Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Metodichka_Raschety_chast_1

.pdf
Скачиваний:
98
Добавлен:
29.03.2015
Размер:
1.27 Mб
Скачать

VI. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ И СОЕДИНЕНИЙ

Задача № 17

hВР

N

h

1

по 1-1

2

3

 

ВР

 

 

h

 

 

 

N

 

 

1

 

l

 

 

b

1

Рис. 19

h

Достаточны ли размеры подушки, показанной на рисунке, если древесина подушки – ель II сорт,

подкос 3 – лиственница II сорт, нижний элемент – лиственница I сорт,

в=15,0 см, h=20,0 см, , h=17,5 см, l= 19 см, hвр=5 см,

=35 , N=125 кН, D= 12,5 кН, S=NN1=10,2 кН Режим эксплуатации А2

Решение:

Для ответа на поставленный вопрос необходимо проверить работу на смятие контактов (упоров) 2–3, 2–1; на скалывание подушки 2 и на растяжение ослабленного врезкой подушки элемента 1.

Упор 2–3: R3

R3

 

Rсмо mп

mв

 

1,5 1,2

1

1,895 кН/см 2

n

 

 

 

см

смо

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

Rсм3 5 mп mв

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rо

 

 

mпо mв

 

 

 

 

15

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15

 

0,189 1,08 кН/см

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

см3 5

 

 

 

Rо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

о

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

R

 

 

1 sin

 

35

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

В случае древесины твердых и мягких лиственных пород смятие под углом к волокнам следует определять по зависимости

 

 

R

 

 

 

mпо

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rсм

 

 

см0

 

n

 

в

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rсм0 mпо

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

см9 0

 

 

п9 0

 

 

 

Так как R3

 

> R2

,

площадь контакта одна и та же, то несущая

 

 

см

 

 

 

см

 

 

 

 

способность упора 2–3.

 

 

 

Т2 - 3 А

R2

 

 

bh R

 

15 17,5 1,08 2835 кН >> =125 кН;

 

 

см

см

 

 

 

 

1

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упор 1–2: R1

 

 

1,6 1,2 1

2,021 кН/см 2 ;

о

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rсм2 о 0,951,5 1,579 кН/см 2 ,T 1-2 15 5 1,579 118,42 кН >

S =N N1 = 10,2 кН.

По работе на скалывание подушки 2 имеем дело с двухсторонней схемой скалывания, когда силовой поток пересекает плоскость скалывания с прижимом.

e

hВР

 

 

 

 

 

 

 

СК

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

Рис. 20

 

Необходим эксцентриситет

действия внешних усилий

е

h

cos

hвр

0,5

17,5

0,819

0,5 5 9,67 см;

1

 

2

2

 

 

 

 

 

 

Среднее значение расчетного сопротивления на скалывание

32

 

 

 

 

Rск mв тВ

 

 

0,21

1 1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср

 

 

 

 

0,95

2

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,177 кН/см

.

 

 

1 p lск

 

1 0,125 19

 

ск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

9,67

 

 

 

T

подушки bl Rср

15 19 0,177 50,77 кН> S.

ск

 

 

ск ск

 

 

 

 

 

 

 

 

По смятию и скалыванию сопряжение работает надежно. Проверяем ослабленную часть нижнего элемента. Он сцентри-

рован по центру ослабленного растянутого сечения, что является основным принципом конструирования деревянных конструкций и работает поэтому, как центрально–растянутый.

R

Rp mп mв mo

 

1,0 1,2 1 0,8

1,01кН/см2.

 

 

 

 

p

n

0,95

 

 

 

 

 

 

Несущая

 

 

способность

сечения

Tр bhосл Rp 1,5 (20 5) 1,01 227,4>N=125 кН.

Таким образом, размеры подушки достаточны.

Задача 18

Определить несущую способность соединения. Условия эксплуатации А1. Древесина – сосна.

