9.1.Односкатные балки

Необходимо принять во внимание влияние уклона на изгибающие напряжения параллельно поверхности.

Расчетные напряжения и (рис.9) можно определить:

(34)

Обозначение(1) – поперечное сечение

Рис. 9. Односкатная балка

Для крайнего волокна напряжения должны удовлетворять следующему условию:

(35)

где:

– расчетное изгибающее напряжение под углом α к волокнам;

– расчетная прочность при изгибе;

– рассчитывается следующим образом:

- для растягивающих напряжений параллельно скосу

(36)

- для сжимающих напряжений параллельно скосу

(37)

9.2. Двухскатные, криволинейные балки и балки большой кривизны

Этот раздел касается только клееной древесины и LVL.

Требования,приведённые в п.9.1 применяются только к частям балки, которая имеет один уклон.В зоне вершины (рис.10) изгибающие напряжения должны удовлетворять следующим требованиям

(38)

где k_r учитывает снижение прочности из-за изгиба ламелей в процессе производства.

Примечание: В криволинейных балках и балках большой кривизны ключевая зона продлена за криволинейную часть балки.

Изгибающее напряжение вершины рассчитывается следующим образом:

(39)

где: (40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

где - расчетный момент в вершине; – высота балки в вершине (рис.10); – ширина балки; – внешний радиус (рис.10); – угол ската в середине верхней зоны (рис.10).

Для двухскатных балок k_r =1,0. Для криволинейных балок и балок большой кривизны значения k_r принимаются:

(46)

где: – внутренний радиус (рис.10); - толщина ламели.

В зоне вершины наибольшее растягивающее напряжение перпендикулярно волокнам должно удовлетворять следующему выражению:

(47)

при этом:

	для цельной древесины	(48)
	для клееной древесины и LVL со слоями, параллельными оси балки
	для двухскатных и криволинейных балок	(49)
	для балок большой кривизны

где: – коэффициент, который учитывает влияние распределения напряжений в зоне вершины; – коэффициент объема; – расчетное сопротивление на растяжение поперек волокон; – относительный объем (0,01м³); – напряженный объем в зоне вершины, м³ (рис.10), не может быть больше чем 2V_b/3, где V_b – общий объем балки.

Для сложного растяжения перпендикулярно волокнам и сдвига должно удовлетворяться следующее выражение:

(50)

где: - расчетное напряжение сдвига; - расчетное сопротивление сдвигу; - расчетное растягивающее напряжение перпендикулярно волокнам; и – приведены в формулах (48) и (49).

Максимальное растягивающее напряжение перпендикулярно волокнам, вызванное изгибающим моментом может быть рассчитано:

(51)

или

(52)

где: - равномерно распределенная нагрузка в районе вершины, действующая на верхнюю часть балки; - ширина балки; - расчетный момент у вершины, вызывающий растягивающие напряжения, параллельные внутренней криволинейной стороне;при этом:

(53)

где:

(54)

(55)

(56)

Примечание: Рекомендуется использовать выражение (51). Выбор между (51) и (52) может быть выполнен с учетом Национальных приложений.

Обозначение (1) – зона вершины

Рис. 10. Двухскатные (а), криволинейные балки (b) и балки большой кривизны (с) с направлением волокон параллельного нижнему краю балки

Лекция 10

Соединения на металлических крепёжных деталях

Во всех случаях, кроме указанных ниже, нормативная несущая способность и жесткость крепежных деталей должна определяться экспериментально в соответствии с EN 1075, EN 1380, EN 1381, EN 26891 и EN 28970. Если в указанных стандартах описаны методы испытаний на растяжение и на сжатие, несущая способность должна определяться испытаниями на растяжение.

