Допускаемое напряжение всегда ниже предела упругости данного материала. Отношение предела прочности о, к допускаемому напряжению R называется запасом прочности, т. е.

Для строительных сварных конструкций из мало- и среднеугле-родистых сталей запас прочности принимается обычно трех-четырех-кратным.

При расчете на прочность стыковых швов пользуются формулой

N = R-S.l,

где - действующее усилие, кгс;

R - допускаемое напряжение на растяжение в шве, кгс/см;

S - толщина металла в расчетном сечении, см;

I - длина шва, см. Например, имеш: R = 1300 кгс/см; S = I сж; / = 20 см; такой шов может безопасно работать при наибольшем усилии на него, равном:

= 1300.1.20 = 26ООО кг, или 26 т.

Прочность лобовых валиковых швов можно рассчитать по формуле

N = 0,7.h.Ri.l,

где h - высота катета шва, см;

/?1 - допускаемое напряжение на срезывание в шве, кгсТсм; I - длина шва, см.

Прочность фланговых валиковых швов рассчитывается по формуле

N = 2.0.7.А.

Таблица 16

Механические свойства наплавленного металла

* До 25-30 кгс-м/см для покрытия УОНИ-13/55.

На рис. 53 показаны схемы обозначений швов при расчете их на прочность по приведенным выше формулам.

Пример. Рассчитать валиковыи фланговый шов. Действующее усилие N = 10000 кгс; каТет шва h - 0,8 см; принимая допускаемое напряжение на срезывание для стали R =1100 кгс/см, определяем по формуле необходимую длину шва, равную:

10000

2.0,7./!./?, 2-0,7.0,8.1100 = 8,1 СМ, или 81 мм.

В табл.16 приводятся значения механических свойств наплавленного металла, получаемых при различных способах сварки малоуглеродистой стали.

щсгои стали. п сг.

R Tflfin 17 71ЯИЫ nnnv- Схемы обозначении при расчете ь таол. 1/ даны дону- шр . прочность:

скаемые напряжения в сталь-

ных сварных строительных

конструкциях.

прочность:

стыкового, б - валикового лобового, в - валикового флангового

Таблица 17

Допускаемые напряжения в стальных сварных строительных конструкциях

Примечание. I - при учете только основных нагрузок, II - при учете как основных так и дополнительных нагрузок (например от ветра).

§ 3. Тепловые (термические) деформации и напряжения

Деформации и напряжения, возникающие от неравномерного нагревания и охлаждения изделия, называются тепловыми или термическими. Как известно, при нагревании все металлы расширяются, а при охлаждении-сжимаются. Незакрепленный кусок металла, будучи нагрет и затем охлажден до первоначальной температуры, примет те же размеры, которые он имел до нагревания.

Величина расширения металла зависит от температуры его нагрева и коэффициента линейного расширения. Коэффициентом линейного расширения называется величина в миллиметрах, на которую удлиняется металлический стержень длиной в 1 м при нагревании его на 1°. Коэффициенты линейного расширения различных металлов следукщие:

Малоуглеродистой стали......... 0,0115

Чугуна серого литейного......... 0,011

Меди.................. 0,0162

Латуни................. 0,01

Бронзы................. 0,017

Нержавеющей стали........... 0,0185

Алюминия................ 0,0238

Чем больше коэффициент линейного расширения и выше температура нагрева, тем большую деформацию будет испытывать металл при нагревании и охлаждении.

Зная коэффициент линейного расширения и температуру нагрева, можно определить изменение длины стержня при нагревании по формуле

1, = 1,(1-{-at),

где If - длина стержня при температуре t, м;

/о - длина стержня при начальной температуре, м; а - коэффициент линейного расширения, мм/м град; t - температура нагрева, град.

Если закрепить концы стержня так, что он не сможет свободно изменять свою длину, то термические деформации стержня вызовут в нем термические напряжения, соответствующие по величине этим деформациям. Допустим, что стержень 1, длина которого равна заштрихованной части (рис. 54), закреплен в абсолютно жесткой рамке 2. Нагревание стержня вызвало бы его удлинение на длину АБ, если бы стержень мог свободно расширяться в рамке. Так как стержень не может свободно удлиняться, то он начнет оказывать на рамку давление изнутри. Рамка в свою очередь как бы сжимает стержень с концов, вызывая в нем напряжения сжатия. Нагретый стержень, длина которого должна остаться без изменения, получит пластическую деформацию.