Дерево / Расчет элем ДК / Пособие Проектир и расчет элементов ДК / Пособ. ч2 / Раздел 2. 8

2.8. Соединения на вклеенных стальных стержнях

Соединения на вклеенных стальных стержнях из арматуры периодического профиля класса А-II и выше, диаметром 12…25 мм, работающих на выдергивание или продавливание, допускается применять в условиях эксплуатации А1, А2, Б1 и Б2 при температуре окружающего воздуха до 35С.

Вклеивание предварительно очищенных и обезжиренных стержней осуществляется составами на основе эпоксидных смол в предварительно просверленные отверстия. Расстояния между осями стержней вдоль волокон принимаются не менее 8d_отв, а поперек волокон – в соответствии с п. 5.18 [2]. Расчетная несущая способность вклеенного стержня определяется по формуле

Т = R_ск [d+0,005] l k_c , (2.14)

где R_ск – расчетное сопротивление древесины скалыванию, R_ск=2,1 МПа; d – номинальный диаметр вклеиваемого стержня, м; l – длина заделываемой части стержня, м, 10d  l  30d; k_c – коэффициент, учитывающий неравно-мерность распределения напряжений сдвига, k_c  0,6.

Пример 2.7. Запроектировать и рассчитать растянутый стык двух брусьев на продольно вклеенных стальных стержнях (рис.2.13).

Исходные данные. Условия эксплуатации – Б2. Древесина – ель 2-го сорта. Расчетное растягивающее усилие в стыке 120 кН. Сечение элементов bхh=15х15см.

Рис. 2.13. Соединение растянутых элементов на вклеенных стержнях

Конструктивные требования. Проектируем стык на парных вклеенных стержнях. Максимальный диаметр стержней из условия d = b/7 = 15/7 = 2,14 см. Принимаем стер-жни диаметром 20 мм.

Глубина вклеивания принимается l=10d=10∙2=20 см. Коэффициент нерав-номерности распределения напряжений скалывания K_ск = 1,2 – 0,02l/d = 1,2–0,02∙20/2= 1,1. Расчетное сопротивление древесины скалыванию R_ск= 0,21 кН/см² (п. 5г табл. 3 СНиП [2]).

Порядок расчета:

1. Определяем несущую способность одного стержня из условия выдергивания:

=0,213,14201,1 = 36,3 кН.

2. Требуемое количество стержней 3,3 шт. Принимаем четыре стержня диаметром 20 мм из арматуры класса А-II R_s= 29,5 кН/см². Площадь поперечного сечения четырех стержней F = 12,5 см².

3. Проверка прочности стержней на растяжение:

== 9,6 кН/см² < R = 29,5 кН/см².

Прочность обеспечена.

Пример 2.8. Запроектировать и рассчитать стык клееной стойки с фунда-ментом на наклонно вклеенных стальных стержнях (рис.2.14).

Исходные данные. Условия эксплуатации - Б2. Древесина – ель 2-го сорта. Расчетное растягивающее усилие в стыке 150 кН. Сечение элементов bхh = 200х532 мм. Угол нак-лона стержней к продольной оси элемента β = . Стержни привариваются к анкеру из стальной полосы, заделанной в бетонный фундамент.

Рис. 2.14. Опорный узел колонны с креплением накладок на

наклонно вклеенных стержнях

Конструктивные требования. Проектируем стык на наклонно вклеенных стержнях.

Максимальный диаметр стержней определяем из условия d = b/9 = 20/9 = 2,22 см. Принимаем стержни диаметром 20 мм из арматуры класса А–II с расчетным сопротивлением растяжению R_s = 29,5 кН/см². Глубина вклеивания принимается l_вкл = (h – d_o– 20) / 2sinβ, но не более 30d. l_вкл =( 532–25–20)/2∙0,5 = 487 мм  30∙20 = = 600мм. Принимаем l_вкл = 400 мм. Коэффициент неравномерности распределения напряжений скалывания K_ск = 1,2–0,02l_вкл / d = 1,2 – 0,02∙400/2 = 0,8. Коэффициент усло-

вий работы mв = 1 для группы эксплуатации Б2 по табл. 5 [2]. Расчетное сопротивление древесины скалыванию по п. 5г табл. 3 [2] Rск = 0,21 кН/см2. Напряженное состояние соединения на наклонно вклеенных стержнях характеризуется выдергиванием стержня из гнезда и совместным действием растяжения с изгибом на сам стержень. Действующее продольное усилие раскладывается на две составляющие (рис. 2.15): Nр– выдергивающее усилие, Nр= N сos = 150∙0,866 = 130 кН; Q – сдвигающее усилие, Q = N sin  = 150∙0,5 = 75 кН.

Рис. 2.15. Определение усилий в наклонно вкле- -енном стержне

Порядок расчета:

1. Определяем несущую способность одного стержня из условия выдергивания

m_в= 0,213,14401,1 1,0 = 72,5 кН.

2. Требуемое количество стержней

2,1 шт., где m = 0,85 – коэффициент, учитывающий нерав-номерность распределения усилия между отдельными параллельно работающими стержнями. Принимаем четыре стержня диаметром 20 мм из арматуры класса А-II R_s = 29,5 кН/см². Площадь поперечного сечения четырех стержней F_s = 12,5 см².

3. Проверка прочности стержней на растяжение

= = 10,4 кН/см² < R_s = 29,5 кН/см².

Прочность обеспечена.

4. Проверяем несущую способность вклеенных стержней на совместное действие

растяжения и изгиба по формуле

^{ 1,}

где Т_а = R_s ∙F_s = 29,5 ∙ 3,125 = 92,2 кН – несущая способность стержня на растяжение,

Т_н = 5,5 d² = 5,5∙2²= 22 кН – несущая способность стержня из условия изгиба в нагель-ном соединении, n – число стержней в соединении, n = 4.

^{= 0,124 + 0,852 = 0,976 < 1.}

^{Несущая способность наклонно вклеенных стержней обеспечена.}

71