Cálculo de soldaduras al momento. Gran enciclopedia del petróleo y el gas.

Cálculo de juntas a tope.

Las costuras de estas conexiones funcionan en tensión o compresión dependiendo de la dirección de la carga actuante (Fig.11, A Y b). El principal criterio de rendimiento. las soldaduras a tope son sus fortaleza. La conexión se destruye en la zona afectada por el calor y se calcula en base a las dimensiones de la sección transversal de la pieza en función de las tensiones que surgen en el material de la pieza.

Arroz. 11. Al cálculo de juntas a tope.

Cálculo de verificación resistencia a la tracción de la costura.

Condición de fuerza:

Dónde , - tensión de tracción calculada y permisible para la costura (Tabla 1); - espesor de la pieza (el grosor de la costura se toma igual al grosor de la pieza); yo w - longitud de la costura.

Cálculo de diseño. El propósito de este cálculo es determinar la longitud de la costura.

Con base en la condición de resistencia básica (1), la longitud de la soldadura a tope bajo la acción de la fuerza de tracción está determinada por la fórmula

Tabla 1. Esfuerzos permitidos para uniones soldadas de piezas con contenido bajo y medio de carbono

Aceros bajo carga estática.

Cálculo de soldaduras en ángulo de juntas traslapadas.

Bajo la acción de una fuerza axial de tracción (o compresión), se considera que las soldaduras en ángulo se cortan a lo largo de la sección transversal. Yo-yo(Fig.12), pasando por la bisectriz ángulo recto.

Arroz. 12. Al cálculo de juntas superpuestas. Costura delantera

Se considera que la tensión peligrosa es la tensión tangencial y se realizan cálculos para el corte (se desprecian las tensiones de flexión). Para soldaduras de filete normales, longitud de bisectriz

Dónde h- longitud de la bisectriz (altura de la costura en la sección peligrosa); A- tramo de la costura (se acepta al menos 3 mm).

Cálculo de verificación. Condición para la resistencia al corte de una costura frontal unilateral:

, (4)

donde , es el esfuerzo cortante calculado y permisible para la costura (ver Tabla 1); yo w - longitud de la costura;

Cálculo de diseño. La longitud de una soldadura de filete frontal unilateral (ver Fig. 12) bajo carga axial está determinada por la fórmula

; (5)

Longitud de la soldadura de filete frontal de doble cara

. (6)

Soldaduras de filete de flanco (ver Fig. 5, b) calculado de acuerdo con la ecuación (6), es decir, similar al caso considerado de calcular una costura frontal de doble cara. En las costuras de los flancos, la carga se distribuye de manera desigual a lo largo de la costura (aumenta en los extremos de la costura), por lo que intentan limitar la longitud de las costuras de los flancos. yo w< (50 ÷ 60)A.

Cálculo de uniones soldadas por puntos.

Para soldar estructuras de láminas de paredes delgadas, se utilizan a menudo. punto uniones soldadas. Se comprueba que dichas conexiones no tengan corte. La condición de fuerza tiene la forma

,

Dónde d– diámetro de los puntos de soldadura;

z– número de puntos de soldadura.

Cálculo costuras en T.

Consideremos los casos más típicos de soldaduras en T por carga, que también pueden ocurrir en combinaciones.

Si la pieza a soldar es redonda (Fig. 13, A) (costura anular circular), luego el cálculo de la costura se realiza por torsión en una sección anular ubicada en un ángulo de 45° con respecto a la base de la costura.

¿Dónde está el momento polar de inercia de la sección de diseño?

R- distancia al tramo de costura más alejado del centro de la fibra.

Si la sección transversal de la soldadura no es circular (Fig. 13, b), entonces todavía se calcula condicionalmente utilizando la ecuación de torsión para varillas redondas. En este caso, se acostumbra ignorar la distorsión de la sección transversal que ocurre con dicho esquema de diseño y la naturaleza no lineal de los diagramas de tensiones:

¿Dónde está el momento polar condicional de inercia de la sección?

Esfuerzo de torsión permitido para el metal de soldadura depositado.

Para el que se muestra en la Fig. 7, b ejemplo:

; .

Arroz. 14

La carga consiste en un momento flector. M = M 0 o M = pl y fuerza de corte R(solo con carga de torque M0 no hay fuerza de corte).

La costura se calcula para flexión y corte, pero no según tensiones normales, sino según tensiones tangenciales en secciones inclinadas en un ángulo de 45° con respecto a la base de la costura. El esfuerzo cortante total es igual a la suma vectorial de los esfuerzos del momento y la fuerza cortante.

EN en este ejemplo

; .

En cualquier caso, para calcular el más complejo soldaduras Primero debes llevar la fuerza y ​​el momento a la costura y distribuirlos proporcionalmente. capacidad de carga(longitud) de todas las secciones simples. Así, cualquier costura compleja se reduce a la suma de los esquemas de cálculo más simples.

Secuencia de cálculos de diseño de uniones soldadas.

