Свариваемые кромки стыковых швов нельзя совместить в од­ной плоскости идеально. Обычно допускается смещение кромок на 10% от толщины листа. В этом случае, если толщину листа обо­значить t, то эксцентриситет е приложения нагрузки на шов со­ставит: е = t/10 (рис. 1.18).

При расчетных напряжениях ст0 погонная сила на шов будет N = CT0t, а изгибающий момент M = Ne = a0t2/10. Максимальные напряжения на поверхности шва с учетом изгиба составят:

(t' t/10)

-1,6 'СТ0.

W “° ^ ' t2 /6

Таким образом, даже допустимое нормами смещение кромок может повысить расчетные напряжения на 60%.

Мне известны только два случая достаточно крупных исследо­ваний реального напряженного состояния сварных конструкций.

ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

Первый относится к строительным металлоконструкциям промыш­ленных зданий. После Великой Отечественной войны многие зда­ния были частично разрушены, многие сильно поржавели. Кроме того, из побежденной Германии в СССР массово ввозились стан­ки и тяжелое оборудование, их установка часто требовала увели­чения расчетной нагрузки на металлоконструкции промышлен­ных зданий. Все эти причины потребовали детального обследова­ния существующих металлоконструкций и их действительного напряженного состояния.

Результаты этих работ опубликованы в монографии «Реаль­ная работа металлических конструкций». Основной вывод из этих исследований — реальное напряженное состояние металлоконст­рукций промышленных зданий имеет мало общего с их расчет­ным напряженным состоянием.

Вторая попытка примерно в те же годы была сделана в судо­строении. Путем разрезки старого корпуса судна с наклеенными на него тензодатчиками определяли реальное напряженное состоя­ние металла в различных местах. Результаты получились столь неожиданными, что они подрывали всю философию расчетов кор­пусов судов на прочность по допускаемым напряжениям. Отчет засекретили, чтобы с ним никто не знакомился.

Напомню, что реальное напряженное состояние сварной кон­струкции включает помимо расчетных напряжений от полезной нагрузки дополнительные, уравновешенные в пределах конструк­ции собственные напряжения, которые являются суммой следую­щих напряжений:

■ сварочных продольных и поперечных напряжений;

■ реактивных напряжений, вызванных закреплением деталей при их сварке;

■ напряжений от местных моментов, появляющихся в результа­те угловых деформаций швов или смещений кромок;

■ дополнительных напряжений от конструктивных концентра­торов (отверстия, люки, патрубки сосудов, резкое изменение ширины или толщины деталей, выступы и т. п.);

■ дополнительных напряжений от их концентрации у дефектов сварных швов или дефектов поверхности листов (поры, непро - вары, царапины, вмятины и т. п.);

■ температурных напряжений.

Этот список можно дополнить.

В обычной сварной конструкции собственные напряжения су­щественно превышают расчетные. Поэтому уже в начальной ста­дии нагружения сумма напряжений от расчетной нагрузки и соб­
ственных напряжений в наиболее нагруженных точках превыша­ет предел текучести стали. В этих точках возникают пластические деформации. Если материал в этих точках не способен пластиче­ски деформироваться, инициируется разрушение конструкции при низком уровне напряжений.