РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ С УЧЕТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯХРУПКОМУ РАЗРУШЕНИЮ

1. Расчет выполняется для конструкций,возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂, II₈ и II₁₀ по классификации ГОСТ16350-80.

2. Расчет производится для наиболее нагруженныхузлов конструкций с целью обеспечения их сопротивления хрупким и квазихрупкимразрушениям. В результате расчета устанавливается соответствия между:

- принятыми конструктивными решениями,характеризуемыми коэффициентами концентрации напряжений и упругопластическихдеформаций;

- требованиями к характеристикам сопротивленияконструкционных материалов хрупкому разрушению;

- требованиями неразрушающего контроля качества,которые нормируют размеры допускаемых дефектов (несплошностей) в сварных швах иосновном металле узлов.

3. Оценка предельной деформационной способностирассчитываемых зон узлового соединения производится для наиболее опасногослучая, при котором трещиноподобный дефект сварного шва А по черт. 1 или основного металла Б, В, Г по черт.1 расположен перпендикулярноупругопластическим деформациям, развивающимся в зонах концентрации напряжений идеформаций, обусловленных конструкционными особенностями узла.

4. Сопротивление хрупкому разрушениюобеспечивается при выполнении одного из следующих условий:

t_к £ t_э - 10 °C, (1)

d_I £ d_c, (2)

где d_c - критическоераскрытие в вершине трещины, м;

d_I -расчетное раскрытие в вершине трещины, м;

t_к - критическая температура,определяемая по доле вязкой составляющей в изломах образцов, в °С;

t_э - расчетная температура эксплуатацииустанавливается: минус 20 °С для климатических районов I₁, I₂, II₂, II₃, II₄, II₅ и 0 °С для районовII₆, II₈, II₁₀ по ГОСТ16350-80.

5. Для расчетного сечения с дефектом значения d_Iрассчитываются по формуле:

. (3)

Значения определяются:

для случаев А и Г

; (4)

для случая В

, (5)

где s_P(P,M) - максимальные номинальные напряжения в раскосе, определяемые отдельноот растягивающих усилий и изгибающих моментов;

s_n -максимальные растягивающие номинальные напряжения в поясе (при s_n < 0 врасчете принимается s_n = 0);

K_S(P,M) - коэффициент концентрации напряжений в поясе от растягивающихусилий и изгибающих моментов;

K¢_S(P,M) - коэффициент концентрации напряжений в раскосе, вычисляемый поформуле:

K¢_S(P,M) = 1 + 0,63 K_S(P,M). (6)

ДляТУ и КТ - соединений величина К_S(P) в случае действия осевой нагрузки вычисляется по формулам:

- для седловидной части соединения со стороны пояса:

; (7)

- для вершинной части соединения со стороны пояса

. (8)

Формулы для определения K_S(M) в случае изгибающих моментов:

, (9)

- изгибающий момент вплоскости узла,

. (10)

В формулах (7 - 11) приняты следующие условныеобозначения:

g =D/2T; t = t/T; b = d/D;

D - диаметр пояса;

T - толщинастенки пояса;

d - диаметрраскоса;

t - толщинастенки раскоса;

q_A - острыйугол между поясом и раскосом А, на осевое усилие, в котором (Р_A) ведетсярасчет узла;

q_B - уголмежду поясом и раскосом В (смежным с раскосом А), в котором действует усилие Р_B;

b -расстояние между подножьями двух смежных раскосов;

К_ш - катетуглового сварного шва.

Черт. 1

,

,

где m - коэффициентзапаса по размеру дефекта, принимаемый равным 2;

a - максимальная глубина дефекта,принимаемая в соответствии со СНиП III-18-75 10 % толщинысвариваемого пояса Т, но не свыше 3 мм;

- расчетный размер дефекта, в качестве которого принимаетсяглубина поверхностной полуэллиптической трещины с соотношением полуосей, равным0,2;

y - функция относительной глубинырасчетного дефекта;

n - показатель степенидеформационного упрочнения при степенной аппроксимации диаграммы деформированияs = Aeⁿ. Для сталей с R_y < 400 МПа nпринимается равным 0,3.

6. Для дефектов типа расслоений (случай Б черт. 1) значения d_I(z)рассчитываются по формуле

, (11)

S - площадь несплошности листовогопроката, допускаемая техническими условиями на стали для узловых соединений;

- напряжения,вычисляемые по (4).

7. На основании выполненного расчета устанавливаются требования ккачеству основного металла и сварных соединений.

8. Требуемые расчетные значения t_к обеспечиваются величиной вязкой составляющей в изломе (F_b ³ 75 %) образцов тип 11 ГОСТ 9454-78 и тип 9 ГОСТ 6996-66, испытываемых на ударный изгиб при температуре t_э.

9. Требуемые значения d_с и d_с(z) обеспечиваются гарантированными значениями ударной вязкости a_н основного металла и сварных соединений, определяемойэкспериментально на образцах указанных в п. 8. При этом значения ударной вязкости

a_н ³ 20d_с×R_y, a_н(2) ³ 20d_с(z)×R_y.

10. Если по технико-экономическимпоказателям требования к качеству материала, определяемые по п. 8, 9 не могут быть приняты, следует уточнять значения t_к, d_с и d_с(z) для реальных толщин конструктивных элементовпо результатам прямого определения данных характеристик в соответствии с ГОСТ25506-85 при температурах на 10 °С ниже t_э.

11. Если требования п.п. 8- 10 соблюдаются, сопротивлениехрупкому разрушению узлов обеспечивается. В противном случае повышение сопротивленияхрупкому разрушению достигается изменением конструктивно-технологическихрешений.

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Рекомендуемое