Лобовая с одним зубом врубка – 64. Соединение деревянных элементов на лобовой врубке с двойным зубом.

2. Требования, предъявляемые к соединениям

Несущая способность и деформативность деревянных конструкций зависит от применяемых соединений. Соединения следует конструировать так, чтобы компенсировать природную хрупкость древесины соединяемых элементов при растяжении и скалывании, вязкой работой их соединений.

При проектировании к соединениям предъявляются опре­деленные требования.

1. Вязкость соединения. В соединениях деревянных конст­рукций наиболее опасными видами напряженного состояния являются скалывание и разрыв поперечных волокон (раскалы­вание) древесины, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями усушки. В отличие от строительной ста­ли, в древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Поэтому проекти­ровать соединения нужно таким образом, чтобы хрупкая рабо­та древесины на скалывание сочеталась с вязкой работой её на смятие. При этом в первую очередь должна быть максимально использована несущая способность древесины на смятие, преж­де чем произойдет хрупкое разрушение от скалывания или рас­калывания.

Для придания вязкости в растянутых соединениях, как пра­вило, используют принцип дробности (рис. 6.1).

В многонагельных соединениях исключается опасность од­новременного выключения из работы всех связей.

Несущая способность многонагельного соединения выше при одинаковом расходе стали.

При работе одного нагеля остается неиспользованным вы­сокий предел прочности стали на изгиб и древесины на смя­тие, вследствие предшествующего скалывания и раскалывания древесины.

2. Плотность соединений. Соблюдение этого требования по­зволяет предотвратить появление нерабочих, рыхлых началь­ных деформаций. Поверхность соединенных элементов долж­на быть тщательно подготовлена.

2. Указания по расчету

Расчетное усилие, действующее на соединение (с учетом коэффициента надежности), не должно превышать расчетной несущей способности соединения (с учетом породы, условий эксплуатации).

Разгружающее действие сил трения при расчете соединений не учитывается. Разгружающее действие трения, создаваемое начальной болтовой стяжкой при расчете также не учитывает­ся, так как усушка древесины поперек волокон с течением вре­мени ослабляет действие начального обжатия.

Усушечные и температурные деформации вдоль волокон древесины при проектировании не учитываются. Деформации поперек волокон (усушка) при необходимости могут учитывать­ся в зависимости от начальной и конечной влажности.

3. Лобовая врубка с одним зубом

Врубками называются соединения, в которых усилие пере­дается от одного элемента к другому непосредственно, без про­межуточных вкладышей или иных рабочих связей. В простей­шем случае усилие передается упором приторцованных друг к другу концов бревен или брусьев.

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.

Существует два вида лобовых врубок: с одним и с двумя зу­бьями.

3.1. Лобовая врубка с одним зубом

Врубка с одним зубом используется при углах b порядка 35° и меньше. В этом случае решающее значение, как правило, имеет расчетная несущая способность по условию скалывания. Врубка имеет равнопрочное соединение по смятию и скалыва­нию при b= 37°.

При конструировании лобовой врубки необходимо соблю­дать следующие требования:

1. Глубина врубки должна быть не менее 2 см в брусьях и не менее 3 см в бревнах, и не более 1/3h или 1/3d.

  1. Упорная площадка врубки пропиливается перпендикулярно к направлению сжимающей­ силы. Ось сжатого элемента должна проходить через центр упорной площадки.

  2. Длина площадки скалывания должна приниматься с учетом: 1ск ≤10hвр, 1ск ≤10h

  1. Центрирование нижнего пояса из бруса должно осуществляться по ослабленному сечению, т.е. по Fнт. В конструкци­ях из бревен центрирование производится по площади брут­то.

  2. Устройство зазора в 1-2 см необходимо для исключения возможного отрыва зуба от его основания в случае уменьшения угла b, при прогибе панели верхнего пояса и увлаж­нении древесины.

Врубка рассчитывается по I предельному состоянию, кото­рое сводится к разрушению древесины либо по смятию, либо по скалыванию.

Несущая способность по каждому из двух условий записы­вается следующим образом:

  1. Nс < FсмRсм,a (смятие нижнего пояса).

  2. Nр < FскRскср (скалывание, нижнего пояса).

В лобовых врубках имеет место односторонний вид скалы­вания, поэтому среднее значение расчетного сопротивления древесины скалыванию определяется по формуле

Увеличение длины площадки скалывания за пределами де­сяти глубин врубки в расчетах на скалывание не учитывается.

Разберем вопрос, почему необходимо производить центри­рование брусчатых конструкций на лобовых врубках по ослаб­ленному сечению растянутого нижнего пояса.

Во-первых, центрирование по сечению брутто приводит к внецентренной работе растянутого бруса по ослабленному се­чению, следовательно, нижний пояс необходимо рассчитывать как растянуто-изгибаемый элемент.

Во-вторых, центрирование по сечению нетто требуется еще и для обеспечения наибольшей несущей способности врубки по скалыванию.

Рассмотрим, каким же образом центрирование по Fнт при­водит к повышению несущей способности соединения по ска­лыванию.

1)При прочих равных условиях меняется экс­центриситет действия скалывающей силы.

2)Степень неравномерности распределения касательных на­пряжений tск при той же длине площадки скалывания 1СК при центрировании по Fбр существенно возрастает.

3)Центрирование по ослабленному сечению приводит к вне­центренной работе нижнего растянутого бруса неослабленной его зоны. Однако даже при hвр=1/3hбр эксцентриситет ер=1/6h оказывается безопасным для нижнего растянуто-изгибаемого пояса.

