5.6. Расчет элементов, подверженных изгибу с осевым сжатием

Сжатоизгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб:

-при одновременном действии продольной сжимающей силы и изгибающего момента;

-при действии сжимающей силы с эксцентриситетом относительно их осей

В сечениях сжато-изгибаемого элемента (рис. 5.6) 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 надёжно, чем растянутые, и их рекомендуется изготавливать из древесины II сорта.

Расчет элементов при изгибе с осевым сжатием производят по формуле:

, (5.15)

где - коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе по направлению соответствующей оси от действия продольной силы для шарнирно-опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов синусоидального, параболического, полигонального и близких к ним очертаний.

Рис. 5.6 Сжато-изгибаемый элемент:

а - схема работы и эпюры изгибающих моментов; б - эпюры нормальных напряжений

5.6. Скалывание и срез древесины

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

Расчет изгибаемых элементов на прочность при сдвиге выполняют по формуле:

; (5.20)

где - расчетная поперечная сила; - статистический момент брутто сдвигаемой части относительно нейтральной части; - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; - расчетная ширина сечения элемента; - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.

Расчётную несущую способность соединения на скалывание следует определять по следующей формуле:

(5.21)

где - расчётное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое по формуле

Рис. 5.7. Скалываемые элементы:

а – скалывание при изгибе; б – одностороннее скалывание в соединениях

Лекция 6 Соединение элементов без механических связей

6.1. 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 пролётов или высоты, необходимо соединять отдельные элементы.

Способы соединений
Сращивание	Сплачивание	Анкеровка
соединение элементов по длине	соединение элементов для увеличения размеров поперечного сечения	соединение элементов под углом или прикрепление к опорам

Анизотропия строения, малая прочность древесины при скалывании, растяжении поперёк 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 распространённым видом соединений деревянных элементов являются нагели – гибкие стержни или пластинки из стали, пластмасс или древесины твёрдых пород (дуба или антисептированной берёзы).

По характеру работы соединения могут быть разделены на следующие группы:

без специальных связей, требующих расчёта (лобовые упоры, врубки). Чаще всего 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, хомут);

- 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 поперёк волокон;

• изгиба связей

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