Контактные соединения

Соединения, когда передача усилий осуществляется непосредственно «торец в торец», «торец в пласть», или, пересекаясь под углом, а фиксация этих соединений осуществляется конструктивно (накладки, хомуты, скобы, болты и т.д.), называются контактными соединениями.

Контактные соединения за счет значительной податливости (из-за неплотности приторцовки), в расчетных схемах рассматриваются как шарнирные соединения, и поэтому в инженерных расчетах осуществляется проверка контактных поверхностей на смятие.

Лобовые упоры

Глубина врубки принимается 2см<h_вр<1/4h.

Расчет лобового упора производится на смятие фрагмента узла под углом к волокнам древесины в месте контакта от усилия N_с, а также на смятие и скалывание фрагмента врезанного в нижний пояс от разницы усилий в смежных панелях нижнего пояса фермы.

Лобовая врубка

Глубина врубки рекомендуется 2см<h_вр<h/3 . Длина площадки скалывания принимается не менее 1,5h и не менее 10h_вр.

При конструировании усилия необходимо центрировать с опорной реакцией. Это требование обеспечивается опорной подушкой.

Для предотвращения взаимного смещения сопрягаемых элементов и повышения надежности от возможного скалывания устанавливаются аварийные связи.

Расчет зоны лобовой врубки производится из условия прочности на смятие и на скалывание N/F_см<R_см,α.

Площадка смятия в сжатом элементе сминается вдоль волокон, а в растянутом под углом к направлению его волокон, поэтому проверка производится для растянутого элемента, где

R_см,б=R_см/(1+(R_см/R_см,90-1)sin³α)

В результате врубки растягивающее усилие в нижнем поясе приложено с эксцентриситетом, что вызывает изгибающий момент. Расчет нижнего пояса ведется как внецентренно – растянутого:

М=N_р·е

В связи с неравномерностью скалывающих напряжений по длине площадки скалывания определяют среднюю величину скалывающих напряжений

где β=0,25 при отношении l_ск/e>3

Требуемую площадку скалывания можно определить по формуле:

l_ск=N_р/(R^ср_ск·b-β·N_р/e)

Соединения лобовым упором

Рассчитывается из условия смятия

N≤R_см·α·b·h

b, h – ширина и высота площадки, по которой происходит передача усилия с одного элемента на другой.

Соединение лобовым упором применяется только для передачи сжимающих усилий.

Раздел 4 Плоскостные сплошные конструкции

Под сплошными подразумевают конструкции, не имеющие по своей длине раскосной решетки.

К плоскостным сплошным конструкциям относятся:

а) при пролетах до 6м – балки, прогоны, стропила, настилы цельного сечения, состоящие из одного элемента (доски или бруса);

б) при больших пролетах (если превышается сортамент пиломатериала по длине, или при малых пролетах, но при значительных нагрузках) применяются более сложные составные конструкции из брусьев, досок и фанеры – это различные типы панелей, балки, арки, рамы и др. распорные системы.

При выборе вида и типа конструкций следует учитывать назначение здания, вид кровли, объемно - планировочные параметры здания (пролет, шаг колонн), параметры нагрузок, условия эксплуатации, архитектурные требования и многие др. факторы.

К плоскостным сплошным конструкциям цельного сечения относятся:

• настилы и обрешетка;

• прогоны и балки;

Кровля

Выполняет функции водоизолирующей прослойки. Наиболее часто применяют следующие виды кровель:

Вид кровли	Уклоны		Основание под кровлю
	миним.	максим.
1. Рулонные (рубероид и т.д.)	1/10	–	Сплошной настил
2. Листы волнистые асбестоцементные	1/3	–	Обрешетка
3. Листы волнистые асбестоцементные, усиленного профиля	¼	–	Прогоны
4. Плоские асбестоцементные листы	¼	½	Обрешетка
5. Черепица (керам. алюминиевый сплав, кровельная жесть с покрытием)	¼	½	Обрешетка, разреженный настил
6. Листы волнистые из стеклопластика	1/3	–	Обрешетка
7. Кровельная сталь	¼	–	Разреженный настил

Настилы и обрешетка

Настилы – несущие элементы ограждающих покрытий.

Проектируют:

• сплошной настил;

• разреженный;

• одинарный;

• двойной.

Проектирование настилов определяет экономическую эффективность покрытий в целом, т.к. на изготовление настила расходуется до 70% древесины. Двойной дощатый настил проектируется из двух слоев досок, которые соединяются гвоздями. Верхний защитный слой досок толщиной 16-25мм и шириной 100мм укладывают под углом 45º к нижнему. Для лучшего проветривания нижний слой делают разреженным.