Решение:

Несущая способность болта определяется по формулам

Тс=0,5cd К =1 (табл. 19 СНиП); =30 ; Та=0,8 d К =1; =0 ;

Ти=(1,8d2+0,02 а2) К ; =30 Ти=2,5d2 К ;

33

140

75

130

75

 

300

 

 

 

направление

 

 

15,0кН

волокон

75

100

 

 

 

Рис. 21

Tc = 0,5 13,0 2,0 0,9=11,7 кН; Tа = 0,8 7,5 2,0 1,0=14,4 кН;

Tи = (1,8 2,02 0,02, 7,52) 0,9 =7,9 кН; Tи = 2,50 2,02 0,9 =9,89 кН.

Один болт выдерживает Tрасчб 2 7,9 15,8 кН 15,0 кН, т.е. соединение прочно (усилия на горизонтальный элемент на болт не передаются).

Задача 19

Определить силу Р, действующий на узел, показанный на схеме, если применены гвозди 4/175.

20 60 20

Решение:

Р = 4Тгв

50 80 50

60

100

900

80

P/2 P/2

P

P

Рис. 22

34

 

Tс

0,5

сd 0,5 8 0,4 2 3,2 кН

 

 

 

 

 

0,8

(а а1 )d 0,8 (5,0 3,0) 0,4 2,72 кН

 

Tа

Т гв

min

(2,5d

2

0,01а

2

) 2

(2,5 0,4

2

0,01 4,0

2

) 1,12 кН

 

Tи

 

 

 

 

 

T

4,0d 2

2 1,28 кН

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

c

a1

 

 

 

Рис. 23

Заглубление гвоздя во второй крайний элемент

а1=l –2 2,0–1,5dгв–(a+с)=174–4,0–1,5 4,0–(80+50) = 35 мм > 4dГВ

= 4 4,0 = 16 мм Р=4 1,12=4,48 кН Тгв=1,12 кН.

Задача 20

1

qР=10кН/м.пог

по 1-1

 

 

 

 

 

200

400

 

6000

200

 

 

 

1

 

 

 

150

Рис. 24

Режим эксплуатации А2. Древесина – сосна II сорта. Проверить прочность балки и установить связи.

35

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) шпонки продольные сосновые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

q pl 2

 

 

 

 

10 6,02

 

45кН 4500 кНсм,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

q pl

 

 

10 6,0

 

30 кН;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn mв mб

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

расч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kw=0,9 – из табл. 13 СНиП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если учитывать ослабления (что не делают нормы), то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bh2

 

 

 

 

 

b(2hвр )2

 

b

 

 

 

 

p

 

 

2

 

15,0

 

2

 

 

2

 

3

W

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(h

 

4h

 

)

 

 

(40

 

4 5,0

 

 

) 3750 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расч

 

 

 

 

 

 

 

пт

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

вр

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

450000

 

 

133,3кгс / см

2

 

 

1,33кН / см

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9 3750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15,0 1,0 1,0

15,8МПа 1,58кН/см 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По нормам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

15 402

 

 

4000 см3 ;

 

 

 

4500

 

1,25 кН/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

0,9 4000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R= 1,58 кН/см2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Несущая способность продольной шпонки из сосны II сорта

 

Т

 

 

Rсм mв

F

 

 

1,50

 

5,0 15,0 118,42 кН

 

 

 

 

 

 

 

 

см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

см

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

Rср F

0,147 15,0 20,0 44,15 кН,

 

 

 

 

 

 

 

 

ск

 

 

 

 

 

 

 

 

ск

 

 

 

ск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rск

 

me

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,10 1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

R

ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

1,47 МПа 0,147 кН/см

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

20,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1 0,125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

5,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

50

lШП=200

Рис. 25

Tрасчшп Tмин 44,15 кН;

Количество связей, равномерно расставленных на полупролете

 

n

1,5(Mср Моп )

 

1,5 4500 3000

5,74 шт;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44,15 80000

 

 

 

c

 

 

 

Т-I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ставим шесть шпонок

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

15,0 40,03

80000 см3 ;

 

 

 

 

 

бр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

бр

15,0 20,0 10,0 3000 см3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет болтов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сдвигающая

 

 

 

сила

на

одну

шпонку

T

 

1,5 4500 3000

 

42,19 кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шп.сдв

 

 

 

 

 

 

80000 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TРАСП

TРАСП

Рис. 26

Усилие распора на один болт T

Tшп hвр

 

42,19 5,0

10,55 кН.