1. Seleccione el diseño de soldadura (a tope, en filete), tipo de soldadura y marca de electrodos.

2. Se determinan las tensiones permitidas para la unión soldada (ver Tabla 1).

3. Utilizando las fórmulas (2), (5), (6), se determina la longitud de la costura.

4. Al conectar con costuras combinadas, determine la longitud de las costuras frontales y de los flancos.

5. Dibuje la unión soldada y especifique las dimensiones de las piezas a conectar.

Debido a defectos de soldadura en los extremos de la costura, se acepta una longitud mínima de costura de al menos 30 mm.

En juntas superpuestas (Fig. 5, A) la longitud de superposición se considera mayor que 4 s, Dónde s– espesor mínimo de las piezas soldadas. Longitud de la costura delantera l w no limitado. La longitud de las costuras de los flancos es limitada, ya que a medida que aumenta su longitud, aumenta la distribución desigual de las tensiones a lo largo de la costura (Fig. 5, b) l fl< 60K

Fig.15

Las soldaduras se colocan de manera que se carguen uniformemente en la unión. Al diseñar la conexión de esquinas con refuerzos (Fig.15), las longitudes de las costuras de los flancos se consideran inversamente proporcionales a las distancias al centro de gravedad de la esquina:

Longitud total de las costuras de los flancos

En consecuencia, la longitud de la costura del flanco en el ala adyacente del ángulo

En estructuras sujetas a cargas de vibración alternas, no se recomiendan las juntas superpuestas, ya que crean una concentración de tensiones significativa.

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Una costura frontal es una costura cuando el eje de la costura es perpendicular a las fuerzas actuantes. La costura del flanco se dirige paralela a las fuerzas actuales. La costura oblicua se dirige hacia las fuerzas actuales en algún ángulo. Las costuras combinadas pueden consistir en costuras delanteras y laterales o costuras oblicuas y laterales.  

En este caso, el tipo de diagrama de tensión m a lo largo de la costura del flanco se muestra en la Fig.  

El cálculo de la resistencia de las costuras se realiza a lo largo del plano de corte peligroso, coincidiendo con la bisectriz del ángulo recto. La fórmula de cálculo de la resistencia se compila bajo el supuesto de que las tensiones a lo largo de la soldadura del flanco se distribuyen uniformemente.  

El cálculo de soldaduras de filete combinadas (de flanco y frontales) bajo la influencia de un momento en el plano de la junta (Fig. 1.6) se realiza suponiendo, por simplicidad, que las costuras funcionan de forma independiente y las soldaduras de flanco transmiten solo fuerzas dirigidas a lo largo del costuras. De las condiciones de equilibrio se deduce M Lftj tWj, donde Af 0 7К7ф es el área de la sección peligrosa (de diseño) de una soldadura de flanco; h - distancia entre las costuras de los flancos (ancho de la parte soldada; Wn 0 7Kh2 / 6 - momento de resistencia de la costura frontal.  

Tallas más pequeñas A los tramos de soldaduras de filete Nsh no se les deben asignar menos de los indicados en la tabla. 111 1.1. Las dimensiones más grandes de los tramos de soldadura de filete no deben ser más de 1,26, donde b es el espesor más pequeño de los elementos que se conectan. La longitud más corta de una soldadura de esquina (frontal o de flanco) debe ser de al menos 60 mm y al menos seis veces el tamaño del tramo de costura. La longitud máxima de diseño de una costura de flanco en conexiones que operan bajo fuerza axial no debe exceder los 50 tramos de costura. Si la fuerza transmitida a la costura del flanco se produce a lo largo de toda su longitud, como en las costuras de cintura de las vigas, entonces la longitud de la costura no está limitada. La relación de los tamaños de los tramos de soldadura de filete debe tomarse para las costuras de los flancos 1: 1, y para las costuras frontales, 1: 1 5; en este caso, la pierna más grande debe dirigirse a lo largo de la fuerza percibida por la costura frontal, y la costura debe realizarse con una transición suave al metal base.  

Se recomienda utilizar dimensiones de soldadura que sean mínimamente aceptables para las condiciones de resistencia. La longitud más corta de las costuras de las esquinas (frontales y laterales) debe ser de al menos 60 mm y al menos seis tramos de costura. La longitud máxima de diseño de una costura de flanco en uniones que funcionan con fuerza axial no debe ser más de 50 tramos de costura. Las costuras de conexión de secciones compuestas (por ejemplo, costuras de cintura de vigas) deben ser continuas en toda su longitud. El espesor calculado de las soldaduras a tope se considera igual al espesor más pequeño de las secciones que se van a soldar. Los refuerzos transversales deben soldarse al cordón comprimido y a la pared mediante una costura continua.  

Utilizando la fórmula TQM, también se calculan las uniones soldadas, en últimos años sustituyendo cada vez más a los remachados. En la Fig. II 1.7, y muestra la conexión de dos láminas con una superposición de costuras frontales y laterales. Por lo tanto, para una costura frontal, el área de la sección peligrosa es d - 0 7 k, y para una costura de flanco - 1 - 0 7 k, donde k es el tramo de la costura; en el caso mostrado en la Fig. II 1.7, el tramo de la costura es igual al espesor t de la lámina. Se considera que las tensiones tangenciales están distribuidas uniformemente sobre el área de la sección peligrosa.  

