Рассматривается вариант прикрепления одной трубы к другой под некоторым углом (см. рис. 1) по методике, приведенной в Рекомендациях по проектированию стальных конструкций с применением круглых труб.
Особенностью расчета является то, что сварные швы, входящие в состав рассматриваемлого соединения рассматриваются как угловые и как стыковые в зависимости от взаимного положения прикрепляемой трубы и образующей другой трубы. Кроме того, в каждом из этих видов швов следует выделять носковую и пяточную части (соединение похоже на конфигурацию стопы человека, см. рис. 1). Под 'носковой' и 'пяточной' частями сварного шва в соединении двух труб подразумеваются участки сварного шва, приходящиеся каждый на половину сечения прикрепляемой трубы и расположенные соответственно со стороны тупого и острого углов пересечения осей труб.
1. Определяем расчетное сопротивление угловых и стыковых швов, входящих в состав соединения:
Для определения расчетного сопротивления стыкового шва можно полагаться на таблицу 1, либо принимать значение расчетного сопротивления по СП 16.13330.2017. При этом расчетные сопротивления сварных соединений встык применительно к трубчатым элементам соответствуют соединениям труб встык или впритык, выполненным на подкладном кольце. Для соединений труб встык, выполняемых без подкладного кольца, расчетные сопротивления снижаются умножением на коэффициент 0,75, а для соединений впритык - на коэффициент 0,85
Для определения расчетного сопротивления углового шва можно полагаться на таблицу 1 (см. соответствующую строку таблицы).
Табл. 1 - Расчетные сопротивления сварных соединений RСВ
2. Определяем коэффициент условий работы m, учитывающий неравномерность распределения продольного усилия по периметру прикрепляемой трубы и принимаемый равным:
m = 1 - для прикреплений трубы к другим трубчатым деталям с толщиной стенки более 2δ (δ - толщина стенки прикрепляемой трубы), или к поперечным листовым деталям (фланцам), имеющим с противоположной стороны соосное прикрепление другой трубы или круглой центрирующей прокладки,
m = 0,85 - в остальных случаях
3. Определяем толщину углового шва hШ, принимаемую равной катету вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника
4. Определяем коэффициент носковой части шва kН по графику на рис. 2 в зависимости от отношения диаметров труб, где d - диаметр прикрепляемой трубы, и угла прикрепления α.
5. Определяем полную длину носковой части шва LН по формуле:
5. Определяем коэффициент пяточной части шва kП по графику на рис. 3 в зависимости от отношения диаметров труб, где d - диаметр прикрепляемой трубы, и угла прикрепления α.
6. Определяем полную длину пяточной части шва LП по формуле:
7. Определяем коэффициент носковой части углового шва kНУ по графику на рис. 4 в зависимости от отношения диаметров труб, где d - диаметр прикрепляемой трубы, и угла прикрепления α. График применяется при газовой резке труб без скоса кромки.
Тот же коэффициент носковой части углового шва kНУ при газовой резке труб со скосом кромки определяется по графику на рис. 4а.
8. Определяем коэффициент пяточной части углового шва kПУ по графику на рис. 5 в зависимости от отношения диаметров труб, где d - диаметр прикрепляемой трубы, и угла прикрепления α. График применяется при газовой резке труб без скоса кромки.
Тот же коэффициент пяточной части углового шва kПУ при газовой резке труб со скосом кромки определяется по графику на рис. 5а.
9. Определяем длины угловых и стыковых швов пяточной и носковой частей шва по формулам:
Для более точного (аналитического) определения длин углового шва, а также в случае резки труб фрезой или электроконтактным способом следует применять формулу для определения углов раскрытия шва Ѳ для различных участков шва и строить эпюру этого угла. На практике этот способ достаточно трудоемок, и может не использоваться. Он приведен в раскрывающемся спойлере ниже.
Рассматривается узел прикрепления трубы, приведенный на рис. 6, и строится эпюра углов раскрытия шва Ѳ, который вычисляется по формуле:
Переменные, участвующие в формуле, приведены на рис. 6.
В качестве участков угловых швов следует рассматривать:
а) при газовой резке труб без скоса кромки (рис. 6 в) - участки, для которых угол раскрытия шва Ѳ составляет менее 30° или более 60°,
б) при резке труб со скосом кромки под постоянным или переменным углом (рис. 6 г,д) - участки, для которых угол раскрытия шва Ѳ составляет менее -15° или более 60°,
в) при резке труб фрезой или электроконтактным способом без последующей разделки кромок (рис. 6 е), а также в случае соединения с пропуском примыкающего элемента через отверстие в поясе (рис. 6 ж) - всю длину шва,
г) при пересечении элементов решетки между собой, если рассматривается прикрепление "пропускаемого" элемента решетки (см.рис. 7 а) - длину участка взаимного пересечения элементов решетки.
Остальные участки сварного шва надлежит рассматривать как стыковые (тавровые) швы.
10. Определяем долю усилия, которое воспринимает носковая часть шва, по формуле:
11. Определяем долю усилия, которое воспринимает пяточная часть шва, по формуле:
Табл. 2 - Коэффициент β
12. Сравниваем действующее усилие в прикрепляемой трубе N с усилиями, воспринимаемыми носковой и пяточной частями шва, в соответствии со следующими неравенствами:
Закрыть