В покрытиях отапливаемых зданий для укладки утеплителя применяют одинарный дощатый настил. Доски соединяют впритык или четверть. Скрепляются поперечными досками и раскосами из досок.

Для кровли из волнистых стеклопластиковых, асбестоцементных листов, кровельной стали устраивают обрешетку из досок или брусков. Расстояние между брусками зависит от вида кровельного покрытия.

Защитный настил образует сплошную поверхность, которая обеспечивает совместную работу всех досок настила и распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу рабочего настила шириной 50см.

Настил и обрешетка работают на поперечный изгиб. Расчет производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки.

1. Нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки – на прочность и прогиб:

σ_и=М_max/W_нт≤R_и·k₁·k₂

где М_max=q·l²/8 ;

f=2,13·q_н·l⁴/384ЕJ≤f_пр

k₁=1,15; k₂=1,2 – учитывают времен. хар -р действ.

внешней нагрузки и второстепенный хар-р конст.

Р ис. 12. Расчетные схемы настила и

обрешетки

а) – при первом сочетании нагрузок

(постоянная и временная снеговая);

б) – при втором сочетании нагрузок

(постоянная и сосредоточенная в одном

пролете)

2. Расчет только на прочность при действии только собственного веса настила и сосредоточенной монтажной нагрузки в одном пролете Р=1,2 кН (вес человека с оборудованием 1кН, умноженному на коэф-нт перегрузки 1,2). Максимальный момент находится под сосредоточенным грузом, который расположен на расстоянии от левой опоры х =0,432 l , и равен

М_max=0,007 q·l²+0,207р l_о

Где q – собственный вес покрытия.

Расчет настилов производится на полосу шириной b=1м, тогда

W=100·δ²/6

где δ – требуемая толщина настила.

Прогоны

Прогоны покрытий неотапливаемых зданий в основном проектируются по разрезной и неразрезной схемам. В отдельных случаях используется консольно-балочная схема.

Разрезные прогоны выполняются из брусьев, стыкуемых на опорах. Они просто изготавливаются, но происходит большой перерасход материалов. С экономической точки зрения выгоднее использовать неразрезные прогоны, т.к. в них значение максимального изгибающего момента, за исключением двухпролетного прогона меньше, чем для прогонов, которые работают по схеме однопролетной балки. И значительно уменьшаются прогибы.

Консольно-балочные прогоны

Прогоны этого типа в зависимости от расположения шарниров имеют два решения: равномоментное и равнопрогибное. При расположении стыков на расстоянии (х=0,15l) от опор получается равномоментное решение прогонов (рис. 13, в). в равнопрогибном решении многопролетного прогона стыки располагаются на расстоянии (х=0,21 l) от опоры (рис. 13, г).

Конструкция стыка консольно-балочного прогона осуществляется косым прирубом.

В зависимости от шага несущих конструкций или пролета прогонов консоли свесы имеют длину l_к=0,15-0,25l.

В этом случае выравнивание моментов в первом и последнем пролетах достигается посредством уменьшения этих пролетов до (0,89-0,92) l. Тогда все опорные моменты будут равны (q·l²/12), а пролетные (q·l²/24).

При равномоментном решении (х=0,15 l) по тем же соображениям крайний пролет следует принимать равным (l_кр=(0,92-0,95)l).

Консольно-балочные прогоны следует применять в пролетах, которые не превышают 4,5м (из-за ограничения лесоматериала по длине – 6,5м).

Спаренные неразрезные прогоны

Такие прогоны проектируются по равнопрогибной схеме из двух рядов досок, сплачиваемых на гвоздях. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков.

Конструктивно прогоны выполняются из 2-х досок, поставленных на ребро. Стыки досок устраивают в разбежку на расстоянии от опор х=0,21l , причем стыки досок перекрываются досками смежного слоя. Стыки досок решаются без косого прируба простым креплением досок гвоздями.

Спаренные неразрезные прогоны являются наиболее простым и надежным решением дощатых прогонов кровли.

Расчет прогонов производится как многопролетной неразрезной балки. Расчет прогонов прямоугольного сечения производится по формулам для косого изгиба.

q_x=q·cosα; q_y=q·sinα;

Гвоздевые соединения стыков спаренных прогонов рассчитываются на восприятие поперечной силы:

Q=М_оп/2·x_гв

где x_гв – расстояние от опоры до центра «куста» гвоздей.

Необходимое количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется по формуле:

n_гв=Q/T_min

где Т_min – минимальное значение несущей способности гвоздя односрезного несимметричного соединения (определяется по табл. 17 СНиП II-25-80*).