En ellos surgen dos tipos de estrés. A través de la deformación combinada del metal base y del metal depositado se generan tensiones de unión en las soldaduras de flanco. Como se indicó anteriormente, no se tienen en cuenta al determinar la fuerza de la conexión. A lo largo de los planos de contacto del cordón de costura del flanco con cada una de las láminas, así como en el propio cordón, surgen tensiones cortantes, que son las tensiones de trabajo de la unión.  

Las dimensiones de las soldaduras deben asignarse lo más pequeñas posible en función de la alineación o las condiciones tecnológicas. Las dimensiones más pequeñas de las patas de las soldaduras de filete de una sola pasada hM min (Fig. 3.7 6) no deben ser menores que las indicadas en la tabla. 3.1. Las dimensiones más grandes de las patas de las vigas de las esquinas no deben ser más de 1 2 b, donde b es el espesor más pequeño de los elementos conectados. La longitud más corta de una soldadura de esquina (frontal o de flanco) debe ser inferior a 60 mm y no menos de seis veces el tamaño del tramo de la costura. El cálculo más grande es que la primera longitud de la costura del flanco en conexiones que operan bajo fuerza axial no debe ser más de 50 tramos de costura. Si la fuerza transmitida a la costura del flanco se produce en toda su longitud, entonces la longitud de la costura no está limitada. La relación de los tamaños de los tramos de soldadura de filete se debe tomar para las costuras de los flancos 1: 1 y para las costuras frontales 1: 1 5; en este caso, la pierna grande debe dirigirse a lo largo de la fuerza percibida por la costura frontal, y la costura debe realizarse con una transición suave al metal base.  

Utilizando la fórmula T QM también se calculan las uniones soldadas, que en los últimos años han sustituido cada vez más a las uniones remachadas. En la Fig. III.7, y muestra la conexión de dos láminas con superposición de costuras frontales y laterales. Al calcular las soldaduras frontal y de flanco, se supone que la sección peligrosa de la soldadura coincide con el plano que pasa por la bisectriz del ángulo recto DBC (Fig. III. Así, para la soldadura frontal, el área de la peligrosa sección es 6 - 0 7 k, y para una soldadura de flanco - / - 0 7 k, donde k es el tramo de la costura en el caso que se muestra en la Fig. III se considera que las tensiones tangenciales están distribuidas uniformemente sobre el área de; La sección peligrosa.  

Las soldaduras de flanco se dirigen paralelamente a la fuerza (Fig. En las soldaduras de flanco surgen dos tipos de tensiones. Como resultado de la deformación combinada del metal base y el metal depositado, se forman tensiones de unión en las soldaduras de flanco. Como se mencionó anteriormente, no son Se tiene en cuenta al determinar la resistencia de la conexión. A lo largo de los planos de contacto del cordón de soldadura del flanco con cada una de las láminas, así como en el propio rodillo, surgen tensiones cortantes, que son las tensiones de trabajo de la conexión.  

Debido a defectos de soldadura en los extremos de la costura (falta de penetración al principio y cráter al final de la costura), se acepta una longitud mínima de costura de al menos 30 mm. Si es necesario realizar una costura de forma intermitente, el número de secciones individuales (costuras) debe ser mínimo. En juntas superpuestas se toma I 4s, s es el espesor mínimo de las piezas a soldar. La longitud/l de las costuras frontales no está limitada. La longitud / f de las soldaduras de flanco no debe exceder los 60 K (algunos autores recomiendan no más de 30 K) para limitar la distribución desigual de la tensión a lo largo de la soldadura de flanco.  

En el momento del accidente, la grúa estaba inoperativa en el lugar de aterrizaje: el carro estaba instalado en el medio del tramo y la cuchara bajada al suelo. A partir del característico patrón en espiga se determinó que la destrucción comenzó en la zona de la costura del flanco que conecta el cordón inferior con la pared. En la zona de la fractura se encontró una ejecución de mala calidad de las costuras de los flancos.  

Caso 1. Junta a tope cargado con fuerzas axiales. La costura de soldadura (ver Fig. 2.1) funciona en tensión o compresión, independientemente del tipo de preparación del borde.

Condición de resistencia de la costura:

donde F es la carga sobre la junta soldada, N; b - longitud de la costura, mm; s - espesor de las piezas conectadas, mm; a - tensión de diseño de tracción (compresión) en la soldadura, MPa; [ - tensión admisible para la soldadura (MPa), tomada según la tabla. 2.2.

Caso 2. Las soldaduras de filete (cordón) se cargan con fuerzas axiales. Las soldaduras frontales de esquina (ver Fig. 2.4, a) se calculan a lo largo del plano de corte peligroso, coincidiendo con la bisectriz del ángulo recto. Altura de costura estimada (ver Fig. 2.4, b).

donde K es el tamaño del tramo de soldadura de filete, mm; - esfuerzo cortante de cálculo en la soldadura, MPa; - tensión admisible para una soldadura en ángulo (MPa), tomada según la tabla. 2.2.

Las costuras de los flancos de las esquinas (ver Fig. 2.5) se calculan de manera similar.

