12. (Альтернативні) з’єднання на металевих зубчастих пластинах

М.1 З’єднання на МЗП слід застосовувати:

1) в складених балках для споювання брусів чи колод, в тому числі з природним збігом дерева;

2) у вузлах ферм з дошок і для зрощування поясів по довжині;

3) при відсутності динамічних навантажень.

М.2 На обох боках вузлового з’єднання слід застосовувати МЗП одного типорозміру.

М.3 МЗП слід виготовляти з листової вуглеводистої сталі марок 08 кп чи 10 кп завтовшки 1–2 мм.

М.4 Антикорозійний захист МЗП виконувати оцинкуванням.

М.5 Основні геометричні параметри МЗП (рис. М.1):

t_p – товщина пластини і відповідно зубів, см;

b_c – ширина зубів 2,5–3 мм;

l_p – довжина пластини 160–340 мм;

b_p – ширина пластини 120–180 мм;

l_c – робоча довжина зубів 10–16 мм;

S₁ = 17t_p; S₂ = 5t_p; S₃ = 2,5t_p.

1 – границі робочих зон ділянок пластини; 2– лінія контакту

Рисунок М.1 - З’єднання на металевих зубчастих пластинах:

М.6 Розрахункова площа поверхні МЗП A_ef в межах кожного з’єднувального елемента, яка визначається відніманням ділянок пластини у вигляді смуг завширшки 5 мм від граней елементів і ділянок у вигляді смуг завширшки 5t_p від торців елементів у напрямку вздовж волокон деревини.

Розрахункова площа поверхні пластин на кожному з’єднувальному елементі повинна бути для ферм прольотом до 12 м не менше 50 см², а ферм прольотом до 18 м на менше 75 см².

М.7 Несуча здатність з’єднань на МЗП знаходиться з таких умов:

М.7.1 зминання деревини в гніздах на широких і вузьких гранях зубів (див. схему б на рис. М.1);

М.7.2 згину зубів;

М.7.3 міцності деревини в зоні з’єднань при сумісній дії осьового напруження в елементах і напружень в гніздах зубів під кутом до волокон;

М.7.4 міцності пластин при роботі на розтяг, стиск і зріз;

М.7.5 міцності пластин на сумісну дію зусиль зрізу і розтягу.

М.8 Розрахунок з’єднання.

М.9 Призначаються геометричні параметри МЗП.

Для ферм прольотом до 12 м:	tp =tcg=1 мм,	bcg =2 мм,	lcg =8...10 мм;
Для ферм прольотом до 15 м:	tp =tcg=1,4 мм,	bcg =2,4 мм,	lcg =12 мм;
Для ферм прольотом до 18 м:	tp =tcg=2 мм,	bcg =3 мм,	lcg =14...16 мм.

М.8.2 Необхідна площа робочої ділянки пластини з одного боку кожного елемента з умов несучої здатності за М.7.1 та М.7.2 знаходиться за формулою

(М.1)

де: i – означає індекс елемента у з’єднанні: t – розтягнутий розкіс; с – стиснутий розкіс; f – пояс;

F_i,d – розрахункові зусилля в розкосах: в розтягнутому F_t,d; в стиснутому F_c,d; в поясі

F_f,d (враховується тільки при проектуванні опорних вузлів);

f_i,p,d – розрахункова несуча здатність, віднесена до 1 см² робочих площин пластини, яка дорівнює:

,

(М.2)

де: f_i,cg – розрахункова несуча здатність одного зуба при довільному його розташуванні відносно напрямку волокон деревини і зусилля;

A_i,cg – усереднена площа пластини, що припадає на один зуб, і визначається за формулою A_ef /n_cg,

в якій: A_ef – площа довільної ділянки пластини, а

n_cg – кількість зубів на цій ділянці, відповідно до призначеного типу МЗП.

М.10 Розрахункова несуча здатність одного зуба в з’єднанні елементів із сосни та ялини при зусиллях (рис. М.1, б) у напрямку нормалі до b_cg та t_cg знаходяться за формулами, наведеними в табл. М.1, залежно від параметрів:

, ,

(М.3)

в яких: f_y,d – межа текучості сталі, МПа;

f_c,α,d – розрахунковий опір деревини зминанню під кутом до напрямку волокон.

