2.3.2. Стыковые соединения

Стыковые соединения могут воспринимать произвольно направленные внешние силы и изгибающие моменты так же, как и соединяемые элементы. При совместном действии изгибающего момента (М), в плоскости стыка соединяемых элементов и растягивающей (сжимающей) силы (F), условие прочности стыкового шва имеет вид:

,                (2.1)

где М – изгибающий момент, Н·мм;  – осевой момент сопротивления расчетного сечения шва относительно нейтральной оси , мм3; F – растягивающая (сжимающая) сила, Н;  – площадь расчетного сечения шва, мм2;  – толщина соединяемых элементов, мм; l – длина шва, мм (длина шва равна ширине  соединяемых элементов);  – допускаемое напряжение в сварном шве, МПа.

Рис. 2.6. К определению момента сопротивления

Осевой момент сопротивления прямоугольного сечения определяется по формуле:

.                         (2.2)

Формула (2.2) справедлива для случая, когда  меньшая сторона сечения шва (δ) параллельна нейтральной оси  (рис.


2.6, а). Если нейтральной оси  будет параллельна большая сторона сечения шва l (рис. 2.6, б), то момент сопротивления будет определяться по формуле:

.

При действии на соединение только силы или момента в условии прочности (2.1) будет отсутствовать соответствующее слагаемое нормального напряжения .

Отношение  к допускаемому напряжению на растяжение для основного металла соединяемого элемента  называется коэффициентом прочности сварного соединения:

.

Рис. 2.7. Косой стыковой шов

Значение коэффициента φ лежит в пределах 0,9…1,0, т.е. стыковое соединение почти равнопрочно с соединяемыми элементами. В случаях, когда требуется повысить прочность соединения, применяют косые швы (рис. 2.7). Расчет косого шва выполняют по формуле (2.1), в которой принимают . Длина шва принимается равной ширине соединяемых элементов, т.е. .