Si las costuras de los flancos están ubicadas asimétricamente con respecto a la línea de acción de las fuerzas (Fig. 2.8), las fuerzas que surgen en ellas se encuentran de acuerdo con las reglas de la estática:

Arroz. 2.8. Adjuntar un elemento asimétrico

Caso 3. Conexión de enchufe (ver Fig. 2.6)

a) trabajos de corte:

b) obras de separación:

¿Dónde está el número de atascos? - diámetro del tapón, mm.

Caso 4. Cálculo de costuras cargadas perpendicularmente a la junta. 1. La conexión se realiza mediante soldaduras a tope (Fig. 2.9, a):

donde M es el momento flector, ; - momento de resistencia de la soldadura - área de la sección transversal de la soldadura, mm2: .

La influencia de la fuerza cortante generalmente se desprecia de la misma manera que cuando se calculan vigas para flexión.

2. La conexión se realiza mediante soldaduras en ángulo (Fig. 2.9, b). El cálculo se realiza mediante el método convencional, sumando las tensiones de flexión y tensión:

¿Dónde está el momento de resistencia de las costuras en

Arroz. 2.9. Una conexión cargada de fuerza y ​​momento: a - costuras a tope; b - costuras de rodillos (angulares)

sección bisectriz, área de costuras en sección bisectriz,

Caso 5. Cálculo de soldaduras en ángulo cargadas en el plano de unión de las piezas a soldar (Fig. 2.10).

Damos un cálculo utilizando el método de dividir la conexión en componentes. Cálculos utilizando el método del momento polar de inercia y el método del momento axial, ver.

Arroz. 2.10. Conexión de varias costuras, trabajando en flexión.

Se supone que el momento flector M está equilibrado por un par de fuerzas en las costuras horizontales y el momento de pellizco de la costura vertical:

Entonces la condición de fuerza

Caso 6. Cálculo de costuras de juntas puntuales (Fig. 2.11).

Pregunta 5. La influencia de diversos factores sobre las propiedades del acero.

Pregunta 6. Tipos de defectos de la red cristalina y mecanismo de destrucción del acero. Trabajo del acero bajo distribución desigual de tensiones. Trabajo del acero bajo distribución desigual de tensiones.

Pregunta 7. Aleaciones de aluminio y su composición, propiedades y características operativas.

Limitar grupos de estados

Cálculo de estructuras en base a estados límite y comparación con cálculos basados ​​en tensiones admisibles

Pregunta 9. Cargas que actúan sobre la estructura. Tipos de cargas. Cargas estándar y de diseño.

Pregunta 10. Resistencia última de un material. Tensiones estándar y de diseño. Factores de confiabilidad.

Pregunta 11. Tipos de tensiones y su consideración en el cálculo de elementos estructurales. Esfuerzos básicos, adicionales, locales, iniciales. Tipos de tensiones y su consideración a la hora de calcular elementos estructurales.

Pregunta 12. Cálculos de trabajo y resistencia de elementos centralmente tensados ​​y centralmente comprimidos. Trabajo de tracción del acero.

Trabajo de acero en compresión.

Pregunta 13. Trabajo de acero en estado tensional complejo. Teniendo en cuenta estados tensionales complejos en el cálculo de estructuras de acero. Trabajo del acero bajo estado tensional complejo.

Pregunta 14. Trabajo elástico-plástico del acero durante el plegado. Bisagra de plasticidad. Conceptos básicos de cálculo de elementos de flexión. Trabajo elástico-plástico del acero durante el plegado. Bisagra de plasticidad

Pregunta 15. Trabajo de las varillas durante la torsión.

Pregunta 16. Estabilidad de elementos de estructuras metálicas. Pérdida de estabilidad de varillas comprimidas centralmente. Estabilidad de elementos de estructura metálica.

Pérdida de estabilidad de varillas comprimidas centralmente.

Pregunta 17. Pérdida de estabilidad de varillas comprimidas excéntricamente y dobladas por compresión. Pérdida de estabilidad de varillas comprimidas excéntricamente.

Pregunta 18. Pérdida de estabilidad de elementos a flexión.

Pregunta 19. Pérdida de estabilidad local de elementos de estructuras metálicas.

Pregunta 20. Comportamiento del acero bajo cargas repetidas. Resistencia a la fatiga y a las vibraciones.

Pregunta 21. Cálculo de la resistencia de elementos de estructuras de acero teniendo en cuenta la rotura frágil (ensayo de resistencia al frío).

Pregunta 22. Soldadura. Clasificación de soldadura. Estructura de soldadura. Grietas de soldadura. Clase térmica de soldadura.

Pregunta 23. Tipos de uniones y costuras soldadas.

Pregunta 24. Cálculo de soldaduras a tope y en ángulo. Cálculo de soldaduras a tope.

Cálculo de soldaduras en ángulo.

Soldaduras de filete de flanco

Soldaduras de esquina delantera

Pregunta 25. Requisitos estructurales para uniones soldadas.

Pregunta 26. Principales defectos en soldaduras y tipos de control de calidad.

Pregunta 27. Tipos de pernos utilizados en estructuras metálicas. Conexiones atornilladas. Conexiones remachadas. Conexiones atornilladas

Pernos de precisión normales y rugosos

Pernos de alta precisión

Pernos de alta resistencia

Pernos de anclaje

Conexiones de remaches

Pregunta 28. Cálculo de uniones atornilladas sin tensión controlada de los pernos.

