21. Соединения на лобовых врубках.

Лобовые врубки с одним зубом. Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей.

Основной областью применения врубок являются уз¬ловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхне¬го пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы деревянных конст¬рукций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательны¬ми связями —болтами, хомутами, скобами и т. п., кото¬рые следует рассчитывать в основном на монтажные на-грузки. Лобовая врубка может утратить несущую способ¬ность при достижении одного из трех предельных состо¬яний: 1) по смятию площадки упора FСМ; 2) по скалы¬ванию площадки FСК; 3) по разрыву ослабленного вруб¬кой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки hвр, которая ограничивается нормами

hвр< hбр /3, где hбр — высота растянутого элемента. При этом несущая способ¬ность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом проч¬ности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания. Лобовую врубку на скалы¬вание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле Rсрск= Rск+lск /e

где Rск — расчетное сопротивление древесины скалыванию для мак¬симального напряжения; lск — расчетная длина плоскости скалывания; е — плечо сил сдвига, принимаемое 0,5h при расчете элементов с несимметрич¬ной врезкой в соединениях без зазора между элементами и 0,25h при расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой; (3 — коэффициент, принимаемый 0,25. Отно¬шение lск/е должно быть не менее 3.

Однако выполненный анализ сложного напряженного состояния, возникающего по плоскости скалывания1, по¬казал, что вышеприведенная формула СНиП П-25-80 приемлема только для угла а=45°. А для угла а=30°, при котором несущая способность врубки повышается, формула СНиП не верна и должна быть заменена дру¬гой.

В результате анализа установлено, что с увеличением глубины врубки hвр при постоянной длине плоскости скалывания lск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выяв¬лена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвига tmax/tсред от отношения lск /е и от угла смятия а. Можно сделать следующие выводы:

чем больше отношение длины плоскости скалыва¬ния к е, тем больше коэффициент концентрации напря-жений сдвига;

чем меньше угол а, тем меньше коэффициент кон¬центрации напряжений сдвига;

чем больше нормальная к плоскости сдвига со¬ставляющая, тем выше значение концентрации напряже-ний сдвига.

При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалыванию вдоль волокон.