Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения

13.1 При проектировании стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения, возникающую вследствие неблагоприятного влияния сочетания следующих факторов:

пониженной температуры, при которой сталь в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние;

действия подвижных, динамических и вибрационных нагрузок;

высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединения, а также остаточных напряжений;

резких концентраторов напряжений, ориентированных поперек направления действия растягивающих напряжений.

13.2 Для предотвращения хрупкого разрушения конструкций следует: выбирать сталь согласно требованиям 5.2 и таблицам В.1, В.2, В.3 приложения В;

по возможности избегать расположения сварных швов в зонах действия растягивающих напряжений, превышающих 0,4 R_y;

принимать меры по снижению неблагоприятного влияния концентрации напряжений и наклепа, вызванных конструктивным решением или возникающих при различных технологических операциях (правка, гибка, гильотинная резка, продавливание отверстий и т.п.);

избегать пересечений сварных швов;

для сварных стыковых соединений применять выводные планки и физические методы контроля качества швов;

учитывать, что конструкции со сплошной стенкой имеют меньше концентраторов напряжений, чем решетчатые;

в стыках элементов, перекрываемых накладками, фланговые швы не доводить до оси стыка не менее чем на 25 мм с каждой стороны;

применять возможно меньшие толщины элементов сечения (особенно при гильотинной резке кромок и продавливании отверстий);

фасонки связей, вспомогательных и других второстепенных элементов крепить к растянутым элементам конструкций по возможности на болтах.

13.3 При применении в сварных соединениях проката толщиной s ≥ 25 мм из низколегированных сталей в крестообразных, тавровых и угловых соединениях, а также у сварных швов с полным проплавлением, один из элементов в которых испытывает растягивающие напряжения по толщине листа, возникает риск появления слоистого разрушения (дефекта в прокате, образующегося под действием сварки, в виде слоистых трещин, параллельных плоскости проката).

Такой дефект обычно обнаруживается при ультразвуковом контроле качества швов.

Возникновение слоистого разрушения существенно зависит от формы соединений и расположения сварных швов, от размера шва, толщины свариваемых элементов, степени жесткости соединения и технологии сварки.

13.4 Склонность проката к слоистым разрушениям следует определять при испытаниях на растяжение в соответствии с ГОСТ 28870 по величине относительного сужения ψ_z на образцах, ось которых нормальна поверхности проката.

13.5 Исключить возможность слоистого разрушения можно при соблюдении условия

ψ_zp ≤ ψ_zн,

где ψ_zp - суммарный фактор риска;

ψ_zн - нормируемое значение фактора риска для проката в соответствии с ГОСТ 28870:

ψ_zн = 15, ψ_zн = 25, ψ_zн = 35 соответственно для групп качества проката Z15, Z25, Z35.

Расчетное значение ψ_zp следует определять по формуле

(174)

где ψ_zф - форма соединения и расположение сварных швов;

ψ_zт - толщина свариваемого проката;

ψ_zш - катет шва;

ψ_zж - степень жесткости соединения;

ψ_zс - влияние технологии сварки (суммарный фактор от количества проходов, последовательности наложения швов и подогрева).

Значения ψ_zф, ψ_zт, ψ_zш, ψ_zж, ψ_zс представлены в таблице 37.

Расчетное значение ψ_zp может быть уменьшено на 50 % в случае работы материала на статическое сжатие по толщине и увеличено на 10 % - в случае действия по толщине динамических или вибрационных нагрузок.

Таблица 37

Характеристики сварных соединений	Факторы риска
Форма соединения и расположение сварного шва, ψ zф
Соединение без напряжений в направлении Z	ψ zф = - 25
Угловое соединение с симметрично расположенным швом	ψ zф = -10
Соединение с промежуточным наплавленным слоем	ψ zф = - 5
Обычное тавровое соединение с угловыми швами	ψ zф = 0
Тавровое соединение с угловыми швами с полным или частичным проваром	ψ zф = + 3
Соединение с угловыми швами, расположенными вблизи свободного торца листа	ψ zф = + 5
Угловые соединения с полным проваром	ψ zф = + 8
Толщина листа S, мм, работающего в Z направлении, ψ zт	ψ zт = 0,2 S
Величина катета углового шва а, мм, ψ zш
	ψ zш = 0,3 а
Степень жесткости соединения ψ zж
Низкая - возможна свободная усадка	ψ zж = 0
Средняя - частично возможны усадка шва и деформация конструкции	ψ zж = + 3
Высокая - жесткое закрепление без усадки шва	ψ zж = + 5
Технология сварки ψ zс
Количество проходов	Один	ψ zс = 0
Несколько	ψ zс = - 2
Последовательность наложения швов	Попеременно с одной и с другой стороны соединения	ψ zс = - 2
Вначале с одной, затем с другой стороны соединения	ψ zс = 0
подогрев	Без подогрева	ψ zс = 0
С подогревом	ψ zс = - 8