17.Соединения массивных элементов на пластинчатых нагелях, их расчет.

Пластинчатые деревянные нагели применяются для сплачивания брусьев в составных балках со строительным подъёмом, работающих на изгиб, и в верхних поясах большепанельных ферм и арок треугольного очертания, работающих на сжатие с изгибом. Пластинчатые нагели закладывают в предварительно выбранные гнёзда. Волокна пластинчатых нагелей должны быть направлены перпендикулярно шву сплачивания, иначе вместо изгиба нагель будет скалываться поперёк волокон. При установке пластинчатых нагелей в гнезде должны быть зазоры по 1 мм с каждой стороны по длине нагеля, которые, кроме облегчения постановки нагеля, дают возможность не осложнять работу нагелей при усушке брусьев составной балки. При отсутствии зазоров усушка брусьев поперёк волокон может привести к раскрытию шва и передаче вертикальной нагрузки от верхнего бруса на торцы пластинчатых нагелей. При сплачивании брусьев шириной более 15 см применяются сквозные пластинчатые нагели, а при большей ширине – глухие пластинки, расположенные в шахматном порядке. В расчётном отношении соединение на пластинчатых нагелях является односрезным кососимметричным соединением. Напряжённое состояние соединения на пластинчатых нагелях характеризуется: изгибом нагеля, смятием древесины брусьев вдоль волокон, скалыванием древесины между нагелями. Несущая способность пластинчатого нагеля обеспечивается при расстоянии между осями пластинок 9δ_пл , что составляет для нагелей δ_пл=12мм, и для нагелей δ_пл=16мм, . Расчётная несущая способность на смятие определяется по формуле Так как сопротивление смятию древесины брусьев вдоль волокон всегда больше чем дубовой пластинки поперёк волокон. Несущая способность дубового пластинчатого нагеля из условия его изгиба определяется по формуле полученной из условия, когда В случае применения берёзовых пластинчатых нагелей расчётную несущую способность нагеля, вычисленную по формуле, снижают умножением на коэффициент 0,8. Начальная влажность древесины пластинок должна быть не более 8-10%, что значительно меньше влажности сплачиваемых брусьев, и при совместном уравнивании влажности пластинки набухают и более плотно прилегают к стенкам гнезда. Ввиду того, что пластинчатые нагели не создают распора, стяжные болты ставятся только по концам балки – конструктивно (на расстоянии 0,1 от конца балки).

35. Особенности расчета клееных элементов из фанеры с древесиной.

Расчет клееных элементов из фанеры с древесиной следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения. Прочность растянутой фанерной обшивки плит и панелей следует проверять по формуле

,где М – расчетный изгибающий момент;

R_ф.р – расчетное сопротивление фанеры растяжению;

m_ф – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: m_ф = 0,6 для фанеры обычной и m_ф = 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков m_ф = 1;

W_пр – момент сопротивления поперечного сечения, приведенного к фанере.

Приведенный момент сопротивления поперечного сечения клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять по формуле

,где y_о – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани обшивки;

,где I_ф – момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок;

I_д – момент инерции поперечного сечения деревянных ребер каркаса;

Устойчивость сжатой обшивки плит и панелей следует проверять по формуле

, где при  50; при > 50

(а – расстояние между ребрами в свету;  – толщина фанеры).

Верхнюю обшивку плит дополнительно следует проверять на местный изгиб от сосредоточенного груза Р = 1 кН (100 кгс) (с коэффициентом перегрузки n = 1,2) как заделанную в местах приклеивания к ребрам пластинку. Проверку на скалывание ребер каркаса плит и панелей или обшивки по шву в месте примыкания ее к ребрам производят по формуле

,

R_сп – расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон или фанеры вдоль волокон наружных слоев; b_рас – расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.

Расчет на прочность поясов изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений с фанерными стенками следует производить по формуле , принимая W_рас = W_пр, при этом напряжения в растянутом поясе не должны превышать R_р, а в сжатом –R_с ( – коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба).

При проверке стенки на срез по нейтральной оси в формуле значение R_ск принимается равным R_ф.ср, а расчетная ширина b_рас

b_рас = _ст, где _ст – суммарная толщина стенок.

При проверке скалывания по швам между поясами и стенкой R_ск = R_ф.ск, а расчетную ширину сечения следует принимать равной b_рас = nh_п, где h_п – высота поясов;

n – число вертикальных швов.

Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений в изгибаемых элементах двутаврового и коробчатого сечений следует проверять по формуле

,

где R_ф.р. – расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом  определяемое по графику СНиП.

_ст – нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов;

_ст – касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки поясов;

 – угол, определяемый из зависимости .

Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений при условии , где h_ст – высота стенки между внутренними гранями полок;  – толщина стенки. Расчет следует производить по формуле

,где k_и и k – коэффициенты, определяемые по графикам СНиП;

h_рас – расчетная высота стенки, которую следует принимать равной h_ст при расстоянии между ребрами а  h_ст и равной а при a < h_ст.

