18. Краткие рекомен-и по компоновке сеч-й дер. Эл-тов
Размеры попереч. сеч-я дер эл-тов опр-ся расчетом и назнач-ся в соотв. с констр-ми соображениями и треб-ями станд-ции и унификация сеч-ия эл-тов, а также с учетом сущ-го сорт-та лесомат-лов.
В сж-х эл-х доп. учит-т условия закрепления эл-тов в плоскостях.
В изг-х и сж изгибных эл-х, когда исключена потеря устойчивости плоской формы деформирования, приним-т сеч-я минимально допустимой ширины. Если необх. учесть устойчивость плоской формы деформирования этих эл-в, то рекоменд-ся оптимизировать отношение выс. и шир. сеч-я и отношение свободной дл. эл-та к выс. сеч-я.
Для изгот-ия несущ. дер. конструкций из цельной древесины рекоменд-ся прим-ть др. хвойных пород 1 и 2го сорта с W=15-20%. Для изгот-ия обрешетки, настилов и др. менее ответственных конструкций допуск-ся прим-ть лесомат-л 3го сорта.
Рекоменд-ся проектировать клееные дер. эл-ты т констр-ции пр/уг сеч-я пост. высоты.
Для изгот-ия растянутых дер эл-в прим-т лесомат-лы 1го сорта, а для сж изгибаем констр-ций – 2 сорта.
Для изгот-ия клееных дер. констр-ций исп-т пиломат-лы 1, 2 и 3 сортов с W=8-12%.
Толщ. слоев после острожки д.б. для прямолинейных эл-в - < 32-34 мм; для армированных - < 42 мм; для гнутоклееных – 16-32 мм в завис-ти от внутр. радиуса кривизны эл-та.
При проектировании эл-в их размеры согласуют с сортаментом досок (при нестандартных размерах – удорожание стоимости на 30-50%).
При проектировании клееных дер констр-ций ширину поперечн сеч-я приним не > 200 мм с учетом нормируемых припусков 10-15 мм на обработку боковых поверх-й заготовочных блоков.
По технологич. причинам не рекоменд-ся принимать выс сеч-я клееного эл-та > 1600 мм.
Сж изг и сж клееные эл-ты при выс сеч-я > 500 мм рекоменд-ся исп-ть пиломат-лы 2х сортов: назнач-т в крайних зонах на 0,15h более высокиз сортов. При выс. таких эл-в 1000 мм исп-т слои 3х сортов: в крайней зоне на 0,15h – 1 сорт, затем на 0,15h – 2 сорт; в средней зоне на 0,15h – пиломат-в.
При компоновке эл-в таврового, двутаврового и коробчатого сеч-я предварит задаются толщиной стенки, толщиной поясов и отношения высоты сечения м/у осями поясов к пролету, а затем опр-т требуемую выс сеч-я.
При компоновке попер сеч-я эл-в из разл мат-в (др, фанера, сталь) в расчет вводят геом. хар-ки сеч-я. Приведение осущ-ся по модулю упр-ти к тому мат-лу, к кот. предъявляются напряжения.
19. Соединения эл-тов дер. Констр-ций. Общие сведения
При проектировании дер. констр-ций появл-ся необх-ть соед-ния эл-тов. Соед-ния по длине наз-ся сращиванием, по ширине – сплачиванием; под разл углами – узловыми сопряжениями.
По хар-ру работы делят на 6 групп - соед-я, работающие преимущественно на: 1.смятие и скалывание (врубки,шпонки); 2. изгиб (нагели); 3. выдергивание (гвозди, шурупы); 4. растяжение (тяжи, накладки, хомуты, болты); 5. сдвиг (клеевые); 6. на предотвращение случ. перемещений из плоскости соед-х эл-тов (аварийные связи, болты, скобы, хомуты).
Правила конструирования соед-й: 1. в одном соед-и не рекоменд-ся исп-ть разные виды связей, ввиду их различ. податливости; 2. в соед-ях растянутых эл-тов необх. соблюд. принцип дробности, т.е. распределять усилия на большее число связей для увелич. плоскостей скалывания; 3. связи размещаются симметрично относит. осей эл-та и не д. вызывать в нем появление доп. усилий; 4. ослабления сеч-я эл-та связями д.б. миним.
Предельные деф-ции соед-й при полном исп-нии их расч несущ способн-ти не д.превышать след. знач:
-в лобовых врубках - 1,5 мм; -для нагельных соед-й – 2 мм;- в примыканиях поперек волокон – 3 мм; -в клеевых соед-х - 0.
20. Лобовые врубки (см. п. 5.9-5.12 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)
Врубка - примыкание сжатого эл-та к растянутому под углом не более 45градусов. При этом усилия от одного эл-та к др. передается непосредств. без вкладышей и др. рабочих связей.
Врубки прим-ся при конструир-и узлов треуг дерев. и металло-дерев. ферм.
Достоинства: 1. простота изгот-я по шаблонам; 2. высокая несущая способность; 3. незначит. расход стали.
Недостатки: 1. перед-ся только сжимающие усилия; 2. врубки ослабляют сеч-е растяг. эл-та врезкой; 3. разрушаются от скалывания.
Правила конструирования лоб. врубки с одним зубом: 1. ось сжатого эл-та д. проходить ч\з центр площадки смятия перпендик. к ней; 2. ось растян. эл-та центрируется по сеч-ю эл-та; 3. миним. глубина врезки д.б. не менее 20 мм; макс. глубина - не более 1/3h сеч-я растян. эл-та в опорных узлах и не более 1/4h в промежуточн; 4. длина площадки скалывания д.б. не менее 1,5h растян. эл-та и не более 10h врезки; 5. врубка стягивается аварийным болтом, кот. ставится перпенд. к оси сжатого эл-та; d болта=16-24 мм; 6. размеры подбалки и опорной подушки назнач-ся конструктивно.
Расчет:
на смятие:
на скалывание:
на растяжение нижнего пояса:
21. Лобовые упоры – наиб. простые и надежные соед-я сж дер эл-в.
Усилия, возникающ. в сж эл-те, перед-ся опорному вкладышу всей поверх-ю торца эл-та. Вертикальн составляющая сжимающего усилия перед-ся на опорную подушку, а горизонт составляющая – ч/з стальные тяжи, дер. накладки, нагели на растянутый элемент.
Толщ дер накладок приним-ся равной половине ширины растянутого эл-та. d нагелей и тяжей опр-ся расчетом (12-24 мм).
+: 1. по сравнению с лобовой врубкой облад большей несущ способн-ю; 2. хар-ся отсутствием площадки скалывания и меньшим ослаблением сеч-я растянутого эл-та.
-: 1. сложность изгот-я; 2. повышен расход мет на тяжи и нагели.
Расчет:
проверка опорного вкладыша на смятие:
проверка дер. накладок на растяжение:
проверка стальных тяжей на растяжение:
проверка достаточности кол-ва нагелей для крепления дер. накладок к растянутому эл-ту
22. Нагельные соединения (см. п. 5.13-5.23, п. 5.28-5.29 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)
Нагель – длинный гибкий стержень (пластинка), кот. соед-яя эл-ты дер констр-ций м/у собой, препятств их взаимному сдвигу. Сам нагель при этом раб-т преимуществ на попер изгиб.
Нагели исп-ся в стыках растянутых эл-в, в составных стержнях, балках на податливых связях, в узлах дер ферм.
Наг. соед-я отлич-ся податливостью, т.е. усилия распред-ся м/у нагелями достаточно равномерно, что способств повышению надежности таких соед-й.
Наг. соед-я просты в изгот-ии и надежны в раб.
Классиф-я: 1. по мат-лу: стальн (ст марки С245, С255), дерев (твердые породы др – дуб, береза), пластмассов (стеклопластики). 2. по форме попер. сеч-я: цилиндрич (болты, штыри, шурупы), пластинчатые (нагели Деревягина). 3. по сп-бу постановки: в предварит просверленное отверстие (dотв=dнагеля); завинчиваемые в предварит просверлен отв (dотв=0.8dнагеля); забиваемые в др без предв сверления отв (d<6 мм, гвозди); 4. по сп-бу приложения внешн сил и числу швов, пересекаемых одним нагелем: симметричное (2х и многосрезное); несимметричное (1, 2х, многосрезное).
Срез нагеля – каждое рабочее пересечение наг с плоскостью сдвига.
При изгот-ии наг. соед-й отверстие сверлят перпендик. плос-ти сплачивания в собранном пакете. Соблюдение этого усл-я обеспеч-т плотность соед-я.
Соед-я на нагелях д.б. обжаты стяжными болтами, кот. уст-ся в кол-ве 25% от общ числа нагелей, но не < 3болтов с каждой стороны стыка.
dболтов – по расчету. Размер шайбы – не < 3,5dболта; толщ шайбы – не < 0,25dболта.
