§ 2.2. Лобовая врубка

Врубкой называют соединение (рис. IV.7), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или

иных рабочих связей. За этим видом соединения сохра­нилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняют не топором, а электро-или мотопилой, цепнодолбежником и т. п.

Основной областью применения врубок являются уз­ловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхне­го пояса к растянутому нижнему поясу.

Соединяемые врубкой элементы деревянных конст­рукций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательны­ми связями — болтами, хомутами, скобами и т. п., кото­рые следует рассчитывать в основном на монтажные на­грузки.

Лобовая врубка может утратить несущую способ­ность при достижении одного из трех предельных состо­яний: 1) по смятию площадки упора -F_CMa; 2) по скалы­ванию площадки F_CK; 3) по разрыву ослабленного вруб­кой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки h_вр, которая ограничивается нормами h_вр ≤ h_вр /3, где h_вр — высота растянутого элемента. При этом несущая способ­ность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом проч­ности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.

Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалы­вание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле

В результате анализа установлено, что с увеличением глубины врубки / h_вр при постоянной длине плоскости скалывания l_ск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выяв­лена зависимость коэффициента концентрации напряже ний сдвига t_max/ t_сред от отношения 1_ск/е и от угла смятия α (табл. IV.2).

На основе данных, приведенных в табл. IV.1, можно сделать следующие выводы:

чем больше отношение длины плоскости скалыва­ ния к е, тем больше коэффициент концентрации напря­ жений сдвига;

чем меньше угол α, тем меньше коэффициент кон­ центрации напряжений сдвига;

чем больше нормальная к плоскости сдвига со­ ставляющая, тем выше значение концентрации напряже­ ний сдвига.

При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалыванию вдоль волокон¹.

§ 2.3. Монтажный или аварийный болт

Опорные узлы ферм на лобовых врубках снабжаются монтажными болтами (рис. IV. 10), которые выполняют дополнительные функции аварийной связи. Работа болта как аварийной связи в основном расчете опорного узла не учитывается, поскольку начальная жесткость его со­противления сдвигу, особенно после усушки древесины, ничтожно мала по сравнению с начальной жесткостью работы врубки на смятие и скалывание.

Аварийная связь должна полностью включиться в ра­боту лишь при скалывании зуба растянутого пояса (см. рис. IV.10) и обеспечить временное закрепление нижнего конца верхнего пояса в результате соответствующей де­формации болта и работы его на растяжение.

Экспериментальные исследования выявили решающее влияние местного вмятия нижнего концевого ребра верх­него пояса в волокне нижнего пояса на отклонение си­лы отпора Nотп от направления, перпендикулярного пло­скости скалывания. Образовавшаяся местная вмятина, увеличиваясь по мере возрастания силы упора, предот­вращает дальнейший сдвиг верхнего пояса даже при от­сутствии связей.