Cálculo de pernos y remaches a cortante.

Cálculo de uniones atornilladas y remachadas para trituración.

Cálculo de pernos y remaches en tensión.

Cálculo de pernos de alta resistencia.

Pregunta 29. Cálculo de juntas de fricción en pernos de alta resistencia.

Pregunta 30. Diseño de conexiones atornilladas.

Pregunta 31. Vigas y estructuras de vigas. Tipos de vigas y jaulas de vigas. Vigas y estructuras de vigas.

Jaulas de vigas

Pregunta 32. Plataformas de acero de jaulas de vigas. Fundamentos de cálculo y diseño. Cálculo de vigas laminadas. Jaulas planas de acero para vigas de cubierta

Cálculo de vigas laminadas.

Pregunta 33. Cálculo de vigas compuestas partidas. Disposición de la sección de vigas. Cambiar la sección de una viga a lo largo de su longitud. Comprobación de la resistencia de la viga. Cálculo de vigas compuestas divididas.

Selección preliminar de la sección de la viga.

Diseño de sección de viga

Comprobación de la resistencia de la viga.

Cambiar la sección a lo largo de la viga.

Pregunta 34. Comprobación de la estabilidad general de la viga. Comprobación de la estabilidad local de los cordones y del muro de la viga ante la acción de tensiones normales y tangenciales. Comprobación de la estabilidad general de la viga.

Comprobación de la estabilidad local de la cuerda de viga comprimida

Comprobación de la estabilidad local del alma de la viga.

Pregunta 35. Cálculo de costuras de cintura de vigas compuestas. Cálculo del borde de apoyo. Cálculo de una junta de montaje mediante tornillos de alta resistencia. Cálculo de costuras de cintura.

Cálculo de la nervadura de soporte

Cálculo de una junta de montaje mediante tornillos de alta resistencia.

Pregunta 36. Columnas sólidas comprimidas centralmente. Tipos de secciones. Cálculo y diseño de una varilla de columna maciza. Columnas sólidas Tipos de secciones de barras

Cálculo de la barra de columnas

Pregunta 37. Comprimido centralmente a través de columnas. Tipos de secciones. Tipos de rejas. La influencia de las celosías en la estabilidad de una columna pasante. Columnas pasantes Tipos de secciones y conexiones de ramales de columnas pasantes.

Una varilla de columna pasante con tablones en dos planos.

Una varilla de columna pasante con tirantes en dos planos.

Pregunta 38. Cálculo y diseño de la varilla de una columna pasante comprimida centralmente. Una varilla de columna pasante con tablones en dos planos.

Una varilla de columna pasante con tirantes en dos planos.

Pregunta 39. Cálculo de una celosía sin tirantes (lamas)

Pregunta 40. Diseño y cálculo de la base de columnas sólidas y pasantes comprimidas centralmente. Cálculo de la base de una columna comprimida centralmente.

Pregunta 41. Cabeceras de columnas y uniones entre vigas y columnas. Diseño y cálculo de la altura de columnas continuas y pasantes comprimidas centralmente. Diseño y cálculo de la cabecera de columna.

Pregunta 42. Granjas. Clasificación de explotaciones. Distribución de la granja. Elementos agrícolas. Tipos de secciones de almas ligeras y pesadas.

Clasificación de fincas

Diseño de armadura

Pregunta 43. Cálculo de cerchas. Determinación de cargas. Determinación de fuerzas en almas. Diseñar longitudes de almas. Asegurar la estabilidad general de las cerchas en el sistema de revestimiento. Seleccionar el tipo de sección transversal para barras.

Cálculo de armadura

Determinación de fuerzas en almas.

Longitudes estimadas de almas

Garantizar la estabilidad general de las vigas en el sistema de revestimiento.

Seleccionar un tipo de sección

Pregunta 44. Selección de la sección transversal de almas comprimidas y tensadas. Selección de la sección transversal de los almas para máxima flexibilidad. Requisitos generales para el diseño de cerchas ligeras. Cálculo de nodos de celosía.

Selección de la sección transversal de varillas comprimidas.

Selección de la sección transversal de varillas estiradas.

Selección de secciones transversales de varilla para máxima flexibilidad

Diseño y cálculo de unidades de truss.

Cálculo de soldaduras en ángulo.

Las soldaduras de esquina se ubican en las esquinas formadas por los bordes de los elementos que se conectan. La pierna de costura es del tamaño de la más pequeña de sus piernas.

Soldaduras de filete de flanco

Bajo la influencia de una fuerza longitudinal, trabajan para cortarse. La superficie de corte se ubica aproximadamente a lo largo de la bisectriz de la soldadura de filete y tiene una altura de .

Área de corte calculada de costuras.

Dónde - pierna de diseño de soldadura de filete;

– longitud estimada de la costura (total).

El coeficiente depende de la forma de la costura, la profundidad de penetración y el método de soldadura y se acepta: de 0,7 a 1,15 según las normas de diseño.

