книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие

балки можно применять в конструкциях наружных временных сооружений (мостах, эстакадах). Зазор между брусьями (брев­ нами) способствует хорошему осушающему проветриванию дре­ весины и соответственно увеличению срока службы сооружения.

Согласно нормам, глубина врезок шпонки Л в р принимается в брусьях не менее 2 см и не более -— h, в бревнах — 3 см и не

метр бревна).

Длина шпонки 1т в соединениях без зазора принимается не

2,5(so+2/iB p).

Несущая способность Т одной шпонки или колодки опреде­ ляется:

по смятию шпонки или колодки

по скалыванию сплачиваемого элемента между шпонками или колодками и по скалыванию самой шпонки или колодки

где — среднее скалывающее напряжение:

е— плечо сил скалывания.

Всоединениях без зазора между сплачиваемыми элементами

при расчете на скалывание шпонок e = / i B p , а в соединениях с за­ зором s0 между элементами e=so-\-hBV.

При расчете на скалывание сплачиваемых элементов e=0,5h,

соединений (балок, стоек) меньше 1, где в случае неплотной под­ гонки шпонок в гнездах сплачиваемых элементов возможно не­ равномерное включение их в работу. Значение коэффициента k:

80

для поперечных шпонок 0,9; для продольных шпонок и колодок 0,8;

для элементов, соединяемых соответственно поперечными и продольными шпонками и колодками 0,85 и 0,7.

Распор одной шпонки QM в соединении без зазора опреде­ ляется из условия равновесия, которое выражается уравнением

"— Qui' ^ш,

откуда

ill!

где Tm-hBp — опрокидывающий момент; Qm - — удерживающий момент;

Тш — несущая способность одной шпонки. В соединении с зазором

щие взаимному сдвигу сплачиваемых элементов деревянных кон­ струкций и работающие в основном на изгиб. Они применяются при наращивании деревянных элементов (в стыках), при узловых сопряжениях (в узлах ферм) и при сплачивании (в составных стержнях и балках).

Нагели бывают стальные цилиндрические цельного или труб­ чатого сечения, а также дубовые цилиндрические. К первым от­ носятся болты, штыри, проволочные гвозди, шурупы и глухари (винты для дерева). Для коррозионно-стойких конструкций наге­ ли могут быть изготовлены из высокопрочных конструкционных пластмасс, в частности из стеклопластиков СВАМ. и АГ-4С, а так­ же из древесных пластиков ДСП - Б .

Для сплачивания брусьев в составных балках применяются пластинчатые нагели — деревянные и стальные (рис. 35). Дере­

6 мм, шурупов и глухарей, вставляются в заранее приготовлен­ ные для них отверстия диаметром, равным размерам соответ­ ствующих нагелей. Шурупы и глухари завинчиваются в предва­ рительно рассверленные отверстия меньшего диаметра. Гвозди

диаметром менее б мм забиваются в древесину без предваритель­ ного рассверливания отверстий.

В зависимости от способа приложения внешних сил и числа швов, пересекаемых одним нагелем, различают два вида соеди-

3

6пп

Рис. 35. Виды нагелей:

а — болт; б — цилиндрический стальной нагель (штырь); в — гвоздь проволочный; г — шуруп; д — глухарь; е — ду­

к— стальной пластинчатый нагель.

аЪ

и многосрезные (рис. 37).

82

Работают нагели в основном на изгиб, и их можно рассмат­ ривать как стержни с различными схемами нагружения, находя­ щиеся в сплошной упругопластической среде, каковой является древесина. Точный расчет нагельных соединений с учетом всего сложного комплекса взаимосвязанных деформаций и напряжений смятия и изгиба довольно громоздкий. Проведенные исследова-

а5

л/

а; а,

'/V

ное).

ния по упрощению расчета нагельных соединений и учету дей­ ствительной упругопластической работы материалов самого на­ геля на изгиб и древесины на смятие в нагельном гнезде в пре­ дельном состоянии привели к простому (при спрямленных эпюрах смятия) методу расчета, пригодному для любых схем нагельных соединений.

Расчетная несущая способность цилиндрического нагеля Т в соединениях из сосны и ели при направлении усилий, переда­ ваемых стальными и дубовыми нагелями вдоль волокон элемен­ тов и гвоздями под любым углом, определяется по формулам, приведенным в табл. 16.

Табл. 16. Расчетная несущая способность цилиндрических нагелей при расчете защищенных от увлажнения и нагрева конструкций

2.Термин «срез» принят условно, поскольку соединения на нагелях разрушаются от смятия древесины или изгиба нагелей.

3.При расчете несущей способности наизгиб нагеля толщину крайнего элемента а,

подставляемую в п. 3 данной таблицы, принимают не более 0,6 с.