Таблиця М.1 – Розрахункова несуча здатність одного зуба

Значення	, МПа	Значення	, МПа

m_cg – коефіцієнт умов роботи, що визначається за формулою ; в разі зминання деревини наb_cg зуба кут зминання становить α, а в разі зминання на t_cg зуба кут зминання становить 90 – α.

М.11 Визначення розмірів робочої ділянки заанкерення МЗП до нижнього поясу в проміжному вузлі ферми.

М.12 Розрахункове зусилля F_i,d, що діє на робочу ділянку пластини, знаходиться як геометрична сума зусиль F_c,d і F_p,d і діє під кутом ₂ чи ₃ до напрямку волокон деревини в нижньому поясі (рис. М.1, в).

М.13 Необхідна площа робочої ділянки знаходиться за формулою (9.32).

М.14 В разі, коли кут нахилу ₃ зусилля F_cg,d відносно горизонтальної лінії має напрямок за годинниковою стрілкою, в деревині в зоні робочої ділянки пластини діють напруження розтягу поперек волокон. В такому випадку розрахункова несуча здатність одного зуба за табл. 9.6 знаходиться з заміною значення f_c,α,d в формулах для R_cg,b,d на розрахунковий опір деревини f_c,0,d, а в формулах для R_cg,t,d на f_t,90,d (розрахунковий опір деревини розтягу поперек волокон).

М.15 Визначивши окремі A_i,e,f виконується конструювання вузлового з’єднання з дотриманням вказівок 13.15.3.

Приймаються загальні розміри МЗП, l_p × b_p.

М.16 Перевірка міцності деревини нижнього поясу в зоні відповідно до п. 3 М.7 виконується, коли з’являється зусилля F_cg,d під кутом чи ₂, чи ₃ до волокон з урахуванням ослаблення перерізу ( в зоні зуба).

Напруження розтягу в нижньому поясі

,

(М.4)

де: F_t,d – розрахункове зусилля;

h_p, b_p – відповідно висота і ширина поясу;

n_cg – кількість зубів в межах ширини робочої ділянки заанкерення пластини до нижнього поясу;

k₀ – коефіцієнт умов роботи, що дорівнює 0,8.

Напруження під кутом ₂ чи ₃ до волокон деревини

(М.5)

де: – зусилля під кутом₂ чи ₃, яке знаходиться як геометрична рівнодіюча зусилля F_t,d і зусиля чи F_2,d, чи F_3,d.

Повинна виконуватися умова

(М.6)

де – розрахункове напруження, яке знаходиться як геометрична рівнодіюча напружень і;

α– кут нахилу напруження до напрямку волокон деревин;

_fcl,α,d – розрахунковий опір деревини зминанню під кутом α до напрямку волокон, якій визначається за формулою (6.2).

М.17 Додаткові розрахунки зубчастих пластин

1) Перевірка міцності зубчастих пластин відповідно до умов М.7.4 та М.7.5;

2) У вузлах ферм слід перевіряти несучу здатність пластин на зріз по ослабленим перерізам поблизу ліній контакту за формулою

,

(М.7)

де: V_cg,d – розрахункове зусилля зрізування;

n_cg – кількість отворів вздовж перерізу;

l_cg,1 – повна довжина отвору;

f_s,y,d – розрахунковий опір сталі на зрізування;

0,8 – коефіцієнт, який враховує можливу несумісність роботи двох пластин.

М.18 В опорних вузлах трикутних ферм з висхідним розкосом і в карнизних вузлах ферм з низхідним розкосом слід перевіряти несучу здатність пластин на розтягу, зрізування і сумісну дію цих зусиль.

Перевірка пластин на розтяг виконується за формулою

(М.8)

де: F_t,d – розрахункове зусилля розтягу в нижньому поясі, чи – стиску в верхньому поясі;

n_cg – кількість отворів в межах сумарної ширини робочих ділянок;

f_y,d – розрахунковий опір сталі на розтяг.

М.19 При сумісній дії на пластину зусиль зрізу і розтягу повинна виконуватися умова

.

(М.9)

УКНД 91.080.10

Ключові слова: цільна деревина, клеєна деревина, фанера, опори розрахункові, напруження розрахункові, система надійності та безпеки, несуча здатність і жорсткість, розрахунок елементів і з’єднань, проектування балок, ферм, рам, арок, колон, просторова жорсткість будівель.

Генеральний директор	О. В. Шимановський
Керівник розробки	В.В. Фурсов
Відповідальний виконавець	О.І. Кордун