
- •Расчет шурупов и гвоздей на выдергивание.
- •Соединения на клею.
- •Зубчатые соединения
- •Балки Балки из досок
- •Поперечные сечения
- •Очертания балок
- •Балки на пластичных нагелях
- •Работа шва
- •Учет податливости шва при расчете.
- •Балки с волнистой стенкой.
- •Расчет балок.
- •Сопряжение пояса и стенки.
- •Балки с плоской стенкой.
- •Арки без затяжек.
- •Купола.
- •Полимеры.
- •Пневматические конструкции.
ΣMo=0
Т1*е1= Т2е2
Элементы разной толщины (т.е. разные EI)
Упрощенные формулы СНиП для несущей способности одного условного среза нагеля.
Древесина работает на смятие, нагель на — изгиб.
смятие древесины в более толстом элементе толщиной с
Тсм,с=к1*с*dнаг
Смятие древесины по толщине а
Тсм,с=к2*с *dнаг
к2=f(
)
изгиб нагеля в зависимости от толщины а.
Тиз,а=к3*d2наг+к4*а2
ограничения по изгибу или работа нагеля в упругой среде
Тиз,упр.ср=к5*d2наг=0,44*d2наг
Из 4-х условий tmin
Формулы разные для симметричного и несимметричного соединения:
Тгв=Т'min+ Т''min — соединение симметричное 4dгв≤ap
T=T'; a1≤4dгв; T'=0. Соединение рассчитывается как несимметричное.
ар=lгв-с-а-2мм*2-1,5dгв
Учет условий работы (п.3.2. —СНиП)
Формулы 1,2*m*m*m…….. по смятию древесины
Формулы 3,4*
Действие силы под углом к волокнам. Для раскоса основные напряжения действуют вдоль волокон, для стойки — под углом α к волокнам. Несущую способность для одного среза умножаем:
Только для стойки на коэффициенты
σсм
α
α
Для формул 1,2*кα
Для формул 3,4*
Расчет шурупов и гвоздей на выдергивание.
(В случае установки шурупов и гвоздей поперек волокон)
При забивке гвоздя вдоль волокон несущая способность равна нулю.
Пример расчета шурупов и гвоздей на выдергивание, подвесной потолок.
l0 — рабочая длина гвоздя.
Гвоздь работает как висячая свая:
Твыд= l0*ктр*dгв*π= ктр*Атр=Rвыд.гв.*dгв*π*l0,
Где Rвыд.гв.=0,3МПа — сухая древесина —W≤18%
Rвыд.гв. =0,1МПа — влажная древесина — W>23%
Пробка набирает 200% (воды) влажность, тоже бамбук.
Сосна, ель набирает до 100% воды и тонет.
Ограничения для рабочей длины:
l0≥ 10dгв
l0≥ 2tдоски
Чтобы не скрипел пол, если доска половая. Чтобы при скоблении доска не вытаскивала гвозди.
Пример Настилка пола.
tдоски=370мм
(40), dгв≤
— принимаем 5мм
l0=10tгв=10*5=50мм (гвоздь работает на трение)
l0=2*37=74мм
lгв=tд+2мм+ l0+1,5dгв=37+2+74+1,5*5=120,5мм
Принимаем гвоздь 120мм
Толщина лаги не менее tл=74+1,5*5=81,5мм лучше взять 84мм
σтекуч.гв.≥600÷800 МПа
Особенности для шурупов:
Rвыд.гв. =1 МПа, не зависит от влажности древесины. ≈ в 10 раз больше чем для влажной древесины.
Соединения на клею.
Применение клеев смотри табл.2 СНиП.
В основном применяют синтетический клей.
Раньше использовали фенолформальдегидный КБ-3. Он очень токсичный, выдерживает мало циклов набухания и высыхания древесины (напр. фанера), имеет жизнеспособность около 2 часов, стоимость в 1975г. 30 копеек за 1кг→ 0,3 доллара дешевый; в настоящее время используется для изготовления древесных пластиков.
Фенольно-резорцыновый клей — ФР-12. Дороже в 10 раз (стоимость 3 рубля за 1 кг). Выдерживает много циклов набухания и высыхания, малотоксичный.
В СНиПе модификации ФР-50, ФР-100.
Основные требования к клеям и технологии склеивания:
Влажность древесины W=10±2%.
Древесину перед склеиванием нужно сушить. Время сушки зависит от толщины досок и примерно равно 2-ое суток – толщина доски 20 мм, 3-ое суток –30 мм, 4-ро – 40 мм, можно использовать различные режимы сушки. До изготовления досок бревна должны быть свежесрубленными или плавать в специально подсоленных водоемах. Влажные бревна режут на доски (на поверхности бревна при сушке образуются трещины). Первый и второй сорта досок не допускает трещин, III сорт допускает трещины. Для клееных конструкций трещины не допускаются.
Жизнеспособность клея — это время в часах от начала приготовления клея (это смола + отвердитель + до 8% древесной муки) до начала загустевания при температуре не ниже +18ºС и не выше +35ºС .
Жизнеспособность клея должна быть в пределах 2÷4 часа.
Например ФР-12 жизнеспособность - 4 часа.
Температура в помещении не ниже +18ºС, т.е. помещение должно быть отапливаемым.
Открытая выдержка клея не более 10 минут. Это требование вынуждает механизировать производство. При ручном нанесении клея расход клея в 2 раза больше, так как толщина слоя значительно больше. На балку прямолинейного очертания при толщине досок 33 мм расходуется примерно 15 кг/м3 клея.
Прочность клеевого шва при испытании на скалывание τ≥6,5 МПа. Для этого испытания по ГОСТу у торца отправочного элемента вырезают столбик 50х50мм на всю высоту пакета и испытывают каждый клеевой шов. Если какой-то один шов не имеет требуемой прочности (τ≥6,5 Мпа)
бракуют.
τ≥6,5 МПа
После механической обработки поверхности заготовок предохраняют от загрязнения, увлажнения и пересушивания. Заготовки следует использовать не позже чем через 8÷10часов, иначе происходит коробление, искривление.., влияющие на качество склеивания.
Отдельные заготовки склеивают в плети длиной(равной длине отправочного элемента) 6÷30м. Минимальная длина заготовки (кусочка доски) 400мм. Стык досок при облучении токами высокой частоты набирает прочность в течении 3÷4 секунд.
Разборная прочность связана с набором прочности клеевого шва. Для прямолинейных элементов «разопалубку» выполняют при достижении 50% , для гнутых элементов 70% прочности клеевого шва, т.е. равной τ≈0,5*6,5 Мпа или τ≈0,7*6,5 Мпа.
Имеются также требования по толщине клеевого шва и дефектам по толщине клеевого шва.. Чем тоньше клеевая, прослойка тем больше прочность клееного элемента..
Основные виды соединения досок.
Соединения встык: Стык неравнопрочный.
При работе на растяжение стык примерно в десять раз слабее основного материала. Стык применялся раньше для склеивания части досок в сжатых элементах и в сжатой зоне изгибаемых элементов , он нетехнологичен.
Этот стык отсутствует в новом СНиПе.
Соединение « на ус »
Достоинства: За счет большой поверхности контакта стык равнопрочен с основным материалом . Недостатки: нетехнологичен, а главное – он неэкономичен из-за большого расхода древесины.