ляются по интерполяции.

84

В соединениях элементов из древесины других пород, а так­ же в конструкциях, находящихся в условиях повышенных влаж­ ности, температуры, монтажных нагрузок и т. д., несущая спо­ собность нагеля при расчете из условия смятия древесины в на­ гельном гнезде определяется умножением данных табл. 16 на коэффициенты, учитывающие действие указанных факторов (см. табл. 10, 12, 13), а при расчете на изгиб нагеля — умноже­ нием на корень квадратный из этих коэффициентов.

а

Рис. 38. Размещение цилиндрических нагелей:

а — болтов, штырей и дубовых нагелей; б и в — соответственно гвоздей прямыми

постановки нагелей в отверстие. Это достигается лишь при сквоз­ ном сверлении пакета (через металл в древесину).

Расстояние между осями цилиндрических металлических на­

Для дубовых нагелей: при 6 > 1 Ой?

s4 =5a!; s2—Ы; s3 =2,5d;

при bs^.I0d

si=4«i; s 2 =s 3 =2,5< i

85

Нагели следует располагать, как правило, в два продольных ряда. В соединениях растянутых элементов на стальных и дубо­ вых цилиндрических нагелях должно быть поставлено не менее трех стяжных болтов с каждой стороны стыка. При этом края соединения должны быть обязательно обжаты болтами.

Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины

Для промежуточных значений толщины с наименьшее рас­ стояние s4 вычисляется интерполяцией, для элементов, не про­ биваемых гвоздями насквозь, независимо от их толщины — рас­ стояние между осями гвоздей si=15d. Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях должно быть не менее Si=\5d.

Расстояние между осями гвоздей поперек волокон: при пря­ мой расстановке должно быть не менее S2=4d; при шахматной или расстановке косыми рядами под углом а^45°—3d. Расстоя­ ние S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элемен­ та — не менее \d. Расстояние между гвоздями вдоль волокон дре­ весины в элементах, выполняемых из древесины ольхи и осины, следует увеличивать на 25%.

При определении расчетной длины защемления конца гвоздя заостренную его часть длиной l,5d не учитывают. Кроме того, из длины гвоздя отнимают по 2 мм на каждый шов между соеди­ няемыми элементами. Если расчетная длина защемления мень­ ше id, то работу конца гвоздя не учитывают. При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего элемента уменьшают на l,5d (рис. 39).

Диаметр гвоздей должен быть не более у 4 толщины проби­

86

ставных балках со строительным подъемом, работающих на из­ гиб и на сжатие с изгибом. Допускается использование антисептированных березовых пластинок.

Расчетная несущая способность на смятие дубового пластин­ чатого нагеля в балках из сосны и ели, рассчитываемых на воз­

В случае применения березовых пластинчатых нагелей рас­ четную несущую способность нагеля, вычисленную по формуле (72), снижают умножением на коэффициент 0,8.

87

Начальная влажность древесины пластинок должна быть не более 8—10%, т. е. значительно ниже влажности сплачиваемых брусьев. Последующее уравнивание влажности пластинок и спла­ чиваемых брусьев (равновесная влажность) приводит к набуха­ нию пластинок, что способствует более плотному их прилеганию к стенкам гнезда.

При изготовлении составных балок на пластинчатых нагелях прорезка гнезд производится одновременно в обоих сплачивае­ мых брусьях при помощи переносного электродолбежника (рис. 41). Составные балки на пластинчатых нагелях могут быть из двух-трех брусьев.

Ввиду того что пластинчатые нагели не создают распора (в отличие от шпонок), стяжные болты ставятся только по кон­

88

Принимаем rf= 1,8 см. Минимальная расчетная несущая способность на один «срез» по изгибу нагеля (табл. 16)

Тя = 18(И2 +2а2 = 180 • 1,82+2 • 102 = 784 кГ,

что меньше 250d2 = 810 кГ.

Рис. 42. Стык нижнего пояса на нагелях.

Принимаем 4 болта и 6 штырей (рис. 42).

Проверяем несущую способность бруса нижнего пояса на растяжение по ослабленному сечению в стыке:

FBTRp= (18-2-1,8) 15-80= 17300> 15000 кГ.

Сечение бруса обеспечивает воспринятое действующего в нем усилия.

§ 24. СОЕДИНЕНИЯ НА РАСТЯНУТЫХ СВЯЗЯХ

Растягивающие усилия в соединениях деревянных конструк­ ций во многих случаях воспринимаются стальными элементами (связями). К последним относятся: болты в соединениях на шпон­ ках и колодках (см. рис. 34); тяжи в опорных узлах ферм, решен­

89