Las tensiones en soldaduras de flanco de filete en metal de soldadura se verifican mediante la fórmula

o ;

para límites de fusión de metales:

¿Dónde está la resistencia de diseño de las soldaduras en ángulo al corte a lo largo del metal de soldadura?

– resistencia de cálculo de las soldaduras en ángulo al corte del metal en el límite de fusión;

– longitud total estimada de las costuras;

– coeficientes de profundidad de penetración;

– coeficientes de condiciones de operación de soldadura;

– coeficiente de condiciones de funcionamiento de la conexión de la estructura.

Soldaduras de esquina delantera

norte se encuentran en un estado de tensión más complejo que los de flanco. La fuerza fluye abruptamente a través de la costura de un elemento conectado a otro, las líneas de flujo de fuerza se doblan bruscamente y, por lo tanto, en la costura surgen simultáneamente tensiones debido a la fuerza axial, la flexión y el corte. Las costuras también se destruyen a lo largo de la superficie que corre aproximadamente a lo largo de la bisectriz de la costura. Debido a la complejidad del estado de tensión, las costuras frontales se diseñan convencionalmente para cortarse de acuerdo con el área mínima de corte de las costuras. Las tensiones resultantes se comparan con la resistencia calculada de la soldadura en ángulo, que es la misma para soldaduras en ángulo bajo todos los tipos de influencia de fuerza. Por tanto, la fórmula de cálculo para comprobar las tensiones en las soldaduras de filete frontales es la misma que para las soldaduras de flanco.

Cuando se aplica un momento flector a un elemento rectangular unido con soldaduras de filete, las tensiones en las costuras se determinan de la misma manera que las tensiones condicionales a lo largo de la superficie cortada.

¿Dónde está la longitud estimada de una costura?

Si el elemento tiene una sección transversal no rectangular, entonces el momento de resistencia de la costura W. F en la fórmula está determinado por el contorno de la costura de conexión.

Cuando se aplica una fuerza cortante a un elemento unido con soldaduras de filete, se considera que las tensiones en la superficie de corte están distribuidas uniformemente y la fórmula de verificación de tensiones tiene la forma:

donde es la longitud total calculada de las soldaduras en la conexión.

Cuando varias fuerzas actúan juntas en una unión soldada con soldaduras de filete, las tensiones en las soldaduras de las fuerzas individuales se calculan utilizando las fórmulas anteriores, después de lo cual se determinan las tensiones resultantes. Además, si los esfuerzos cortantes en la misma sección de una soldadura de filete tienen la misma dirección, entonces se suman aritméticamente; Si las tensiones son mutuamente perpendiculares, entonces se determina la resultante de estas tensiones.

Por ejemplo, cuando se aplican simultáneamente a un elemento un momento flector y una fuerza cortante, las tensiones resultantes serán:

Esta circunstancia no debe confundirse con la reducción de tensiones en las soldaduras a tope.

Pregunta 25. Requisitos estructurales para uniones soldadas.

Para garantizar una alta calidad y un funcionamiento confiable de las uniones soldadas, deben cumplir una serie de requisitos dictados por la posibilidad y conveniencia de la soldadura, la posible reducción de las tensiones y deformaciones de la soldadura, el pleno funcionamiento de las soldaduras en varios tipos de uniones, etc. Todos estos requisitos Debe tenerse en cuenta al diseñar estructuras metálicas.

Las costuras deben tener el tramo más pequeño y realizarse estrictamente según cálculo. El tramo de soldadura a tope viene dictado por el espesor de los elementos que se van a conectar y se supone que es igual al menor de ellos (con diferentes espesores).

El tramo más pequeño de las soldaduras de filete es de 4 mm., gradación adicional 5, 6, 7, 8, 10 mm y luego después de 2 mm. soldaduras de filete Los espesores superiores a 20 mm tienen grandes tensiones internas y no se recomienda su uso.

Pierna de soldaduras de filete determinado por cálculo.

El tramo más grande de una soldadura de filete, dependiendo del espesor de los elementos que se van a unir, se puede tomar = 1,2t (t es el espesor más pequeño de los elementos que se van a soldar). Los bordes de los perfiles laminados están redondeados en un lado, por lo que el tramo más grande de la soldadura en ángulo a lo largo de estos bordes se considera ligeramente más pequeño que el espesor del tramo o brida del perfil. El tramo más grande de una soldadura en ángulo a lo largo del ala de esquina puede alcanzar 1,2 t (t es el espesor del ala de esquina).

Cuando se suelda manualmente, se puede realizar una costura con un tramo de hasta 8 mm en una sola pasada. En la sección transversal, las soldaduras de filete deben tener una relación de tramos de soldadura de 1:1. Para reducir las concentraciones de tensiones en estructuras que perciben cargas dinámicas y vibratorias o bajo cargas estáticas, pero que son operadas con una temperatura de diseño inferior a –40°C, así como en cualquier estructura fabricada con aceros de alta resistencia en soldaduras de filete frontales, la relación de patas se toma como 1:1.5, con el cateto más grande debe dirigirse a lo largo de la fuerza percibida por la conexión.