НДС наг. соед-я. Под действие нагр эл-ты нач-т двигаться и стремятся опрокинуть наг, кот. после некоторого поворота упирается в древесину и нач-т ее сминать вначале – по краям гнезда. С увеличением нагр поверх-ть контакта наг с древесиной увелич-ся. В рез-те чего в др появл-ся неравномерное напряжение смятию по всей длине нагеля, а сам нагель изгибается. НДС наг. соед-я характериз-ся изгибом самого нагеля, смятием др. нагельного гнезда, скалыванием др. м/у нагелями, раскалыванием др. поперек волокон.
Опасность скалывания и раскалывания др устраняется правильной установкой нагелей.
Минимальн расст-е м/у наг. назнач-ся т.о., чтобы несущ. способность наг. по скалыванию и раскалыванию др. превышала несущ способн-ть наг, по прочности на изгиб самого наг и прочности др нагельного гнезда на смятие (п.5.18, 5.19).
Число нагелей – п. 5.13.7.
Расчет наг. соед-й. Точный расчет несущ. способн-ти наг довольно сложен; упрощают введением допущений: 1. пред. деф-ции наг. соед-я - 2 мм; 2. наг рассм-ся как балка малой изгибной жесткости на упругопластичном основании; 3. силы трения не учит-ся ввиду возможности появления зазора м/у соединяемыми эл-ми при усушке из поперек волокон. С учетом их несущ способн-ть нагеля [Тн] на 1 срез опр-ся, исх из 3 усл-й: изгиба самого наг; смятия др в крайних эл-х; смятия др в средних эл-х.
23. Гвозди и шурупы, работ. на выдергивание (см. п. 5.20-5.21, п. 5.24-5.27 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)
Гвозди – d=3,5-6 мм, дл. 75-250 мм; из высокопрочной холоднотянутой проволоки. Гв в соед-х в сдвигаемых дер эл-х раб-т как нагели, но им. особ-ти, т.к. забиваются в др без предв сверления отверствий. Заостренн конец гв при забивке перерезает и раздвигает волокна др в стороны и уплотняет др вокруг гв; возникает опасность раскалывания, поэтому расст-е м/у рядами гвоздей назнач-ся большими, чем для цилиндрич нагелей.
Гв соед-я облад св-м ползучести при длительно действующих нагрузках. Несущ способность гв не зависит от угла м/у направлением усилий и направлением волокон и опр-ся по форм табл.
Правила соед-я гв соед-й: 1. рекоменд-ся редкая расстановка гв небольшого d; dгв <0,25толщины эл-та в четное кол-во рядов; 2. допуск-ся косая и шахматная расстановка гв; 3. расст-е м/у осями гв прин-ся по табл.; 4. в расчетах учит-ся гв, глубина защемления кот. не <4dгвоздя; 5. при определении расчетной длины защемления гвоздя не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5d; из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. (см. СНиП).
Расчет: Несущ. способн-ть гвоздя выдергиванию обеспеч-ся силами трения. При уменьш-ии этих сил вследствие усушки, появления трещин и проч. несущ. спос-ть <. Сопротивление гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах (настилы, подшивка потолков) или в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной работой их как нагелей. Расчет – СниП.
Шурупы и глухари удерж-ся в др не только силами трения, но и упором винтовой нарезки, прорезаемые в др винтовыми канавками. Расчет – СниП.
24. Соед-я на вклеенных стальных стержнях (см. п. 5.30-5.33 СНиП II-25-80 «Дер. констр-ции»)
- Соед-я из арм периодического профиля кл А300 и >, d=12-25 мм, раб-е на выдергивание / продавливание.
Допускается прим-ть в условиях эксплуатации А1, А2, Б1 и Б2 при температуре окр воздуха не > 35°.
Не допускается применение вклеенных стержней в открытых соединениях, металл которых может подвергаться прямому воздействию огня при пожаре.
Вклеивание предварительно очищенных и обезжиренных стержней следует осуществлять составами на основе эпоксидных смол в просверливаемые отверстия или в профрезерованные пазы/ Диаметры отверстий или размеры пазов должны приниматься более номинальных диаметров вклеиваемых стержней на 5 мм.
Расчетную несущую способность вклеиваемого стержня на выдергивание или продавливание вдоль и поперек волокон в растянутых и сжатых стыках элементов деревянных конструкций из сосны и ели - по формуле:
Т = Rск[d + 0,005]l1kc; (Т = Rск[d + 0,5] l1kc), d – номинальный диаметр вклеиваемого стержня; l – длина заделываемой части стержня, которую следует принимать по расчету, но не менее 10d и не более 30d; kc – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня, =0,6; Rск – расчетное сопротивление древесины скалыванию.
Расстояние между осями вклеенных стержней, работающих на выдергивание при продавливании вдоль волокон, следует принимать не менее S2 = 3d, а до наружных граней – не менее S3 = 2d.