Чтобы избежать разрушения конструкции, а именно фер­мы, от катастрофического снижения несущей способности по скалыванию, рекомендуется ставить аварийный болт или хомут. Они включаются в работу, когда произойдет скалывание зуба.

ЛОБОВЫЕ ВРУБКИ С ОДНИМ ЗУБОМ. — Студопедия.Нет

 

Лобовые врубки применяются в опорных узлах ферм ……………….изготовления.Сжатый наклонный эл-т верхнего пояса концом упирается в гнездо, выпиленное в растянутом нижнем поясе.По неработ.площадке БВ устраивается зазор 2-3 см.так как при просадке фермы происходит поворот верхнего пояса и возможен отрыв зуба.Середина мауэрлата точно под центром узла(точка пересечения осей верхнего и нижнего поясов фермы).Узел должен быть стянут болтом перпендикулярно верх.поясу. болт называют аварийным.Он должен воспринимать усилие верх.пояса и предупредить внезапное обрушение фермы,если произойдет скалывание площадки БГ.Расчету подлежит: БГ-на скалывание;АБ-на смятие и аварийный болт. Lск=1,5h,Lск не должно быть ≥10h

вр. hвр≥2см в брусьях,≥3см в брёвнах

1.Расчет врубки на смятие производится по фор-ле:Nc /Aсм≤Rсмα ; Асм=(hвр×b)/cosα

2.Расчет врубки на скалывание: Nр/Аск≤Rскср; А ск= ℓск ×b ; Rскср опр-ся по фор-ле: Rскср=Rск/1+ ℓск/е’×ß;

ß-коэф-т=0,25,е’-расстояние от середины глубины врубки до середины ослабленного сечения.

 

 

19.Требования к основаниям.1.основания должны быть прочными, поэтому напряжение под подошву фундамента не должна превышать расчётное сопротивление грунта.2.должны давать малую и равномерную осадку.3.основание не должно размываться грунтовыми водами.4.Если грунты пучинистые-они не должны выпирать фундамент.поэтому подошва фундамента должна находиться ниже глубины промерзания грунта!

20.Виды грунтов.1)скальные – залегают в виде сплошного массива(гранит,кварцит) или виде трещиноватого слоя.Скальные грунты очень прочные,не пучинистые,являются оч.хорошим основанием.2)нескальные- подразделяются на:а)крупноблочные- не сцементированные частицы горных пород.б)песчаные- сыпучи в сухом состоянии. в)глинистые- связные грунты.                                                                                                                                          

Крупноблочные подрзделяются:а)волунные- размер частиц более 200мм,составляют больше 50%. б)галичневые- частицы более 10мм,составляют 50%. в)гравийные- частицы более 2мм,состовляют больше чем на 50%.

Являются хорошими основаниями.

Песчаные грунты подраз.на: гравилистый-сод.частиц›2мм,сост.больше 25%; крупный-разм.част.крупнее 0,25мм сост.больше 50% ; мелкий (разм.частиц крупнее 0,1мм)сост.больше 75% ; пылеватый(разм.част крупнее 0,1мм) сост.меньше 75%; пески гравил.,крупные и ср.кр.-,непучин.,явл.хор.осн.,а пески мелкие и пылев.менее прочные,пучин.-нельзя прим.в кач.осн.

Глинястые грунты-сост.изсвяз.част.горн.пор. сразм.част.0,001мм и ≤,облад.пластич.пучин.(при замерз.увел.в объёме) в сух.сост. прочные, во влаж.менее прочные. По сод частиц они делятся:

-супеси(3-10%)

-суглинки(10-30%)

-глины(≥30%)

Среди глин.гр. есть илы ипрос.грунты.Илы-глин.гр.в нач.стадиисвоего форм(струк.осадок в воде)не могут служ.осн.

Просадочные гл.гр-ты. Под действ.вн.нагр.и при зам.водойдают большую просадку,в сух.сост.прочные,но очень опасные.

-Лёсовые(глин.грунты с сод.больш. кол. пыльв.част.и нал.кр.пор в виде верт.тр.(дают больш.осадки)в кач.ест.осн.не пригодны.

-Плывуныобр.мелкими песками с илист. И гл.прим.нас.водой.Нельзя испол. Как ест.осн.  

-Насыпные грунты (обр.искуственно при план.территории в гор.и посёлках.Нельзя использ.в кач.оснований

Расчет фундаментной подушки

Шир.подошвы ф-та опрд.понорматив.нагруз-м, а высота фунд.подушкии расчет арматуры опред.понорматив.нагрузкам

Фунд-ты есть жесткие(работ.только на сжатие) и гибкие(работ.на изгиб(должны армиров-ся))

Фундам.подушки всегда имеют рабоч.арматуру, а фунд.блоки не имеют арматуры(т.к.работают на сжатие)

Ширина подушки ленточн.фунд-овопред.по формуле

N

Hнормат.нагрузка на 1 погон.метрфунда-та, подсчитывающ.до уровня земли

R-расчет.сопротив-е грунта основанию

d-глубина заложения подошвы фундамента, 20- ориент.плотность тела ф-та и грунта

Полученную ширину фунт.подушки округляют до стандарт.значений

≤R , где GH- вес фундамента и грунта на концах подушки.

Опред.расчетное напряжение под подошвой фундамента

p=pH●1,2 где 1,2 Кф-т  надежности по нагрузке

Рабочую высоту подушки опред.из уравнения
p●c=Rbt●ho , где С – консоль фундамен.подушки

, где - расчет.сопротив-е бетона растяжению

h=ho+a, а – принят., не меньше 40 мм

Определ.требуем.площадь рабочей                  арматуры

=>

 

22.Свайные фундаменты.Видысвайн.фундаментов. При залегании в верхней части основания слабых грунтов возникает необх-ть в передаче давл-я от сооруж-ия на более прочные грунты, в таком случае устраива.фунд-нт из сва          й

Сваями наз.длинные стержни, погруженные в грунт в готовом виде или изготовл.-е в грунте . Они предназн-ы для передачи давления от сооружения на грунте основания

Группу свай по верху связыв.ростверком, кот.обеспечивает передачу давления от сооружения на все сваи. По характеру передачи давления от сооружения на основания различают сваи-стойки и висячие сваи.