 

 

расп

lшп

 

20,0

 

 

 

 

37

 

 

 

 

Т

Подбираем диаметр болта Aтреб R расп

e m0 n

 

d 2

 

 

 

 

 

A

d

4А

 

0,817см.

;

треб

 

 

треб

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом резьбы берем d=1,0 см. Подбираем шайбу.

Размер шайбы

d=1,0см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 27

А

Трасч

 

10,55

25,06 см

2

 

Rсм

 

0,4

 

 

 

треб

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

0,95

 

 

 

В случае квадратной шайбы b Атреб

Берем шайбу 5,0х5,0 см2. Определяем толщину шайбы Погонная нагрузка на нее:

q Nbp 10,556,5 1,62 кН/пог.м

Изгибаемый момент в шайбе:

 

 

10,55

 

0,524 см2

 

22,5

0,85

 

 

 

 

 

0,95

 

 

 

 

 

 

 

 

25,06 5,0см.

38

М

 

q b / 2 b / 4

qb2

 

1,62 6,52

8,57 кНсм

ш

 

 

 

8

8

 

 

 

 

Требуемый момент сопротивления шайбы:

W

M

 

 

8,57

 

0,362 см3

R/

 

 

 

треб

 

 

22,5 / 0,95

 

 

n

 

 

ш

 

 

 

W b 2 / 6 d 2 / 6

2

(b d )

2

 

(6,5 1,0) 0,362 см3

 

 

 

6 0,362

 

6

 

6

 

 

 

0,410 см

 

 

треб

 

 

 

 

5,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принимаем толщину шайбы ш 5 мм. б) пластинчатые нагели

Сечение брусьев остается прежним. При глубине врезки гнезда

hвр 30 мм.

Несущая способность одного пластичного нагеля:

Tпл.наг 0,63 bпл пл 0,63 15,0 1,2 11,34 кН

Пластинки в середине пролета на участке протяженностью 0,2l не ставим.

hВР=28

шаг пластинок

S=9× ПЛ=9×1,2=11см

hВР=hПЛ/2+1,0= =54/2+1,0=28мм

1 мм– зазор

L=4,5 см

ПЛ=1,2

Рис. 28

Требуемое количество пластинчатых нагелей в шве на участках балки длинной 0,4l.

n

1,2 M Snh

 

1,2 4500 3000

17,86 шт 18 шт.

 

80000 11,34

пл

Iтр

Tпл.наг.

 

 

 

 

 

количество пластинок, которое можно разместить на участке балки длиной 0,4l при шаге 11 см.

n

0,4 l

 

0,4 600

21,8 шт 18 шт.

 

 

пл

Sпл

11,0

 

 

 

39

стяжной болт

0,4l=2400

1200

0,4l=2400

Рис. 29

в) болты

Соединяем брусья с помощью болтов d = 16 мм

Отверстие для болта ослабляет сечение брусьев, поэтому при расчете учитываем это обстоятельство.

болт d=16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 30

I

 

I

 

 

b h3

h3

 

h3

(b d ) 403 /12 (15 1,6) 71466,7 см4

расч

нт

 

 

 

 

12

12

12

 

 

 

 

 

 

W

 

I

расч

 

71466,7

3573,3 см

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расч

 

h / 2

 

40 / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4500

 

1,4 кН/см 2

1,58 кН/см 2

 

 

 

 

 

 

0,9 3573,3

 

 

 

Несущая способность болта:

– из условия изгиба

40