Основы учёта податливости связей.

СМ. БИЛЕТ 15.

 

 

Соединения на нагелях.

 

Расстояния вдоль волокон между нагелями S₁ устанавливается нормами в зависимости от вида напряженного состояния в соединениях. Они больше для гвоздевых стыков в которых возникают раскалывающие напряжения и меньше для болтовых, работающих только на скалывание.

Для болтов: S₁≥7d₁, где d₁- диаметр болта.

Для гвоздей: S₁≥ (15…25)d_гв.

Во избежание раскалывания допускается забивание гвоздей в доски толщиной не менее 4 диаметров гвоздя.

Расстояние S₂ и S₃ – так же регламентировано и составляет от 3 до 4 диаметров нагеля.

Работа и расчет нагельного соединения.

Древесина в нагельных гнездах работает на смятие, а сами нагели на изгиб. Крайние элементы сминают одним срезом нагеля, средние элементы двумя срезами, поэтому расчеты производят отдельно. Расчетная несущая способность одного среза нагеля вычисляют по формуле:

; 0,8 и 0,5 – осредненное расчетное сопротивление древесины смятию в кН/см².

На изгиб нагели рассчитывают по формулам:

Все эти формулы справедливы когда усилия действуют вдоль волокон древесины, если же направление усилий и волокон не совпадают для всех соединений (нагельных) кроме гвоздевых, несущую способность умножают на к_α на смятие и на в расчетах на изгиб. Гвоздевые соединения работают один по всем направлениям поскольку гвозди обмяли древесину при разбивке, уплотнив ее в направлении поперек волокон.

 

 

18. Соединения на гвоздях.

19. Лобовые врубки с одним зубом, конструирование, расчет.

Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохра­нилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняют не топором, а электро- или мотопилой, цепнодолбежником и т. п.

Основной областью применения врубок являются уз­ловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхне­го пояса к растянутому нижнему поясу.

Соединяемые врубкой элементы деревянных конст­рукций должны быть скреплены вспомогательны­ми связями — болтами, хомутами, скобами и т. п., кото­рые следует рассчитывать в основном на монтажные на­грузки. Лобовая врубка может утратить несущую способ­ность при достижении одного из трех предельных состо­яний: 1) по смятию площадки упора F_смα; 2) по скалы­ванию площадки F_CK; 3) по разрыву ослабленного вруб­кой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки h_BP, которая ограничивается нормами h_вр≤h_бр/3, где h_бр— высота растянутого элемента. При этом несущая способ­ность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом проч­ности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.

Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалы­вание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле^

где R_ck — расчетное сопротивление древесины скалыванию для мак­симального напряжения; l_cк — расчетная длина плоскости скалыва­ния, принимается не более 10 глубин врезки в элемент; е — плечо сил сдвига, принимаемое 0,5h при расчете элементов с несимметрич­ной врезкой в соединениях без зазора между элементами и 0,25h при расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой; β — коэффициент, принимаемый 0,25. Отно­шение l_ск/е должно быть не менее 3.

Однако выполненный анализ сложного напряженного состояния, возникающего по плоскости скалывания¹, по­казал, что вышеприведенная формула СНиП П-25-80 приемлема только для угла а=45°. А для угла а=30°, при котором несущая способность врубки повышается, формула СНиП не верна и должна быть заменена дру­гой:

В результате анализа установлено, что с увеличением глубины врубки h_вр при постоянной длине плоскости* скалывания l_ск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выяв­лена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвига t_max/t_cpeд от отношения l_ск/е и от угла смятия α.

1) чем больше отношение длины плоскости скалыва­ния к е, тем больше коэффициент концентрации напря­жений сдвига; 2) чем меньше угол α, тем меньше коэффициент кон­центрации напряжений сдвига; 3) чем больше нормальная к плоскости сдвига со­ставляющая, тем выше значение концентрации напряже­ний сдвига.

 

 

20. Клеевые соединения.

Равнопрочность, монолитность и долговечность кле­евых соединений в деревянных конструкциях могут быть достигнуты только применением водостойких конструк­ционных клеев. Долговечность и надежность клеевого соединения зависят от устойчивости адгезионных свя­зей, вида клея, его качества, технологии склеивания, эк­сплуатационных условий и поверхностной обработки до­сок. Клеевой шов должен обеспечивать прочность соеди­нения, не уступающую прочности древесины на скалы­вание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон. Прочность клеевого шва, соответствующую прочности древесины на растяжение вдоль волокон, пока еще не удается получить, поэтому в растянутых стыках пло­щадь склеиваемых поверхностей приходится увеличи­вать примерно в 10 раз косой срезкой торца на ус или на зубчатый шип. Виды соединений на клею Растянутый стык клееных элементов в заводских ус­ловиях изготовляют на зубчатый шип (рис. IV.40, а, б) с уклоном склеиваемых поверхностей зуба примерно 1: 10. Это унифицированное решение, по прочности не уступающее решению стыка на ус (при том же уклоне), более экономично по затрате древесины и более техно­логично в производстве; поэтому оно должно полностью заменить при заводском изготовлении все остальные ви­ды стыков. Зубчатый шип одинаково хорошо работает на растя­жение, изгиб, кручение или сжатие. Согласно испытани­ям, прочность такого стыка на клее даже на разрыв оказалась не ниже прочности цельного бруска, ослаб­ленного «нормальным» для I категории сучком размером 1/4-1/6 ширины соответствующей стороны элемента. На практике рекомендуется использовать наиболее технологичный вариант с нарезкой ши­пов перпендикулярно пласти. Этот вариант применим при любой ширине склеиваемых досок, даже слегка по­коробленных. При стыковании клееных блоков больших сечений приходится применять склеива­ние холодным (или теплым) способом. Для сращивания фанерных листов в заводском про­изводстве таким же унифицированным неразборным видом соединения служит стыковое соединение на ус; его применение в напряженных элементах кон­струкций требует соблюдения следующих условий: дли­ну уса принимают равной 10—12 толщинам фанеры, а направление волокон наружных шпонов (рубашек) должно совпадать с направлением действующих усилий. Ослабление обычной фанеры стыком на ус учитывают коэффициентом Косл=0,6, а бакелизированной фанеры коэффициентом 0,8.

 

Для склеивания досок используют клеи на основе синтетических смол:

- фенолоформальдигидные;

- резорциноформальдегидные;

- фенолорезорциноформальдигидные.

Нанесение клея осуществляется на полуавтоматических линиях:

Пакет рейсмусовый станок клеенаносящее устройство приемник-накопитель.

Клей наносится b = 0,1 – 0,3мм, чем тоньше слой клея, тем прочнее соединение.

После нанесения клея производят запрессовку и выдержку заготовок под давлением для создания прочного соединения.

Большое внимание нужно уделить времени прошедшему с начала нанесения клея до полного обжатия пакета (время сборки), оно ограничивается 30 – 40 мин, поскольку клей может загустеть и потерять свои адгезионные свойства.

Клеефанерные балки.

По форме сечения могут быть коробчатыми, двутавровыми, двутаврово-коробчатыми (склеенными из двух или нескольких двутавров), треугольными, трапециевидными.

Однако наибольшее распространение в отечественном и зарубежном строительстве получили первые три вида балок:

1) коробчатого сечения

2) двутаврового сечения

3) двутаврово-коробчатого сечения

 

 

Традиционно клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерных стенок, однако в настоящее время предпринимаются попытки создания цельнофанерных конструкций, что позволяет экономить пиломатериал. Примером таких конструкций является цельнофанерная клееная балка, изобретенная в США

 

Предпринимаются попытки создания балок двутаврового сечения с поясами из манерных профилей (уголков), С-Петербург.

По длине клеефанерные балки могут иметь постоянное или переменное сечение.

Их высоту в середине пролета определяют расчетом на изгиб и она получается близкой к 1/10…1/12 пролета.

Высоту сечения на опоре определяют расчетом стенок на срез и устойчивость, но она должна быть не меньше 0.4 пролета.

Стенки клеефанерых балок изготавливают из водостойкой строительной фанеры толщиной 10…12 мм. Направления наружных волокон фанеры следует принимать параллельным волокном поясов и продольным осям балки. При этом стенка работает на изгиб в направлении наибольшей прочности и жесткости. Фанера стыкуется «на ус», либо встык с накладками. Как правило, в местах стыкования фанеры ставятся ребра жесткости, т.е. по длине балки ребра ставятся с шагом, равным 1/8…1/10 пролета.

 

«Расстановка ребер жесткости»

 

По плоскостям склеивания с фанерными стенками пояса должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходит 10 см для предотвращения перенапряжений швов при короблении. По длине доски соединяются зубчатым стыком.

Нижние растянутые пояса должны изготовляться из досок 2 (или 1) сорта, сжатые пояса и ребра – из 2 (или 3) сорта.

 

 

Расчет ребристых клеефанерных балок производят на изгиб с учетом совместной работы дощатых поясов и фанерных стенок.

В двускатных балках переменной высоты сечения, где при равномерной нагрузке действуют максимальные напряжения изгиба, находятся не в середине пролета, а на расстоянии Х от опоры:

где γ=h_оп/l_i, где h_оп – высота опорного сечения между осями поясов,

l – пролет балки,

i – уклон верхнего пояса.

Изгибающий момент в этом сечении равен . Геометрические характеристики сечений клеефанерных балок определяются с учетом различных модулей упругости древесины (Eg) и фанеры (Еф).

В результате определяются приведенные к древесине поясов геометрические характеристики сечения