Longitud mínima efectiva la soldadura de filete debe ser al menos y no menos de 40 mm debido a la presencia de falta de penetración al principio y al final de la costura. La longitud máxima estimada de las soldaduras de filete de flanco no debe ser superior a Dado que, de hecho, la tensión en la costura se distribuye de manera desigual a lo largo de su longitud, entonces, con costuras muy largas, sus puntos extremos pueden sufrir una tensión excesiva y la parte media no se incluye completamente en el trabajo.

Esta limitación no se aplica a aquellas costuras de flancos en las que las fuerzas se transmiten a lo largo de toda la costura, por ejemplo, a las costuras de las correas de vigas soldadas.

La longitud estructural de la costura, es decir el largo indicado en los dibujos se toma aproximadamente 10 mm mayor que el largo estimado (determinado por cálculo), ya que el inicio y el final de la costura pueden tener falta de penetración y un cráter, por lo tanto tramos de 5 mm en los extremos de la costura no debe tenerse en cuenta en el cálculo.

Si el diseño utiliza costuras intermitentes, para garantizar un funcionamiento conjunto confiable de los elementos conectados, la distancia entre las secciones de las costuras en el espacio libre no debe ser superior a 15 t en elementos comprimidos y no más de 30 t en elementos estirados y que no funcionan. (t es el espesor más pequeño de los elementos conectados).

El solapamiento en las juntas solapadas debe ser de al menos 5t del elemento más delgado que se une, de lo contrario se pueden formar grietas en las costuras causadas por deformaciones de la soldadura.

Al unir a tope chapas de diferentes espesores, si la diferencia de espesores de acero supera los 4 mm y el tamaño de la repisa no supera 1/8 del espesor de la chapa más fina, la unión se puede realizar sin biselar los bordes. para aceros (para los más resistentes, 2 mm y 1/12, respectivamente).

De lo contrario, para una transición suave de fuerzas en la articulación, unilateral o bilateral bisel Bordes con pendiente no mayor a 1/5.

Evite cruzar soldaduras, colocarlas cerca unas de otras y formar contornos cerrados con costuras.

Se refiere a una operación tecnológica en la que se obtiene una unión permanente debido a la formación de enlaces interatómicos del metal fundido. Esto ocurre cuando las piezas utilizadas se calientan o sufren deformaciones plásticas. El resultado son uniones soldadas que proporcionan una alta resistencia. Para obtener una soldadura de alta calidad, es necesario un cálculo preliminar de las uniones soldadas.

El proceso de soldadura consiste en unir varias partes calentándolos o deformándolos.

Las costuras de tales juntas se dividen en dos grupos:

• trabajadores;
• carpetas.

Los elementos de trabajo están sujetos a cargas debido a influencias mecánicas externas. Cuando falla la costura de trabajo, las uniones soldadas pueden fallar.

Los aglutinantes son necesarios para la unión simultánea de varias partes estructurales que están sujetas a la carga principal. Deformación del metal depositado. cordón de soldadura ocurre junto con el metal de aquellas partes que están unidas por esta costura. Si se destruye la costura de conexión, la conexión permanece en condiciones de funcionamiento, ya que solo las partes metálicas principales soportan toda la carga principal. Los cálculos de resistencia se realizan únicamente para las costuras de trabajo.

Las uniones soldadas son:

• culata;
• superposición;
• barras en T;
• esquina;
• fin

Propiedades positivas de las uniones soldadas:

1. Esto da como resultado una conexión igualmente fuerte. Es decir, cuando las uniones soldadas se realizan correctamente, la estructura no tendrá puntos débiles.
2. Se consume muy poco metal. Rara vez se utilizan almohadillas especiales.
   Es muy conveniente conectar materiales.
3. Aspecto elegante.

Las desventajas incluyen:

1. No siempre es conveniente hacerlo. trabajo de soldadura por falta de espacio. En este caso, atornillar es mucho mejor.
2. Los metales que tienen alta dureza no se pueden soldar. Durante la soldadura, la resistencia de dichos materiales disminuye drásticamente, lo que conlleva una pérdida del efecto de endurecimiento.
3. La costura de soldadura es un concentrador de tensiones. En este sentido, cuando existe una carga dinámica elevada, es mejor utilizar una conexión atornillada o remachada.

Requerimientos de diseño

Cuando se diseñan uniones soldadas, su diseño debe proporcionar un fácil acceso a la conexión de las piezas. Se debe seguir la tecnología de fabricación.
Para reducir la deformación por soldadura, es necesario minimizar el trabajo realizado al ensamblar la estructura. Para hacer esto, use costuras del espesor más pequeño, cuyo cálculo se realizó teniendo en cuenta caracteristicas de diseño. Elementos soldados deben ubicarse a una gran distancia entre sí, no debe aparecer un contorno cerrado creado por ellos.

Al realizar uniones soldadas de vigas no debe haber superposiciones. Si el trabajo se realiza de punta a punta, se utiliza soldadura unilateral, se utilizan almohadillas, que luego se limpian y recortan.

Método de cálculo: parámetros principales.

Las juntas a tope se calculan según un sistema de conteo establecido y estandarizado. El método de cálculo se describe detalladamente en normas especiales.

Figura 1. Fórmula para calcular la compresión central de una junta a tope.

