2.3. Расчет соединений на металлических шпонках

Под действием временной вертикальной нагрузки в местах установки металлических шпонок возникают сдвигающие усилия T. Эти усилия обусловливают возникновение напряжений смятия древесины в местах врезки шпонок, напряжений скалывания её на участках между шпонками и напряжений изгиба в самой металлической шпонке. Расчет соединения сводится к проверке допустимых напряжений.

Рис 2.3 Схема к расчету соединения брусьев пакете гибкими пластинчатами металлическими нагелями (металлическими шпонками).

2.3.1 Несущая способность металлической шпонки

Для принятых размеров шпонки и прочностных характеристик древесины и металла определяем минимальную несущую способность шпонки:

• по смятию древесины

• по изгибу металла

=14,7 МПа и =215МПа – расчетные сопротивления соответственно смятия древесины вдоль волокон и металла шпонки изгибу;

b, h, - размеры металлической шпонки.

К дальнейшему расчету соединения принимается минимальная несущая способность шпонки =45,86 kH – меньшее из значений, полученных при расчете.

2.3.2 Определение количества металлических шпонок.

Проверка соединения на скалывание.

Разбиваем пакет на три участка два длиной 1м и один длиной 0,9м, расчет расстояния между шпонками выполняют для каждого участка, а затем на участках шпонки размещают с постоянным шагом.

Рис 2.3.2 Схема к расчету количества и шага металлических шпонок в составном пакете и эпюра Q от вертикальной нагрузки

Поперечная сила в сечении посредине пролета пакета определяется:

Рассчитываем шаг между металлическими шпонками на участке №1

Кн/м

• Определяем суммарное сдвигающее усилие на участке:

=172,08*1=172,08кН

• Определяем необходимое количество шпонок на участке исходя из минимальной несущей способности шпонки:

отсюда следует n=4 шпонок.

• Определяем расстояние между шпонками:

м

Рассчитываем шаг между металлическими шпонками на участке №2

Кн/м

• Определяем суммарное сдвигающее усилие на участке:

=139,71*1=139,71кН

• Определяем необходимое количество шпонок на участке исходя из минимальной несущей способности шпонки:

отсюда следует n=3 шпонок.

• Определяем расстояние между шпонками:

м

Рассчитываем шаг между металлическими шпонками на участке №3

Кн/м

• Определяем суммарное сдвигающее усилие на участке:

=108,85*0,9=97,965кН

• Определяем необходимое количество шпонок на участке исходя из минимальной несущей способности шпонки:

отсюда следует n=2 шпонок.

• Определяем расстояние между шпонками:

м

Проверка шпоночного соединения на скалывание

Проверку на скалывание древесины выполняем по участкам.

• Определяем фактическое сдвигающее усилие, приходящееся на одну шпонку участка №1

• Проверяем выполнение условия прочности по скалыванию древесины между шпонками участка №1

, где

=0,7 - коэффициент условий работы;

=1,57МПа – расчетное сопротивление на скалывание соединяемых

элементов.

=1,0 – коэффициент перехода к заданной породе дерева

0,69МПа 1,099МПа

Аналогично на участках № 2 и №3:

0,56МПа 1,099МПа

0,38МПа 1,099МПа