33. По действующим в РФ строительным нормам и правилам (СНиП) конструкции из дерева и пластмасс рассчитываются по единому для всех строительных конструкций методу предельных состояний. Предельными являются такие состояния конструкций, при которых они перестают удовлетворять требованиям эксплуатации или их возведения (материалы теряют сопротивляемость внешним силам, в них развиваются общие деформации). Различают две группы предельных состояний:

1) по несущей способности (прочности, устойчивости);

2) по деформациям (прогибам, перемещениям)

,

Вторая группа менее опасна. Она определяется непригодностью конструкции к нормальной эксплуатации, когда она прогибается до недопустимой величины. Этого не происходит, пока максимальный относительный прогиб ее f/l не превосходит предельно допускаемых значений.

Предельные состояния могут наступить под влиянием следующих основных факторов:

а) внешних нагрузок;

в) качества, размеров и механических свойств материалов;

с) условий работы конструкций и её элементов в эксплуатации.

Деформации деревянных конструкций или их отдельных элементов следует определять с учетом сдвига и податливости соединений. Величину деформаций податливого соединения при полном использовании его несущей способности следует принимать по табл. 15

СНиП II-25-80* (в зависимости от вида соединения), а при неполном – пропорциональной действующему на соединение усилию.

Прогибы элементов зданий и сооружений не должны превышать величин, приведенных в

СНиП II-25-80*. Например для прогонов и стропильных ног f/l=1/200. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролета. При наличии строительного подъема предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета. Прогиб изгибаемых элементов следует определять по моменту инерции поперечного сечения брутто. Для составных сечений момент инерции умножается на коэффициент k_ж учитывающий сдвиг податливых соединений, приведенный в табл. СНиП II-25-80*. Наибольший прогиб шарнирно-опертых и консольных изгибаемых элементов постоянного и переменного сечений f следует определять по формуле

,

где f_о – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига;

h – наибольшая высота сечения;

l – пролет балки;

k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, принимаемый равным 1 для балок постоянного сечения;

с – коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.

Значения коэффициентов k и с для основных расчетных схем балок приведены в СНиП II-25-80*

Прогиб клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять, принимая жесткость сечения равной 0,7 ЕI_пр. Прогиб сжато-изгибаемых шарнирно-опертых симметрично нагруженных элементов и консольных элементов следует определять по формуле

, где f – прогиб, определяемый по формуле;

 – коэффициент, определяемый по формуле .

15. Соединение массивных элементов на лобовых врубках, требования к врубкам, их расчет. Лобовые упоры и врубки применяют для сращивания и узловых сопряжений сжатых элементов из бревен и цельных или клееных брусьев. Сращивание лобовыми упорами выполняют при действии сжимающего усилия вдоль волокон древесины и под углом к ним. Узловые соединения выполняют с помощью лобовых врубок с одним или с двумя зубьями, а также с применением подушек. Для создания плотности и предотвращения смещения соединяемых элементов при транспортировании и монтаже конструкций их закрепляют болтами, скобами, накладками. В узловых соединениях из брусьев следует центрировать элементы по ослабленному врезками сечению. В лобовых врубках рабочую плоскость опирания сжатого элемента, работающую на смятие, располагают перпендикулярно действующему в нем усилию, т. е. перпендикулярно его оси. Если элемент работает на сжатие с изгибом, ее располагают перпендикулярно равнодействующей сжимающего и поперечного усилий. Лобовые упоры и врубки рассчитывают на смятие по плоскостям примыкания элементов и на скалывание древесины..

Рис. Лобовые упоры и врубки. а-лобовой упор с накладками на болтах, в- лобовая врубка с одним зубом в брусьях. Расчетную несущую способность соединений определяют: в лобовых врубках с одним зубом и во врубках с подушками: на смятие , на скалывание В лобовых врубках с двумя зубьями: на смятие , на скалывание по плоскости на глубине врубки верхнего зуба , то же по плоскости на глубине врубки нижнего зуба N_в— расчетное усилие в примыкающем элементе; F_см — расчетная площадь смятия; F_ск — расчетная площадь скалывания; F’_см, F’’_см и F’_ск, F’’_ск — соответственно площади смятия и скалывания на уровне первого и второго зубьев; R_смα — расчетное сопротивление древесины смятию под углом α к направлению волокон, R_ск^ср— расчетное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию: 1ск — расчетная длина площадки скалывания, принимаемая не менее 1,5h и не более 10h ; е — плечо сил скалывания (е — 0,5h при несимметричной врезке и е = 0,25h при симметричной; β = 0,25 при расчете на одностороннее скалывание растянутых элементов и β=0,125 при расчете на промежуточное скалывание сжатых элементов.