В соединениях на нескольких крепёжных элементах расположение и размеры крепежных элементов, расстояния между ними, а также от них до граней соединяемых элементов, должны приниматься так, чтобы обеспечить проектную прочность и жесткость. Необходимо учитывать, что несущая способность соединения на нескольких крепежных элементах может быть ниже, чем сумма несущих способностей соединений из этих элементов в отдельности. Если соединение включает крепежные элементы различных типов, или жесткость крепежных элементов в какой-либо плоскости сдвига в соединении, работающем на сдвиг в различных плоскостях, различна, их совместимость необходимо проверять.

Для одного ряда нагелей, параллельного направлению волокон, несущая способность в направлении волокон, F_v,ef,Rk должна определяться:

(57)

гдеF_v,ef,Rk – нормативная несущая способность одного ряда нагелей, параллельного направлению волокон древесины;n_ef– число нагелей в рассматриваемом ряду, параллельном направлению волокон древесины;

F_v,Rk – нормативная несущая способность одного нагеля в рассматриваемом ряду.

В случае силы, действующей под углом к линии нагелей, необходимо убедиться, что составляющая силы, параллельная линии нагелей, не превышает несущую способность ряда нагелей, вычисленную по формуле (57).

В многосрезных соединениях прочность соединения по каждой из плоскостей среза должна определяться в предположении, что каждая плоскость среза раскладывается на три компоненты. Чтобы обеспечить прочность по каждой плоскости среза в многосрезных соединениях, основной вид разрушения соединения по соответствующим плоскостям среза должен быть сопоставим со всеми другими, и не должен состоять из комбинации видов разрушения (a), (b), (g) и (h) (рис.11) или видов (c), (f) и (j/ ) (рис.12) с другими видами разрушения.

Если соединение подвержено действию силы, направленной под углом к волокнам (рис.13), должна быть учтена вероятность разрушения деревянного элемента от действия части силы, растягивающей его поперек волокон (F_Ed sinα).Растягивающую поперек волокон силу следует учитывать следующим образом:

(58)

где

(59)

где:F_90,Rd – расчетная несущая способность древесины скалыванию поперек волокон, полученная из нормативной несущей способности скалыванию древесины поперек волокон F_90,Rk. Расчётная несущая способность рассчитывается как:

(60)

где

F_90,Rk – нормативное значение несущей способности;

γ_М – частичный коэффициент свойств материала;

k_mod – коэффициент модификации, учитывающий эффект длительности действия нагрузки и содержания влаги.

F_v,Ed,1 и F_v,Ed,2 – расчетные значения сдвигающих усилий, с каждой стороны от соединения.

Примечания: 1. Значения частных коэффициентов k_mod приведены в табл.4.

2. Коэффициенты γ_М приведены в табл.6.

Для мягких пород древесины, расчетная несущая способность скалыванию поперек волокон, рассчитывается по формуле:

(61)

где

(62)

гдеF_90,Rd – расчетная несущая способность древесины скалыванию поперек волокон, Н;w – коэффициент;h_e – расстояние от центра наиболее удаленного от края деревянного элемента нагеля или от края перфорированной металлической пластины, до края деревянного элемента, мм;h – высота деревянного элемента, мм;b – толщина деревянного элемента, мм;w_pl – размер перфорированной пластины по направлению волокон древесины.

Если соединение подвержено действию длительных или среднесрочных альтернативных внутренних воздействий нормативная несущая способность соединения должна быть понижена.Эффект от длительных и среднесрочных воздействий, изменяющихся между расчетным значением растягивающего усилия F_t,Ed и расчетным значением сжимающего усилия F_c,Ed, должен учитываться расчетом соединения на (F_t,Ed+ 0,5 F_с,Ed) и (F_с,Ed+ 0,5 F_t,Ed).

Обозначения: (1) – односрезное соединение, (2) – двухсрезное соединение

Рис.11. Виды разрушения для соединений древесины с древесиной и древесными плитами

Рис.12. Виды разрушения соединений древесины со стальными пластинами

Рис.13. Наклонная сила, передаваемая на соединение