5.2. Указания по расчёту соединений

Расчётное усилие, действующее на соединение, не должно превышать несущей способности соединения. Сложное напряженное состояние в соединениях из-за наложения различных напряжений обусловливает опре- деление несущей способности соединения исходя из не- скольких условий. Несущая способность соединения определяется расчётом соединяемых элементов на смя- тие и скалывание с учётом угла между силой и направлением волокон в древесине. Кроме клеевых, соединения элементов деревянных конструкций практически невозможно сделать жёсткими, поэтому при расчёте деревян­ных конструкций необходимо учитывать податливость их соединений.

Из опыта эксплуатации деревянных зданий и соору­жений предельный относительный сдвиг между соеди­няемыми элементами ограничивается 1,5—2 мм. Усилие, которое вызывает предельный сдвиг, принимают за не­сущую способность соединения, если оно меньше несу­щей способности соединения, определенного из условий смятия и скалывания. Клеевые соединения при расчёте конструкций следует рассмартивать как неподатливые.

Передача сил от одного соединяемого элемента дру­гому осуществляется непосредственно через поверхность их контакта или через рабочие связи. Многочисленные исследования показали неэффективность применения в одном соединении различных типов рабочих связей, на­пример болтов и гвоздей. Увеличение несущей способно­сти соединения, не изменяя площади контакта соединя­емых элементов, может быть достигнуто установкой накладок и прокладок на нагелях, клеевыми соединени­ями и др. Сравнение различных соединений на примере растянутого симметричного стыка (табл. 5.1) показывает, что наибольшей несущей способно­стью, приведённой к единице контактной поверхности, обладает клеевой шов. Наибольшую несущую способ­ность среди всех других соединений имеют нагели не­большого диаметра (до 5 мм), устанавливаемые в пред­варительно рассверленные отверстия с шагом, принятым как и для цилиндрических нагелей.

Расчёт соединений сводится к определению действу­ющих на них усилий и сравнению их с несущей способ­ностью соединений Т.

Расчётную несущую способность соединений, работа­ющих на смятие и скалывание, следует определять по формулам:

а) из условий смятия древесины

б ) из условия скалывания древесины

где F_см — расчётная площадь смятия; F_cк — расчётная площадь ска­лывания; R _см — расчётное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон; R_ск^ср— расчётное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое в свою очередь по формуле

Таблица 5.1.

Несущая способность соединений растянутых деревянных элементов с различными рабочими связями

(окончание) таблица 5.1.

Здесь R_ск — расчётное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон (при расчёте по максимальному напряжению), при- веденное в нормах; _ск — расчётная длина плоскости скалывания; е — плечо сил скалывания; β — коэффициент учитывает неравномер- ность распределения напряжений скалывания и зависит от вида скалывания. Если площадка скалывания располагается по одну сто- рону от места приложения сил, то. имеет место одностороннее скалы- вание, при котором скалывающие напряжения концентрируются в начале площадки скалывания. Эпюра  имеет несимметричное очер- тание, приближающееся к треугольному. В этом случае коэффициент β=0,25.

При промежуточном скалывании площадка скалыва- ния располагается между местами приложения сил (рис. 5.2). В этом случае наблюдается меньшая концентра- ция скалывающих напряжений. Для промежуточного скалывания β=0,125.

Рис. 5.2. Зависимость средне- го расчетного сопротивления скалыванию в соединениях

а — при врубке с одной стороны; 6 — то же, с обеих сторон.

Увеличение длины площадки скалывания за пределами десяти глубин врезки в расчёте на ска- лывание не учитывается, поскольку при допускаемом нормами косослое скалывание может произойти на длине _ск=10h_вр и при большей длине запроектированной площадки скалывания. Для того чтобы уменьшить опасное влияние растягивающих напряжений поперёк волокон и торцевых усушечных трещин на несущую способность соединения длина площадки скалывания должна быть не менее _ск  3е. Во всех случаях требуется обеспечение прижима скалываемой части.

В промежуточных узлах сквозных деревянных конст- рукций глубина врубок не должна превышать 1/4 полной высоты или толщины элемента. В опорных узлах глубина врубки не должна превышать 1/3 полной высоты бру- са. Минимальная глубина врубки должна быть не менее: для брусьев 2 см; для брёвен 3 см.

Силы трения между соединяемыми элементами, кото- рые оказывают разгружающее действие, в расчёте сое- динений элементов деревянных конструкций как прави- ло не должны учитываться, за исключением случаев однократного, кратковременного (при аварии и монтаже) действия прижимающих сил.