Сваи-стойки прорезают всю толщину слабых грунтов, и опираются на слой несжимаем.грунта- скальную породу

Висячие сваи окружены со всех сторон, в том числе и со стороны нижн.конца сжимаемыми грунтами.Под нагрузкой такие сваи преремещаются вниз, поскольку они окружены грунтом, то по их бок. поверх-тям развив. сила трения, кроме того под острием сваи развивается R грунта

Классификация свай 1)по материалу2)по способу загружения3) по характер.передачи нагрузки на грунт основанию

1)По материалу Прим деревян, ж/б, бетон., грунтов., стальные

Конструкц.дерев. сваи – бревно L 3-6 м диаметр 22-34 из бревен хвой.пород и лиственницы

Стальные сваи, прим.вскальн.для забивки усло-ях(валуны, из труб, двутав-ов, швеллеров, преимущест.таких свай, возможность наращивать сваркой по мере погружения.Основ.недостаток – коррозия. Покрыв.битумами и эпоксидными смолами
Ж/б сваи изготовл.из бетона В30,В50 и армируют стержневой арматурой, в том числе предварит.напряж-ой

В Архар-е в основн.примен.квадрат.сечения, 30х30. 35х35

Бетон.сваи возводят укладкой бетон.смеси в предварительн.пробуренныескважины,иногда их армируют,для этого в скважину погруж.арматуру.

2)По способу погруж-я а) сваи забивные ( погруж.в грунт свайн.молотами б)буровые ( возводим.в предварит. Пробурен.скважины, способом вертик.перемещен.трубы в)винтовые (завинч.в грунт при начилии лопастей на наконечни.свай г)задавли-ыепогруж.в грунт при помощи домкратов. 

3)По характеру передач.нагрузки сваи-стойки и висячие сваи

 

Соединение деревянных конструкций с помощью лобовой врубки

При изготовлении конструкций из дерева используются различные соединения деревянных конструкций, которые способны выдерживать и передавать действующие усилия от нагрузок.

Соединения - это очень важные части деревянных конструкций. От них во многом зависят прочность и долговечность сооружения в целом. Соединения нужно правильно выбирать и конструировать, точно рассчитывать и высококачественно изготовлять.

Лобовая врубка - соединение деревянных конструкций двух стержней под углом менее 90°. Врубаемый стержень может быть только сжат, так как на растяжение врубка не работает. Эта врубка применяется для соединения стержней подносных систем и простейших ферм в опорных и промежуточных узлах. Делается она в построечных условиях при помощи ручных пил, хотя название ее сохранилось с тех времен, когда основным инструментом строителя был топор.

Древесина стержней в зоне врубки не должна иметь недопустимых пороков, особенно опасных трещин и косослоя у гнезда. В этой врубке врубаемый стержень частью подрезанного снизу прямого торца входит в треугольное гнездо основного стержня и упирается в меньшую плоскость гнезда. Опирание во вторую плоскость гнезда предотвращается узкой щелью.

Глубина гнезда делается не менее 3 см в бревнах и 2 см в брусьях и не более 1/3 высоты сечения в опорных и 1/4 - в промежуточных узлах, чтобы не слишком ослаблять сечение. Длина свободного конца основного стержня опорного узла должна быть не меньше 1,5 высоты сечения для получения достаточной площади скалывания.

Врубка стягивается наклонным стяжным болтом диаметром не менее 16 мм, перпендикулярным врубаемому стержню. Он начинает работать в случае скалывания древесины, предотвращая обрушение, и называется аварийным. В опорных узлах снизу прибивают короткую доску - подбалку с вырезом для опорной подкладки и скосом для шайбы болта. В бревно она врезается.

Опорный узел на такого соединения деревянных конструкций должен быть правильно центрирован. Оси бревен должны пересекаться с осью опоры в одной точке. При соединении брусьев ось основного бруса должна проходить через середину ослабленного гнездом сечения для предотвращения возникновения здесь дополнительного изгиба.

Лобовая врубка работает и рассчитывается на смятие и скалывание древесины соединяемых стержней.

Смятие древесины возникает в плоскости упора торца врубаемого стержня. Напряжение смятия а постоянно по величине и определяется делением сжимающей силы N на площадь смятия F. Площадь смятия находится в зависимости от глубины врубки hвр, ширины сечения b, диаметра d и угла наклона а из выражений:

для брусьев

для бревен

Расчетом проверяется прочность древесины гнезда соединения деревянных конструкций, смятие которой происходит под углом и расчетное сопротивление Rcм а.

Скалывание древесины возникает в свободном конце основного стержня в плоскости, начинающейся от вершины гнезда. Напряжения скалывания т распределяются по длине площади скалывания неравномерно и близ гнезда имеют максимальное значение. Их среднее значение определяется делением силы скалывания Т на площадь скалывания F, определяемую выражением F = lCKb. Длина скалывания, учитываемая расчетом, не может быть больше десяти глубин врубки. Величина расчетного среднего сопротивления скалыванию в опорных узлах при длине площади скалывания не более двойной высоты сечения принимается равной Rср/ск = 12 кГ/см2.

