkości układu spoin:
— składowa pozioma:
N
Ed,H
=
N
Ed
·
cos
α
= 150
·
cos 30
◦
= 129,9 kN,
— składowa pionowa:
— moment:
M
Ed
=
N
Ed,V
·
e
= 75
·
0,1 = 7,5 kNm.
3. Określenie najbardziej wytężonego punktu w spoinie. Wyznaczenie naprężeń w tym punkcie:
Naprężenia normalne pochodzące od rozciągania i zginania:
N
Ed,H
M
Ed
129,9
·
10
3
7,5
·
10
6
σ
=
+
=
+
= 72,17 + 83,33 = 155,5 MPa,
A
w
W
w
1,8
·
10
3
90
·
10
3
Naprężenia normalne prostopadłe do pola przekroju spoiny i styczne prostopadłe do jej osi:
155,5
σ
σ
⊥
=
τ
⊥
=
√
=
√ ≈
110 MPa.
2
2
3
N
Ed,V
=
N
Ed
·
sin
α
= 150
·
sin 30
◦
= 75 kN,
Naprężenia styczne równoległe do osi spoiny:
τ
∥
=
N
Ed,V
75
·
10
3
=
= 41,67 MPa.
A
w
1,8
·
10
3
4. Sprawdzenie warunku nośności:
Dla stali S235 współczynnik
β
w
= 0,8. Współczynnik bezpieczeństwa
γ
M
2
= 1,25. Warunek
nośności wyznaczony metodą kierunkową:
√
(
) √
f
u
360
2
+ 3
τ
2
+
τ
2
=
σ
⊥
110
2
+ 3 (110
2
+ 41,67
2
) = 231,54 MPa
=
= 360 MPa
⊥
∥
β
w
γ
M
2
0,8
·
1,25
oraz
σ
⊥
= 110 MPa
0,9
f
u
360
= 0,9
= 259,9 MPa.
γ
M
2
1,25
Nośność zaprojektowanej spoiny pachwinowej jest wystarczająca.
Przykład 3.
Sprawdzić nośność spoin pachwinowych łączących gałęzie słupa z przewiązkami.
Rysunek 5. Przykład zakładkowego połączenia pachwinowego zginanego w płaszczyźnie blachy
Dane: geometria połączenia
a
w
= 10 mm,
l
w,H
= 200 mm,
l
w,V
= 300 mm,
e
N
= 200 mm,
N
Ed
= 300 kN,
stal gatunku S235
→
t
40 mm
f
y
= 235 MPa,
f
u
= 360 MPa.
Sprawdzenie nośności połączenia metodą kierunkową:
1. Określenie charakterystyk spoiny:
Poszczególne pola przekrojów poprzecznych spoin:
— spoiny pionowej:
A
W,V
=
a
w
·
l
w,V
= 10
·
300 = 3000 mm
2
,
— spoiny poziomej:
A
W,H
= 2
·
a
w
·
l
w,H
= 2
·
10
·
200 = 4000 mm
2
.
Pole przekroju poprzecznego spoin:
A
W
=
A
W,V
+
A
W,H
= 3000 + 4000 = 7000 mm
2
.
4
Położenie środka ciężkości układu spoin:
e
1
=
Mimośród działania siły:
e
=
e
N
+
l
w,H
+
e
1
= 200 + 100 + 42,86 = 342,9 mm.
2
)
S
z
1
10
·
300
·
100
=
= 42,86 mm.
A
W
7000
Momenty bezwładności przekroju spoin:
(
I
y
= 2
·
(
I
z
= 2
·
200
·
10
3
+ 10
·
200
·
150
2
12
)
10
·
300
3
+
= 11 253
·
10
4
mm
4
,
12
10
·
200
3
+ 10
·
200
·
42,86
2
12
300
·
10
3
2
+
+ 10
·
300
·
(100
−
42,86) = 3 050
·
10
4
mm
4
.
12
Biegunowy moment bezwładności kładu spoiny:
I
0
=
I
y
+
I
z
= 11 253
·
10
4
+ 3 050
·
10
4
= 14 303
·
10
4
mm
4
.
2. Sprowadzenie siły zewnętrznej do środka ciężkości układu spoin:
Moment obciążający złącze:
M
Ed
=
N
Ed
·
e
= 300
·
10
3
·
342,9 = 102,87
·
10
6
kNmm = 102,87 kNm.
3. Określenie najbardziej wytężonego punktu w spoinie. Wyznaczenie naprężeń w tym punkcie:
Naprężenia w spoinie pochodzą od składowej siły pionowej
N
Ed
oraz momentu skręcającego
M
Ed
.
Spoina przenosi naprężenia powstałe w wyniku działania siły
N
Ed
proporcjonalnie do pól
powierzchni pod wykresem naprężeń ścinających kład spoiny.
Można jednak założyć, że składową
N
Ed
przenosi jedynie spoina pionowa, a moment
M
Ed
roz-
kłada się proporcjonalnie do odległości od środka ciężkości układu.
Rysunek 6. Schemat obciążeń działających na spoinę
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin