Расчет элементов, подверженных изгибу с осевым растяжением

Растянуто-изгибаемые элементы работают одновременно на растяжение и на изгиб:

• при одновременном действии в сечении продольной силы и изгибающего момента (например, нижний пояс ферм, в котором, кроме растяжения, действует изгиб от межузловой нагрузки, веса подвесного оборудования и др.);

• при внецентренном нагружении (т.е. растягивающие силы в элементе действуют с эксцентриситетом относительно его оси или растягивающие усилия приложены к элементу, имеющему несимметричное ослабление).

В сечениях от продольных растягивающих усилий возникают равномерные растягивающие напряжения, от изгибающего момента – напряжения изгиба, состоящие из сжатия на одной половине и растяженияна другой половине сечения. Эти напряжения суммируются с учетом их знаков, благодаря чему растягивающие напряжения увеличиваются, а сжимающие уменьшаются. Наибольшие напряжения растяжения действуют в крайних растянутых кромках сечения в месте действия максимального изгибающего момента. Здесь и начинается разрушение элемента из-за разрыва растянутых волокон древесины. Растянуто-изгибаемые элементы – это такие же ответственные эле-

менты, как и растянутые, и их рекомендуется изготовлять из древесины 1 сорта.

Расчет элементов при изгибе с осевым растяжением производят по формуле

 

Расчет элементов, подверженных изгибу с осевым сжатием

Сжато-изгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб:

• при одновременном действии продольной сжимающей силы и изгибающего момента (например, верхние пояса ферм, в которых, кроме сжатия, возникает еще изгиб от межузловой нагрузки);

• при действии сжимающей силы с эксцентриситетом относительно их осей (например, в криволинейных элементах, нагруженных продольной силой).

В сечениях сжато-изгибаемого элемента действуют продольные сжимающие усилия, от которых возникают равномерные напряжения сжатия, и изгибающий момент, от которого возникают и сжимающие, и растягивающие напряжения, максимальные в крайних волокнах и нулевые на нейтральной оси. Разрушение сжато-изгибаемого элемента начинается с потери устойчивости сжатых волокон, что обнаруживается появлением складок и повышенными прогибами, после чего элемент ломается. Такое разрушение частично пластическое. Поэтому сжато-изгибаемые элементы работают

более надежно, чем растянутые, и их рекомендуется изготавливать из дре-

весины 2 сорта.

Скалывание и срез древесины

Скалывание древесины происходит в продольных сечениях элементов от действия скалывающих усилий. Прочность древесины при скалывании очень мала ввиду ее волокнистого строения. Волокна древесины имеют относительно слабые связи между собой, которые легко разрываются при скалывании. Разрушение элементов происходит почти мгновенно.

 

Классификация соединений

Пиломатериалы, применяемые в строительстве, имеют ограниченные размеры поперечного сечения (250 ÷ 275 мм) и максимальную длину до 6,5 м. Лесоматериалы, имеющие большие размеры, поставляются по особому заказу по повышенной стоимости. В связи с этим для создания конструкций

больших пролетов или высоты необходимо соединять отдельные элементы.

Анизотропия строения, малая прочность древесины при скалывании, растяжении поперек волокон и смятии являются причиной большой сложности и многообразия соединения конструкций из дерева.

Для осуществления соединений используют различные средства (связи). Это различные детали, позволяющие не только обеспечить заданную форму конструкции, но и передавать значительные усилия с одного элемента на другой. Самым распространенным видом соединений деревянных элемен-

тов являются нагели – гибкие стержни или пластинки из стали, пластмасс или древесины твердых пород (дуба или антисептированной березы).

По характеру работы соединения могут быть разделены на следующие группы:

• без специальных связей, требующих расчета (лобовые упоры, врубки). Чаще всего это сжатые элементы, в которых усилия передаются от элемента к элементу и не требуют рабочих связей;

• со связями, работающими:

– на сжатие (шпонки, колодки);

– на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);

– на растяжение (болты, винты, хомуты);

– на сдвиг, скалывание (клеевые швы);

• податливые (податливость – способность связей давать возможность соединяемым элементам сдвигаться друг относительно друга). Деформации в податливых соединениях возникают в результате:

– неплотностей, образующихся при изготовлении, от усушки и смятия древесины, особенно поперек волокон;

– изгиба связей;

• жесткие – соединения, не обладающие податливостью. К жестким соединениям относятся клеевые соединения.