Более сложные соединения деревянных конструкций, требующие особо точного изготовления, двухлобовые врубки с двумя зубьями в настоящее время почти не применяются.


Новые материалы:

Предыдущие материалы:


Соединения на врубках

7.9 Узловые соединения элементов из брусьев и круглого леса на лобовых врубках следует выполнять с одним зубом (рисунок 8).

Рабочая плоскость смятия во врубках при соединении элементов, не испытывающих поперечного изгиба, должна располагаться перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. Если примыкающий элемент, помимо сжатия, испытывает поперечный изгиб, рабочую плоскость смятия во врубках следует располагать перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил.

Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами.

Рисунок 8 - Лобовая врубка с одним зубом

7.10 Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание, согласно указаниям 7.2 и 7.3, принимая расчетное сопротивление скалыванию по поз. 5 таблицы 3.

7.11 Длину плоскости скалывания лобовых врубок следует принимать не менее 1,5h, где h - полная высота сечения скалываемого элемента.

Глубину врубки следует принимать не более 1/4h в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более 1/3h в остальных случаях, при этом глубина врубок h1 в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах - не менее 3 см.

7.12 Расчет на смятие лобовых врубок с одним зубом следует производить по плоскости смятия (см. рисунок 8). Угол смятия древесины a следует принимать равным углу между направлениями сминающего усилия и волокон сминаемого элемента.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам для лобовых врубок следует определять по формуле (2) примечания 2 к таблице 3, независимо от размеров площади смятия.

Соединения на цилиндрических нагелях

7.13 Цилиндрическими нагелями называются болты, шпильки, нагели, гвозди, шурупы, глухари, саморезы и т.п., в соединениях, работающих на сдвиг.

Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели, в том числе клееных, и древесины из однонаправленного шпона (рисунок 9) при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон, гвоздями под любым углом и стальными нагелями, установленными в торец клееных деревянных элементов, следует определять по таблице 20. В необходимых случаях расчетную несущую способность цилиндрического нагеля, определенную по таблице 20, следует устанавливать с учетом указаний 7.15.

7.14 Расчетную несущую способность цилиндрических нагелей, кроме нагелей в торец, при направлении передаваемого нагелем усилия под углом к волокнам следует определять согласно 7.13 с умножением:

а) на коэффициент ka (таблица 21) при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде;

б) на величину при расчете нагеля на изгиб; угол «следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.

7.15 Расчетную несущую способность нагелей в соединениях элементов конструкций из древесины других пород, в различных условиях эксплуатации, в условиях повышенной температуры, при действии только постоянных и длительных временных нагрузок следует определять согласно 7.13 и 7.14 с учетом 5.4:

а) при расчете нагельного соединения из условия смятия древесины в нагельном гнезде умножением на коэффициенты тв, тт, тд, тн, та и делением на gн(о) и gн(сс);

б) при расчете нагельного соединения из условия изгиба нагеля умножением или делением на корни квадратные из этих коэффициентов;

7.16 Нагельное соединение со стальными накладками и прокладками на болтах или глухих цилиндрических нагелях (рисунок 9) допускается применять в тех случаях, когда обеспечена необходимая плотность постановки нагелей.

Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину не менее 5 диаметров нагеля и не менее 12,5 диаметров нагеля при установке в торец. В последнем случае диаметр отверстия должен быть на 0,5 мм меньше диаметра нагеля.

Нагельные соединения со стальными накладками и прокладками следует рассчитывать согласно указаниям 7.13 - 7.15, причем в расчете из условия изгиба (поз. 3 таблицы 20) следует принимать наибольшее значение несущей способности нагеля.

Таблица 20

Схемы соединений

Напряженное состояние соединения

Расчетная несущая способность Т на один шов сплачивания (условный срез), кН

гвоздя, стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля

дубового нагеля

1 Симметричные соединения (рисунок 9, а)

а) смятие в средних элементах

0,5cd

0,3cd

б) смятие в крайних элементах

0,8ad

0,5ad

2 Несимметричные соединения (рисунок 9, б)

а) смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений

0,35cd

0,2cd

б) смятие в более толстых средних элементах двухсрезных соединений при а £ 0,5с

0,25cd

0,14cd

в) смятие в более тонких крайних элементах при а £ 0,35с

0,8ad

0,5ad

г) смятие в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах при с > а > 0,35с

kнad

kнad

3 Симметричные и несимметричные соединения

а) изгиб гвоздя

2,5d2 + 0,01a2, но не более 4d2

-

б) изгиб нагеля из стали А240

1,8d2 + 0,02a2, но не более 2,5d2

-

в) изгиб нагеля из алюминиевого сплава Д16-Т

1,6d2 + 0,02а2, но не более 2,2d2

-

г) изгиб нагеля из стеклопластика АГ-4С

1,45d2 + 0,02a2, но не более 1,8d2

-

д) изгиб нагеля из древесно-слоистого пластика ДСПБ

0,8d2 + 0,02a2, но не более 1d2

-

е) изгиб дубового нагеля

-

0,45d2 + 0,02a2, но не более 0,65d2

4 Соединения на нагелях в торец с металлической накладкой (рисунок 10, в, г)

изгиб нагеля из стали С235 и арматуры А240

160d2

-

Примечания

1 В таблице: с - толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений, а - толщина крайних элементов, а также более тонких элементов односрезных соединений; d - диаметр нагеля; все размеры в см.

