ΣM_o=0

Т₁*е₁= Т₂е₂

2. Элементы разной толщины (т.е. разные EI)

Упрощенные формулы СНиП для несущей способности одного условного среза нагеля.

Древесина работает на смятие, нагель на — изгиб.

1. смятие древесины в более толстом элементе толщиной с

Т_см,с=к₁*с*d_наг

Смятие древесины по толщине а

2. Т_см,с=к₂*с *d_наг

к₂=f( )

3. изгиб нагеля в зависимости от толщины а.

Т_из,а=к₃*d²_наг+к₄*а²

3. ограничения по изгибу или работа нагеля в упругой среде

Т_{из,упр.ср}=к₅*d²_наг=0,44*d²_наг

Из 4-х условий t^min

Формулы разные для симметричного и несимметричного соединения:

1. Т_гв=Т^'_min+ Т^''_min — соединение симметричное 4d_гв≤a_p

2. T=T'; a₁≤4d_гв; T'=0. Соединение рассчитывается как несимметричное.

а_р=l_гв-с-а-2мм*2-1,5d_гв

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

σ_см

α

α

Для формул 1,2*к_α

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:

Т_выд= l₀*к_тр*d_гв*π= к_тр*А_тр=R_выд.гв.*d_гв*π*l₀,

Где R_выд.гв.=0,3МПа — сухая древесина —W≤18%

R_выд.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≥ 10d_гв

l₀≥ 2t_доски

Чтобы не скрипел пол, если доска половая. Чтобы при скоблении доска не вытаскивала гвозди.

Пример Настилка пола.

t_доски=370мм (40), d_гв≤ — принимаем 5мм

1. l₀=10t_гв=10*5=50мм (гвоздь работает на трение)

2. l₀=2*37=74мм

l_гв=t_д+2мм+ l₀+1,5d_гв=37+2+74+1,5*5=120,5мм

Принимаем гвоздь 120мм

Толщина лаги не менее t_л=74+1,5*5=81,5мм лучше взять 84мм

σ_{текуч.гв.}≥600÷800 МПа

Особенности для шурупов:

R_выд.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:

1. 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.

2. 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.

3. Температура в помещении не ниже +18ºС, т.е. помещение должно быть отапливаемым.

4. 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

6. 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.

6. 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.