Слоистое разрушение по СП 16: когда нужен прокат категории Z35

Слоистое разрушение — расслоение проката по толщине под действием растягивающих напряжений, направленных поперёк листа. Металл, работающий в плоскости листа, такое расслоение не вызывает: причина в направлении усилия относительно прокатки. СП 16.13330 задаёт условие риска, расчёт по формуле (174) и порядок назначения категории сплошности по ГОСТ 28870.

Для сварных узлов это критично: тавровое соединение или приварка встык передаёт усилие в направлении толщины листа, а именно там прокат имеет наименьшую пластичность и наибольшую загрязнённость неметаллическими включениями.

Когда возникает риск

Условие риска по п. 13.3 СП 16 проверяется по трём признакам:

Признак	Порог
Толщина элемента, работающего в направлении Z	более 40 мм
Угловые соединения	от 25 мм
Марка стали	выше С245

Совпадение любого признака означает, что расчёт по п. 13.4 обязателен. Порог по толщине связан с развитием зоны расслоения: при больших толщинах она успевает развиться раньше, чем соединение разрушится по полезному сечению.

Как считается

Состав прочности по п. 13.4, формула (174):

Ψ_зр = Ψ_зф + Ψ_зт + Ψ_зш + Ψ_зж + Ψ_зс ≤ Ψ_зн

Каждое слагаемое — вклад своего фактора, все в процентах:

Обозначение	Фактор	Как определяется
Ψ_зф	Форма соединения	Табл. 37: от −25 до 0 в зависимости от типа соединения и направления усилия
Ψ_зт	Толщина проката в направлении Z	0,2·S, где S — толщина листа, работающего в направлении Z
Ψ_зш	Катет углового шва	0,3·a
Ψ_зж	Жёсткость закрепления	+5 при жёстком закреплении, +3 при средней жёсткости
Ψ_зс	Технология сварки	Поправка по табл. 37, при неподтверждённой технологии — 0
Ψ_зн	Нормируемый предел	15 % для Z15, 25 % для Z25, 35 % для Z35

Правая часть задаёт требование к металлу — категорию сплошности проката.

Пример расчёта

Дано: тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, лист S = 30 мм, работающий в направлении Z, катет a = 10 мм, закрепление жёсткое, технология сварки не подтверждена документами.

Слагаемое	Значение	Откуда
Ψ_зф	0	табл. 37, консервативное толкование формы
Ψ_зт	+6,0 %	0,2 · 30
Ψ_зш	+3,0 %	0,3 · 10
Ψ_зж	+5,0 %	жёсткое закрепление
Ψ_зс	0	технология не подтверждена
Ψ_зр	14,0 %

Условие выполняется для Z15 (14,0 ≤ 15), но запас всего 1 процентный пункт. Одна перемена толкования формы соединения по табл. 37 — и расчёт выходит за Z15. Поэтому вывод здесь держится не на арифметике, а на том, как обоснован каждый вклад:

• Ψ_зс принимается по фактической технологии; подтверждённая технология снижает вклад, неподтверждённая оставляет худшее значение;
• Ψ_зж зависит от узла: жёсткое закрепление даёт +5 вместо +3;
• форма соединения по табл. 37 толкуется по фактическому типу соединения.

Если те же данные смотреть при средней жёсткости закрепления, Ψ_зр = 12,0 %, и вывод меняется на «проходит с запасом». Расхождение в 2 процентных пункта — цена одного допущения.

Категория назначается и по расчёту, и независимо от него

Это главное, что стоит помнить о пп. 13.4–13.5. Даже если расчёт даёт 14 %, минимальная категория по п. 13.5 назначается отдельно:

Случай	Требование п. 13.5
Усилие направлено нормально к поверхности листа	Z35
Повышенный уровень ответственности (КС-3 по ГОСТ 27751)	Z35
Остальные случаи	Z25

То есть расчёт по формуле (174) не заменяет назначение: он может показать, что Z15 недостаточно, но не может снизить минимум, требуемый п. 13.5.

Что делать по шагам

1. Пройти условие риска п. 13.3: толщины, тип соединения, марка стали.
2. Собрать вклады по табл. 37 и посчитать Ψ_зр по формуле (174).
3. Проверить минимальную категорию по п. 13.5 — независимо от результата расчёта.
4. Затребовать у поставщика подтверждение ψ_z по п. 13.4 и категории сплошности по ГОСТ 28870.
5. Если Ψ_зр близок к пределу, уменьшать вклады металлом и геометрией: катет шва снижает Ψ_зш, толщина — Ψ_зт. Смена формы соединения влияет через Ψ_зф.

Снижение Ψ_зр вдвое за счёт статического сжатия по толщине допустимо только при соответствующем характере нагрузки. При знакопеременной работе запас не применяется, а при динамике по толщине вклад, наоборот, увеличивается.