2 Расчетную несущую способность нагеля в двухсрезных несимметричных соединениях при неодинаковой толщине элементов следует определять с учетом следующего:

а) расчетную несущую способность нагеля из условия смятия в среднем элементе толщиной с при промежуточных значениях а между с и 0,5с следует определять интерполяцией между значениями по поз. 2а и 2б таблицы;

б) при толщине крайних элементов а > с расчетную несущую способность нагеля следует определять из условия смятия в крайних элементах по поз. 2а таблицы с заменой с на а;

в) при определении расчетной несущей способности из условий изгиба нагеля толщину крайнего элемента а в поз. 3 таблицы следует принимать не более 0,6с.

3 Значения коэффициента kн для определения расчетной несущей способности при смятии в более тонких элементах односрезных соединении при с ³ а ³ 0,35с приведены и таблице 22.

4 Расчетную несущую способность нагеля в рассматриваемом шве следует принимать равной меньшему из всех значений, полученных по формулам таблиц.

5 Расчет нагельных соединений на скалывание производить не следует, если выполняются условия расстановки нагелей в соответствии с 5.18 и 5.22.

6 Диаметр нагеля d следует назначать из условия наиболее полного использования его несущей способности по изгибу.

7 Число нагелей пн в соединении, кроме гвоздевого, следует определять по формуле

(60)

где N - расчетное усилие;

Т - наименьшая расчетная несущая способность, найденная по формулам таблицы 21;

пш - число расчетных швов одного нагеля.

8 В соединениях число нагелей должно быть не менее 2. Исключение могут составлять нагели, устанавливаемые конструктивно (например, на период сборки и монтажа).

Стальные накладки и прокладки следует проверять на растяжение по ослабленному сечению и на смятие под нагелем в соответствии с указаниями СП 16.13330.

7.17 Несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала, но разных диаметров следует определять как сумму несущих способностей всех нагелей, за исключением растянутых стыков, для которых вводится снижающий коэффициент 0,9.

7.18 Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2 и от кромки элемента S3 (рисунок 10) следует принимать не менее:

для стальных нагелей S1 = 7d; S2= 3,5d; S3= 3d;

для алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S1 = 6d; S2= 3,5d; S3= 3d;

для дубовых нагелей S1 = 5d; S2= 3d; S3= 2,5d.

При толщине пакета b меньше 10d (см. рисунок 10) и для клееных элементов, включая LVL, с расположением нагелей перпендикулярно клеевым швам следует принимать:

для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S1 = 6d; S2= 3d; S3= 2,5d;

для дубовых нагелей S1 = 4d; S2= S3= 2,5d.

Для стальных нагелей, установленных в торец, расстановку нагелей принимать по рисунку 11, в и г.

а - симметричные; б – несимметричные Рисунок 9 - Нагельные соединения

а - на болтах и шпильках; б - на глухих цилиндрических нагелях; в - на глухих цилиндрических нагелях, установленных в торец клееного элемента; г - то же, с усилением поперечным армированием Рисунок 10 - Нагельные соединения со стальными накладками

7.19 Нагели в растянутых стыках следует располагать в два или четыре продольных ряда; в конструкциях из круглых лесоматериалов допускается шахматное расположение нагелей в два ряда с расстоянием между осями нагелей вдоль волокон 2S1, а поперек волокон – S2 = 2,5d.

Таблица 21

Угол, град

Коэффициент кa

для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей диаметром, мм

для дубовых нагелей

12

16

20

24

30

0,95

0,9

0.9

0,9

1

60

0,75

0,7

0,65

0,6

0,8

90

0,7

0,65

0,55

0,5

0,7

Примечания

1 Значение кa для промежуточных углов определяется интерполяцией.

2 При расчете односрезных соединений для более толстых элементов, работающих на смятие под углом, значение кa следует умножать на дополнительный коэффициент 0,9 при с/а < 1,5 и на 0,75 при с/а > 1,5.

Таблица 22

Вид нагеля

Значения коэффициента kн для односрезных соединений при а/с

0,35

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Гвоздь, стальной, алюминиевый и стеклопластиковый нагель

0,8

0,58

0,48

0,43

0,39

0,37

0,35

Дубовый нагель

0,5

0,5

0,44

0,38

0,32

0,26

0,2

а - прямая; б - в шахматном порядке; в - установленных в торец без армирования; г - то же, с усилением армированием Рисунок 11 - Расстановка нагелей

7.20 При определении расчетной длины защемления конца гвоздя не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5d; кроме того, из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами.

Если расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше 4d, его работу в примыкающем к нему шве учитывать не следует.

При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего элемента следует уменьшать на 1,5d (рисунок 12).

Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины пробиваемых элементов.

Рисунок 12 - Определение расчетной длины защемления конца гвоздя

7.21 Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины следует принимать не менее:

S1= 15d при толщине пробиваемого элемента с ³ 10d;

S1= 25d при толщине пробиваемого элемента с = 4d.

Для промежуточных значений толщины с наименьшее расстояние следует определять по интерполяции.

Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от их толщины, расстояние между осями гвоздей следует принимать равным S1 ³ 15d.

Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее S1= 15d.

Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2 = 4d; при шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом а £ 45° (рисунок 13) расстояние может быть уменьшено до 3d.

Рисунок 13 - Расстановка гвоздей косыми рядами

7.22 При использовании шурупов, саморезов и глухарей в качестве нагелей, работающих на сдвиг, расстояния между их осями следует принимать по указаниям 7.18 как для стальных цилиндрических нагелей.

7.23 Несущую способность шурупов и глухарей, при расстоянии от плоскости сплачивания до конца ненарезанной части более чем два диаметра, следует определять по правилам для стальных цилиндрических нагелей. В других случаях расчет на сдвиг следует вести по внутреннему диаметру ослабленного резьбой сечения.

Лобовые врубки

Лобовые врубки.