La compresión central, así como el proceso de tracción, está determinada por la fórmula de la Figura 1:

• N es la carga máxima que puede soportar la conexión;
• t – espesor mínimo de las piezas soldadas;
• lw – longitud máxima de toda la soldadura se reduce en 2t;
• Rwy – resistencia determinada de acuerdo con la resistencia a la tracción existente; en lugar de “Rwy” se permite utilizar “Rwu/γu”;
• Ry – la resistencia del material, según el límite elástico, se determina a partir de las tablas;
• Ru – resistencia del metal según resistencia temporal, el valor se toma de tablas especiales;
• γс es el coeficiente del lugar de trabajo y las condiciones correspondientes los valores de este parámetro se indican en tablas estandarizadas.

Ry junto con Ru al soldar metales de diferentes tipos se toma de acuerdo con el valor de resistencia del metal que tiene la resistencia más baja. Básicamente, la resistencia de cálculo está determinada por las características del material de las piezas que se van a conectar. El hecho es que la junta soldada recibe un metal que tiene mayor resistencia que el metal de las juntas soldadas. La junta soldada no está calculada para compresión, porque la resistencia calculada repetirá exactamente el valor de las propias piezas.

Cuando hay tensión en la soldadura, surge una resistencia a la cual el parámetro calculado será menor que el del elemento más pequeño que se está soldando. En este sentido, la costura siempre tiene pendiente, lo que permite conseguir una conexión de igual resistencia. En este caso, la soldadura se realiza en todo el espesor del material.

Método para calcular uniones soldadas de una estructura con soldaduras en ángulo.

Cuando una estructura contiene soldaduras en ángulo que están expuestas a una fuerza dirigida hacia el centro de gravedad, se realiza un cálculo especial relativo a una determinada sección:

• metal de soldadura;
• borde metálico.

Figura 2. Fórmula para calcular una soldadura sobre base metálica.

Normalmente se selecciona el tramo con mayor peligro. Se realiza un cálculo básico para el corte, en base a las fórmulas especificadas en los documentos normalizados. Además, se dan fórmulas para los cálculos, cada uno de los cuales puede realizarse.
Por ejemplo, cuando se realiza un cálculo basado en el metal de soldadura (ubicado en la línea de fusión), se utiliza la fórmula de la Figura 2:

N – la carga más alta que ejerce la máxima presión sobre la conexión;
Βf, junto con βz – coeficientes tomados de la tabla.

βf – 0,7;
βz – 1;
Además, la calidad del acero no importa.

kf – espesor de la costura de soldadura, medido a lo largo de la línea de fusión;
lw – longitud total reducida en 10 mm;
Rwf – resistencia al corte, tomada de las tablas correspondientes;
Rwz – resistencia en la línea de fusión, el valor se determina a partir de la tabla;
с – coeficiente de condiciones de funcionamiento, determinado según datos tabulares;
γwf – 0,85 para una costura cuyo material tiene una resistencia estándar de 4200 kgf/cm²;
γwz – 0,85 para cualquier tipo de acero;
γwf y γwz se toman de tablas regulatorias especiales.

Estos valores deben tenerse en cuenta a la hora de realizar los cálculos.

A veces, las uniones soldadas se realizan mediante soldadura de flanco.

Los cálculos se pueden realizar según material de soldadura o mediante línea de conexión. Las soldaduras de filete que están sujetas a una carga a 90 grados de la soldadura se calculan en función de la sección. Para realizar operaciones matemáticas se utilizan varias fórmulas.

En cuanto al material de costura: Fórmula 3 en la Figura 3.

Figura 3, 4. Fórmulas para calcular el material de soldadura y la línea de fusión.

Basado en la línea de fusión: Fórmula 3 en la Figura 4.

• Wf – valor del momento de resistencia;
• Wz es un momento similar, tomado con respecto al material.

Tenga en cuenta que las juntas que tienen elementos de esquina sujetos a una carga dirigida a la ubicación de las costuras se calculan en función de la sección. El cálculo se realiza mediante las fórmulas adecuadas.

Presión sobre el material: fórmula 5 en la Figura 5.

Figura 5, 6. Fórmulas para calcular la presión sobre el material y la carga en la línea de fusión.

Carga de línea de fusión: Fórmula 6 en la Figura 6.

• Jfx junto con Jfy – el valor del momento de inercia, la sección calculada relacionada con la ubicación del eje principal;
• Jzx junto con Jzy es un momento de inercia similar tomado con respecto a la línea de fusión.

En este caso, las coordenadas de la costura serán los valores “x” horizontal y “y” vertical. Además se determina el valor del punto más alejado de la soldadura existente. La distancia se mide según la ubicación del centro de gravedad. Se toma la mayor distancia del eje principal de una sección determinada.

De las tablas correspondientes se determina lo siguiente:

Momento de inercia;
momento de resistencia.

Se toma como base la sección enrollada. Cuando la sección no está estandarizada, el momento debe calcularse empíricamente. La forma más sencilla puede ser calcular la sección en un programa de diseño especial "SCAD", que se puede encontrar fácilmente en Internet.

La mayoría de estos cálculos los realizan profesionales, así que no dude en hacerles preguntas sobre cualquier cosa que no comprenda. ¡Buena suerte!