14.Соединение деревянных элементов без механических связей. Их расчет.

Рис. 4.1 Лобовые вруб­ки и упоры:

а — с одним зубом я брусьях; 6 — то же. в бревнах; в — с двумя зубьями в брусьях; г — лобовой упор с накладками на болтах; д — то же. со стальными стерж­нями; / — сжатый элемент; 2— растянутый элемент; 3— подбалка; 4 — подушка; 5 — болт; 6 — накладки из досок; 7 — стальной стер­жень d = 20 Н- 24 мм

Соединения элементов конструкций разделяют на три вида: сращивание – соединение по длине; сплачивание – увеличение поперечного сечения; узловые – соединения пересекающихся элементов под различными углами.

При выборе соединений отдельных элементов следует помнить об анизотропном строении древесины, которое в большей степени проявляет свои отрицательные качества в местах соединений.

Одними из первых стали применяться лобовые врубки, упоры, в которых усилия от одного элемента другому передаются через контактные поверхности и вызывают напряжения смятия. Такие соединения ведут к перерасходу древесины (рис. 4.1).

Если усилия от одного элемента другому передаются через их соответственно обработанные и опиленные контактные поверхности, то такие соединения называют контактными. К контактным соединениям деревянных элементов относятся лобовой упор и лобовая врубка. В современных деревянных конструкциях врубку, так же как и упор, применяют для соединения в узле или стыке только сжатых элементов. Рабочие связи в таких соединениях служат для фиксации отдельных элементов или являются аварийными связями.

Преимуществом лобовых упоров является малое влияние на их работу деформаций древесины при температурно-влажностных колебаниях, особенно при направлении усилий вдоль волокон.

Если контактные соединения передают сжимающее усилие поперёк волокон (стойки в местах примыкания к ригелям, опирания балок, ферм, прогонов на стены), то их рассчитывают на смятие по контактным поверхностям и сравнивают с соответствующим расчётным сопротивлением. При действии значительных усилий опорные площадки или контактные поверхности увеличивают, т.к. сопротивление древесины на смятие поперёк волокон незначительное (рис. 4.6).

П

Рис. 4.6 Усиление опорных частей клееных балок: а – фанерными накладками; б – клееной вставкой

ри невозможности увеличения опорной площадки, для увеличения несущей способности применяют различные накладки, прикрепляемые к боковым граням. В этом случае усилия с помощью накладок распределяются на большую глубину (рис. 4.6, а). можно в опорной части дощатоклееной балки большого сечения выпилить уголок под углом 45⁰, затем после разворота на 90⁰ вклеить обратно. на опоре получается смятие вдоль волокон (

Рис. 4.7 Наращивание стоек по длинеа — с фиксацией торцов с помощью цилиндрических нагелей; б — то же, фанерными накладками; в — проме­жуточный стык стоек с деревянными накладками

При наращивании стоек возникает опасность взаимопроникновения более плотных слоёв древесины одного элемента в менее плотные слои другого. В торцах может произойти деформация древесины. Для более точного совмещения торцов в них устанавливают цилиндрические нагели или боковые накладки. Расчёт торцов не производят, т.к. сжатые стойки подбирают по сечению из расчёта на продольный изгиб и этой площади бывает достаточно для восприятия напряжений смятия вдоль волокон. Соединения наклонных сжатых деревянных элементов с горизонтальными растянутыми элементами без рабочих связей осуществляют в виде лобовых врубок с одним или двумя зубьями. Врубки применяют в треугольных брусчатых или бревенчатых фермах (рис. 4.9). Элементы соединений на врубках следует обязательно стягивать болтами или хомутами, а рабочая плоскость смятия должна располагаться перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. несущая способность лобовой врубки определяется из (четырёх) трёх предельных состояний: по смятию площадки упора F_см; по скалыванию площадки F_ск; по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса, устойчивости наклонного элемента.

Р ис. 4.9 Лобовая врубка в опорных узлах брусчатых ферм, несущих узло­вые нагрузки

Аварийные связи ставят в опорных узлах треугольных деревянных ферм, несущая способность которых зависит от возможности образования усушечных трещин с торца растянутого пояса. Для этого используют сборочные крепления (болты, хомуты). В основном расчёте элементов деревянных конструкций работа аварийных связей не учитывается, так как нормальная жёсткость их сопротивления сдвигу, особенно после усушки древесины, ничтожно мала по сравнению с начальной жёсткостью работы врубки на смятие и скалывание. При возможном скалывании зуба растянутого пояса в работу полностью должна включаться аварийная связь для обеспечения временного закрепления нижнего конца верхнего пояса. При упоре ребра верхнего пояса под углом γ≥55-60⁰ в пласть нижнего пояса местная вмятина, увеличиваясь по мере увеличения силы упора, предотвращает сдвиг верхнего пояса даже при отсутствии связей. При упоре ребра верхнего пояса под углом γ<55-60⁰ необходимо ставить аварийные связи, увеличивающие угол наклона упора до 55-60⁰ к плоскости скола.

Усилия в аварийном болте .

Срезывающее усилие между подферменной подкладкой и поясом фермы