Нормальное решение лобовой врубки характеризуется примыканием сжатого элемента под углом 45° к растянутому. При этом обязательным условием является прохождение оси сжатого элемента через центр площадки смятия (рис. 1).

Исследование работы лобовой врубки показало, что наиболее целесообразным расположением площадки смятия будет перпендикулярное к оси сжатого элемента (ортогональные врубки). При другом направлении этой площадки, например по биссектрисе внешнего угла врубки (рис. 2), усилие Nc должно быть разложено на две составляющие: одну — N1, проходящую через центр площадки смятия, направленную перпендикулярно биссектрисе, а другую — N2 перпендикулярную к площадке наклонного среза в сжатом элементе. Вторая составляющая из-за возможного появления в этом месте сопряжения щели от усушки древесины, а также и возможного поворота сжатого элемента (против часовой стрелки), не всегда может быть воспринята, особенно при сравнительно небольших углах к, когда сила трения, возникающая в результате действия значительно большей по величине силы N1, поглощает силу N2, и через площадку смятия передается полностью все усилие Nc под прежним углом , а не /2, как это предусматривается смыслом биссектрисной врубки, имеющей целью уменьшить угол смятия и резко увеличить расчетное сопротивление по смятию. Поэтому указанное разложение сил практически не может иметь места. Кроме того, в биссектрисной врубке уменьшается прижимающее усилие по площадке скалывания и наоборот может появиться отрывающее усилие за счет поворота сжатого элемента по часовой стрелке при наличии плотной пригонки скошеннон площадки, следовательно, ухудшается работа врубки. Биссекгрисное решение лобовой врубки не рекомендуется. Оно может быть оправдано лишь при больших углах . примыкания одного элемента к другому, когда составляющие усилия близки друг к другу.

Для предотвращения взаимного смещения сопрягаемых элементов под действием случайных причин (например, при монтаже конструкции или в их эксплуатации), лобовые и другие врубки рекомендуется связывать болтами, хомутами или скобами.

У становка таких болтов (называемых аварийными) в опорных узлах сквозных конструкций из бревен или брусьев требует поверки их расчетом с учетом возможного повреждения плоскости скалывания. Этим предотвращается полное разрушение узла с последующей аварией всей конструкции.

Площадка смятия в сжатом элементе сминается под углом 0° вдоль волокон, а в растянутом — под углом  к направлению его волокон, поэтому она должна быть рассчитана в растянутом элементе.

Расчет лобовой врубки должен проводиться по несущей способности из условия прочности на смятие и скалывание по формулам (1) и (2)

(1) (2)

Подставив в (1) значение получим

(3)

(4)

Несущая способность растянутого элемента должна быть проверена в месте наибольшего ослабления врубкой по формуле (4), которая справедлива при равномерном распределении напряжений в указанном сечении Fнт при обязательном центрировании растягивающего усилия Nр по оси этого сечения, если же растягивающее усилие приложено с эксцентрицитетом е по отношению к центру ослабленного сечения, то необходимо учесть дополнительное напряжение в растянутом элементе от изгибающего момента М. Расчет в этом случае нужно производить как для внецентренно-растянутого элемента.

При центрировании растягивающего усилия по ослабленному сечению центр опорной подушки должен быть расположен на вертикальной линии, проходящей через точку пересечения указанного растягивающего усилия с осью сжатого элемента (подкоса).

Расчет показывает, что даже небольшое нарушение центрирования по. ослабленному сечению приводит к некоторому снижению насущен способности узла.

Для увеличения запаса прочности растянутый элемент следует укрепить подкладным брусом (подбалкой), который одновременно служит для упора стяжного (аварийного) болта и в известной мере для защиты от загнивания в опорной части растянутого элемента. Чтобы зафиксировать проектное положение опорной подушки и улучшить центрирование, в подбалке делается подрезка, а в самой опорной подушке—небольшие скосы.

В тех случаях, когда при расчете лобовой врубки с одним зубом по условиям смятия глубина врезки оказывается больше в опорном узле или больше в промежуточных узлах (что недопустимо), применяют лобовую врубку с двумя зубьями (рис.3).

Построение такой врубки производится с таким расчетом, чтобы вершина второго зуба находилась в точке пересечения верхней грани пояса с осью сжатого элемента, а площадка скалывания его была ниже площадки скалывания первого зуба не менее чем на 2 см. При этом глубина врезки второго зуба не должна превышать указанных выше нормативных значений для лобовых врубок с одним зубом. Лобовые врубки с двумя зубьями разрешается применять при углах смятия не менее 45°, так как в этом случае решающим фактором будет не скалывание, а смятие, что менее опасно.

Расчет лобовой врубки с двумя зубьями должен производиться из условия смятия в предположении, что усилие сжатого элемента распределяется пропорционально расчетным площадкам смятия первого зуба и второго зуба . Определим эти усилия.

Из пропорции

Имеем ,

Или

Следовательно ;

Или расчетные усилия для первого и второго зуба соответственно

(5)

Из тех же зависимостей можем написать

(6)

Расчет на скалывание по нижней плоскости на глубине второго зуба при производится на полную силу скалывания Тск=Np , так как усилие, восприиятое первым зубом, также передается второй площадкой скалываиия. Более равномерное распределение за счет этого суммарных скалывающих напряжении по второй площадке скалывания учитывается введением поправочного коэффициента 1,15.

Верхнюю плошадку скалывания достаточно проверить на действие усилия с учетом неблагоприятных условий ее работы и возможной перегрузки путем введения коэффициента 0,8 к несущей способности на скалывание.

Для лобовых врубок в конструкциях, выполненных из бревен, разрешается центрировать узловые сопряжения по оси растянутого элемента, так как в этом случае эксцентрицитет оказывается весьма малым за счет неизбежной подрезки бревна снизу. Качество изготовления лобовой врубки с двумя зубьями должно обеспечивать наибольшую плотность примыкания обоих зубьев. Все лобовые врубки изготовляются при помощи специальных шаблонов путем пропилов по их наклонным плоскостям.

Простой, двойной и трехлобовой упоры.

Простой лобовой упор имеет широкое применение в сжатых стыках элементов, в которых сжимающие усилия направлены вдоль или поперек волокон; примером может служить конструкция опорного узла сквозной фермы, показанная на рис.4, а, в которой усилие сжатого элемента передается вкладышу всей поверхностью торца. Вертикальная составляющая сжимающего усилия передается на опорный брус, а горизонтальная — через тяжи, болты и нагели на растянутый элемент. Такая конструкция опорного узла имеет широкое распространение в треугольных сквозных фермах.

Врубки с двумя лобовыми упорами применяются в некоторых фермах и подкосных системах. При этом передача усилий подкосов на прикрепленные к стойке колодки (двухстепенная передача усилий) нежелательна, так как крепление ее осуществляется обычно на податливых связях (болтах, гвоздях и т. п.).В узловых соединениях трех сжатых элементов, а также в соединениях растянутого элемента с двумя стержнями, сходящимися под большим углом. применяется трехлобовой упор (рис.5). Наиболее целесообразным является решение, в котором поверхности смятия направлены по биссектрисам углов сопрягаемых элементов (рис. 5, а). Отсутствие в такой врубке скалывания волокон древесины является большим ее достоинством. Трехлобовой упор применяется в конструкциях опорных узлов, в которых верхний пояс или опорный подкос примыкает под углом от 40 до 60°, а также во внутренних углах рамных систем. В этих случаях применение трехлобового упора будет целесообразнее простого. Кроме того, применение биссектрисного сопряжения исключает смещение опертых под углом элементов. Расчет простого и двойного упора производится по формуле (1). При двойном упоре требуется разложение усилия подкосов на две составляющие, перпендикулярные площадкам смятия; напряжения по площадкам смятия проверяются по величине этих составляющих.При расчете трехлобового упора каждое из трех сжимающих усилий раскладывается на две составляющие, нормальные к плоскостям смятия; при этом угол между направлением сжимающей силы и волокнами уменьшается вдвое, что дает возможность значительно повысить расчетное сопротивление смятию. Как видно из треугольников сил, все усилия смятия перпендикулярны к площадкам смятия и пересекаются в одной точке. Аналогичное построение будет иметь место и при неравной ширине элементов и неравностороннем силовом треугольнике. По биссектрисе тогда следует располагать площадки смятия наиболее напряженных элементов.

П ри изготовлении конструкции с трехлобовым упором требуется особенно тщательная приторцовка поверхностей смятия, осуществляемая простым опиливанием концов элементов по специальным шаблонам.

В сквозных системах конструкций из досок большой толщины опорные узлы могут быть выполнены простым лобовым упором по пласти досок. Такая конструкция сопряжения носит название щековой врубки. Эта устаревшая конструкция не всегда имеет достаточную несущую способность и поэтому ее н е рекомендуется применять в современном строительстве. В этих врубках скалыванне не сопровождается действием прижимающей силы, в результате чего значительно снижается надежность соединения.

69. Соединения деревянных элементов на лобовой врубке с одним зубом.

Врубкой называют соединение (рис.), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или

иных рабочих связей. 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; 2) по скалыванию площадки; 3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса.

Конструктивные требования:

Расчетная несущая способность соединения на смятие:

- расчетное сопротивление смятию древесины под углом к волокнам.

Площадь смятия:

Расчетная несущая способность соединения на скалывание:

- расчетное среднее по площади скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон.

70. Соединение деревянных элементов на пластинчатых нагелях, конструкция и расчет.

Нагели являются одним из наиболее широко приме­няющихся до настоящего времени механических рабо­чих связей. Нагелем называется гибкий стержень, кото­рый соединяет элементы деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб. Для сплачивания двух или трех брусьев, составлен­ных по высоте, применяют пластинчатые нагели, вставляемые в гнезда, прорезаемые цепнодолбежным стан­ком (рис. IV. 18).

Применение дубовых или березовых пластинчатых нагелей допускается для сплачивания брусьев в состав­ных элементах со строительным подъемом, работающих на поперечный изгиб и на сжатие с изгибом. Размеры пластинчатых нагелей и гнезд для них, а также расста­новку в сплачиваемых элементах следует принимать по нормам (см. рис. IV. 18). Направление волокон в пла­стинках должно быть перпендикулярно плоскости спла­чивания элементов.

Расчет:

- определяют число нагелей в соединении

- определяют расчетную несущую способность пластинчатого нагеля

71. Соединение деревянных элементов на призматических шпонках.

Шпонки — это вкладыши из твердых пород древеси­ны, стали или из пластмасс, которые устанавливаются между сплачиваемыми элементами и препятствуют сдвигу. Для сплачивания деревянных элементов издавна применялись призматические шпонки из твердых пород древесины. Различают призматические деревянные про­дольные шпонки (рис.65,а), когда направления во­локон древесины шпонок и соединяемых элементов со­впадают, и поперечные, когда направление волокон в шпонках перпендикулярно к направлению волокон сое­диняемых элементов. Во втором случае для обеспечения более плотной посадки шпонок они могут быть выполне­ны из двух клиновидных элементов.

Призматические шпонки, передавая от одного элемен­та другому сдвигающие силы, работают на смятие и ска­лывание. По надежности из деревянных призматических шпонок следует выделить наклонные шпонки. Отличи­тельный признак шпонок — появление опрокидывающего шпонку момента и как результат этого возникновение распора между соединяемыми элементами (рис.65,б).

Для восприятия распора необходимо устанавливать ра­бочие связи — стяжные болты. Во избежание чрезмерной деформативности шпоночных соединений, а также для уменьшения количества стяжных болтов, длину шпонки по нормам принимают не менее lшп>5hвр. Глубину врез­ки шпонок в брусья следует принимать не менее 2 см и не более 1/5 высоты бруса, а бревна — не менее 3 см и не более 1/4 диаметра бревна.

Расчет соединений на призматических шпонках подобно расчету соедине­ний на лобовых врубках сводится к проверке несу­щей способности по смя­тию и скалыванию древе­сины шпонок, а также сплачиваемых брусьев или бревен. При расчете на скалывание в многорядовых соединениях в связи с вероятностью неравномерного распределения усилий между шпонками и снижения не­сущей способности вводят коэффициент 0,7. При расчете соединений на шпонках требуется подбор стяжных болтов и шайб под его головку и под гайку для восприятия распора.

Рис. 65. Соед. на шпонках

а — призматических прод. деревянных; б — работа призматиче­ских шпонок, а—а—плоскость ска­лывания;

Лобовая врубка с одним зубом.

Соединения ДК

Мод. 7. Лобовые врубки

Рассмотрим лобовые врубки нормального решения, т.е. перпендикуляр к какой-то оси.

 

λ ≤ 450 – 300 , лобовая врубка с одним зубом.

Лобовая врубка с одним зубом.

Правила конструирования.

1. Наносим оси стержней ( λ ≈ 300 )

2. Наносим тело элемента

3. hвр – глубина врубки для опорных узлов

условие не сильно ослабляет сечение основного элемента.

для промежуточных узлов.

 


Делим глубину врубки пополам и проводим лини до пересечения с осью верхнего пояса, в этой точке устанавливаем перпендикуляр.

4. lск – длинна площадки скалывания

lск ≥ 1,5hн.п.- конструктивное условие

lск ≥ 3eск,

5. eск – эксцентриситет скалывающих сил. Для этого нужно найти центр тяжести ослабленной зоны нижнего пояса. Прикладываем усилие Nн.п.

eск – эксцентриситет – это расстояние между центрами тяжести двух площадок: площадок растяжения и площадки скалывания.

6. Максимальная длинна площадки скалывания

l maxск = 10 hврубки – Это длина, которую можно включить в расчет, предполагается разрушение по косослою II-го сорта.

7. Центрирование сил в узле: продолжим ось верхнего пояса до пересечения с горизонтальной линией проходящей через центральную точку ослабленной зоны нижнего пояса – это центр узла, сюда ставим опорную реакцию, здесь должен быть центр опорной подушки.

8. Зазор 2÷3см не должен закрываться при набухании древесины, иначе произойдет разрушение врубки с растяжением поперек волокон, скалывание врубки с отдиранием поперек волокон - эффект рычага.

При осмотре узлов:

1. Ищем волосяные трещины воль площадки скалывания (вставляем металлический метр и ищем сквозной зазор на площадке скалывания).

2. Осматриваем положение опорной подушки по отношению к центру узла:

- если подушка смещена в сторону пролета, вверху ослабленной зоны нижнего пояса возникает дополнительные напряжения изгиба, которые могут привести к разрушению нижний пояс ( возникает дополнительный момент). Поэтому опорная подушка должна быть установлена по центру узла.

3. Ищем загнивание древесины в районе площадки скалывания. При наличии загнивания узел усиливаем накладками.

Расчет

1) Смятие

Aсм = bн.п. hвр/ cosα

2) Скалывание

Fск = Nвп × cosλ = Nнп

Aск = b × lск

lск ≤ 10 hвр

3) растяжение по ослабленной зоне

; m0=0.8

Aнетто = bп (hп – hвр)

 

Если в реальных условиях опорная подушка смещена слева вправо относительно центра узла, находим дополнительно

Лобовая врубка с двумя зубьями используется при наклоне верхнего пояса ≥ 450

Особенности конструирования

1. Начало второго зуба находится на пересечении оси верхнего пояса и (грани) верхнего грани нижнего пояса.

2. Вершина 1 – го пояса находится на ≈ 2 см выше вершины 2 – го зуба.

3. Особенности расчета

3.1. Смятие.

; ;

Сила распределяется прямо пропорционально величине площадок смятия

3.2. Скалывание.

- учитывает отсутствие прижима или силы трения

- учитывает улучшение работы 2-й площадки за счет сил трения

(прижима)

На первый зуб передаём часть силы:

F'ск = N'см × cosα

A'ск = l'ск × bп, где

l'ск≤ 10 hвр

bп – ширина пояса

На второй зуб передаём всю силу от верхнего пояса F''ск = Nв.п.× cosα, A''ск = bп × l''ск

Если произойдёт скалывание 1– й площадки, то вторая продолжает работать и нести всю нагрузку от верхнего пояса.

Аварийные связи и их расчёт

 

Аварийный болт устанавливается перпендикулярно к оси верхнего пояса на расстоянии = 7 d болта от торца.

К нижней части пояса прибиваем подбалку и срезаем её так, чтобы был прямой угол.

Вместо болта можно установить хомут из пластинки шириной 60÷80÷100мм и толщиной 4 мм.

 

Расчёт аварийного болта

 

Построим основной силовой треугольник. После разрушения врубки от скалывания образуется дополнительный силовой поток, он должен быть замкнут.

Аварийный болт предназначен для временного закрепления верхнего пояса после скалывания врубки . Nав.б.- усилие в аварийном болте.

 

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *