книги / Проектирование и расчет элементов деревянных конструкций

Рис. 2.3. Лобовая врубка с одним зубом:

1 - опорная подушка; 2 - прибоина; 3 - подбалка; 4 - аварийный болт

П р а в и л а к о н с т р у и р о в а н и я л о б о в о й в р у б к и с о д н и м з у б о м д л я ф е р м и з

б р у с ь е в :

- о с ь с ж а т о г о э л е м е н т а д о л ж н а п р о х о д и т ь ч е р е з ц е н т р п л о щ а д к и

с к а л ы в а н и е в р а с ч е т а х п р и н и м а е т с я н е б о л е е 10 г л у б и н ы в р е зк и с у ч е т о м

н о р м и р у е м о й в е л и ч и н ы к о с о с л о я ;

41

К о н с т р у к т и в н ы е о с о б е н н о с т и л о б о в о й в р у б к и (с м . р и с . 2 .3 ): А - В - п л о щ а д к а с к а л ы в а н и я ; С - В - п л о щ а д к а с м я т и я ;

В - D - н е р а б о ч а я п л о щ а д к а , з а з о р д е л а е т с я д л я у м е н ь ш е н и я о п а с н о с т и

р а с к а л ы в а н и я .

А в а р и й н ы й б о л т с л у ж и т д л я н е д о п у щ е н и я с л у ч а й н о г о в з а и м н о г о

с м е щ е н и я э л е м е н т о в п р и м о н т а ж е и э к с п л у а т а ц и и , а т а к ж е п р е д о т в р а щ а е т

п о л н о е р а з р у ш е н и е у з л а п р и с к а л ы в а н и и п о п л о щ а д к е А - В .

П о д б а л к а с л у ж и т д л я у п о р а а в а р и й н о г о б о л т а и в н е к о т о р о й с т е п е н и

п р е д о х р а н я е т р а с т я н у т ы й э л е м е н т о т з а г н и в а н и я в о п о р н о й ч а с т и . Д л я

о б е с п е ч е н и я н а д е ж н о г о ц е н т р и р о в а н и я э л е м е н т о в в у з л е в п о д б а л к е д е л а е т с я

в р е зк и о п р е д е л я е т с я и з у с л о в и я с м я т и я , а д л и н а п л о щ а д к и с к а л ы в а н и я и з

у с л о в и я п р о в е р к и н е с у щ е й с п о с о б н о с т и н а с к а л ы в а н и е . Р а с ч е т в ы п о л н я е т с я в с л е д у ю щ е й п о с л е д о в а т е л ь н о с т и :

1. Р а с ч е т н а с м я т и е п о п л о щ а д к е С - В .

П л о щ а д к а с м я т и я в с ж а т о м э л е м е н т е р а с п о л о ж е н а п е р п е н д и к у л я р н о

н а п р а в л е н и ю в о л о к о н д р е в е с и н ы , а в р а с т я н у т о м э л е м е н т е - п о д у г л о м ос к

н а п р а в л е н и ю в о л о к о н . П о э т о м у п р о ч н о с т ь н а с м я т и е р а с с ч и т ы в а е т с я в р а с т я н у т о м э л е м е н т е п о ф о р м у л е

4 2

В - ш и р и н а р а с т я н у т о г о э л е м е н т а ; Ивр - г л у б и н а в р е з к и ; R CM а - р а с ч е т н о е

с о п р о т и в л е н и е д р е в е с и н ы с м я т и ю п о д у г л о м а , с у ч е т о м в с е х н е о б х о д и м ы х к о э ф ф и ц и е н т ы у с л о в и й р а б о т ы , о п р е д е л я е т с я п о ф о р м у л е

гд е N p - р а с т я г и в а ю щ е е у с и л и е в н и ж н е м п о я с е , N p = N c co s a .

2. Р а с ч е т н а с к а л ы в а н и е п о п л о щ а д к е А - В .

П р о в е р к а с р е д н и х с к а л ы в а ю щ и х н а п р я ж е н и й п о д л и н е п л о щ а д к и

е

43

гд е N p - р а с ч е т н о е у с и л и е р а с т я ж е н и я ; F HT- п л о щ а д ь с е ч е н и я н е т т о р а с т я н у ­

т о г о э л е м е н т а , F HT = b ( h - /zBp); R p - р а с ч е т н о е с о п р о т и в л е н и е д р е в е с и н ы н а

р а с т я ж е н и е с у ч е т о м о с л а б л е н и я в р е з к о й в р а с ч е т н о м с е ч е н и и и в с е х д р у г и х н е о б х о д и м ы х к о э ф ф и ц и е н т о в у с л о в и й р а б о т ы .

Порядок р а с ч е т а :

1.Определяем требуемую глубину врезки из условия смятия по формуле (2.2):

Несущая способность лобовой врубки из условия смятия

Гем = ЛСма Гем = 1,038-86,6 = 89,9 кН > N c = 6 0 к Н .

Несущая способность лобовой врубки из условия смятия обеспечена.

4 4

2. Определяем требуемую длину площадки скалывания по формуле (2.3):

е8,75

коэффициент, принимаемый по рис. 5,г [2], как для одностороннего скалывания. Несущая способность лобовой врубки из условия скалывания

Гск = Л срк Гек = 0,0988 • 750 = 74,12 кН > Мж = 51,96 к Н .

Несущая способность лобовой врубки из условия скалывания обеспечена.

3. Проверка ослабленного нижнего пояса на растяжение. Площ адь нетто поперечного сечения нижнего пояса

F m = b ( h - h Bp) = \ 5 ( 1 7 ,5 - 5 ) = 187,5 см2

Несущ ая способность нижнего пояса фермы, ослабленного врезкой, на растяжение Гр = Г нтЯ р т 0 =187,5-1 0,8 = 1 5 0 кН>ЛГр = 5 1 ,9 6 к Н ,

где т 0- коэффициент, учитывающ ий наличие ослаблений в растянутом элементе, т 0= 0,8.

Несущая способность нижнего пояса фермы на растяжение обеспечена.

2 .3 . Л о б о в ы е у п о р ы

Л о б о в ы е у п о р ы - н а и б о л е е п р о с т ы е и н а д е ж н ы е с о е д и н е н и я

д е р е в я н н ы х э л е м е н т о в . К л а с с и ч е с к и м п р и м е р о м л о б о в о г о у п о р а я в л я е т с я

к о н с т р у к ц и я о п о р н о г о у з л а т р е у г о л ь н ы х ф е р м и з б р у с ь е в (р и с . 2 .4 ). У с и л и е ,

в о з н и к а ю щ е е в с ж а т о м э л е м е н т е , п е р е д а е т с я о п о р н о м у в к л а д ы ш у в сей

п о в е р х н о с т ь ю т о р ц а э л е м е н т а . В е р т и к а л ь н а я с о с т а в л я ю щ а я с ж и м а ю щ е г о

у с и л и я п е р е д а е т с я н а о п о р н у ю п о д у ш к у , а г о р и з о н т а л ь н а я с о с т а в л я ю щ а я -

ч е р е з с т а л ь н ы е т я ж и , д е р е в я н н ы е н а к л а д к и и н а г е л и - н а р а с т я н у т ы й э л е м е н т .

45

Рис. 2.4. Опорный узел фермы, выполненный лобовым упором:

1 - опорный вкладыш ; 2 - подбалка; 3 - опорная подушка; 4 - прибоина; 5 - нагели; 6 - болты; 7 - стальные тяжи; 8 - накладки

Т о л щ и н а д е р е в я н н ы х н а к л а д о к п р и н и м а е т с я р а в н о й п о л о в и н е ш и р и н ы

р а с т я н у т о г о э л е м е н т а . Д и а м е т р н а г е л е й и т я ж е й о п р е д е л я е т с я р а с ч е т о м ( 1 2 ...2 4 м м ).

л о б о в о г о у п о р а с л е д у е т о т н е с т и с л о ж н о с т ь и з г о т о в л е н и я и п о в ы ш е н н ы й р а с х о д м е т а л л а н а т я ж и и н а г е л и .

4 6

н е н а р е з а н н о й ч а с т и п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я с т а л ь н ы х т я ж е й ; 0 ,8 - к о э ф ф и ц и ­

е н т , у ч и т ы в а ю щ и й о с л а б л е н и е с е ч е н и я т я ж е й н а р е з к о й р е з ь б ы ; 0 ,8 5 - к о э ф ­

ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й в о з м о ж н о с т ь н е р а в н о м е р н о г о н а т я ж е н и я о т д е л ь н ы х т я ж е й .

Д л я с и м м е т р и ч н ы х с о е д и н е н и й к о л и ч е с т в о н а г е л е й , п о л у ч а е м ы х п о

э т о й ф о р м у л е , д о л ж н о у с т а н а в л и в а т ь с я с к а ж д о й с т о р о н ы с т ы к а .

4 7

П р и м ер 2.2. З а п р о е к т и р о в а т ь и р а с с ч и т а т ь опорны й узел стр о п и л ьн о й фермы , реш енны й лобовы м упором (рис. 2.4).

Исходные данные. Условия эксплуатации - нормальные, Б2. Угол наклона кровли

Порядок р а с ч е т а :

1.Подбираем сечения поясов по нижнему ослабленному поясу. Расчетное растягиваю щ ее усилие в нижнем поясе фермы

Мск = Np = Nc • cos а = 60 • 0,866 = 51,96 кН

Требуемая площ адь поперечного сечения нижнего пояса фермы

h > F ^ / b = 124/10 = 1 2 ,4 см ,п р и н и м аем h = 1 5 0 мм.

2 . Проверяем опорный вкладыш на смятие.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом а= 30° к направлению

Прочность вкладыш а на смятие обеспечена.

3.Проверяем на растяжение нижний пояс и стальные тяжи.

Назначаем деревянные накладки шириной, равной половине ш ирины нижнего пояса фермы, сечением 50x150.

Принимаем диаметр болтов, прикрепляющ их деревянные накладки, не более чет­

верти минимальной толщ ины соединяемых элементов, т.е. d б < 0,25 а - 0,25-50 =12,5 мм, принимаем d§ = 12 мм.

4 8

6.Расстояния между осями нагелей принимаем по табл.2.1.

Вдоль волокон S\= l d = 8,4 см, принимаем S\ = 9 см.

Поперек волокон 52= 3,5d = 4,2 см, принимаем S i ~ h - 25з = 7 см. От кромки элемента 5з= 2d = 3 ,6 см, принимаем 5з = 4 см.

4 9

2 .4 . Н а г е л ь н ы е с о е д и н е н и я

2 .4 .1 . О б щ и е с в е д е н и я Н а г е л е м н а з ы в а е т с я д л и н н ы й г и б к и й с т е р ж е н ь (п л а с т и н к а ), к о т о р ы й ,

с о е д и н я я э л е м е н т ы д е р е в я н н ы х к о н с т р у к ц и й м е ж д у с о б о й , п р е п я т с т в у е т и х

в з а и м н о м у с д в и г у . С а м н а г е л ь п р и э т о м р а б о т а е т п р е и м у щ е с т в е н н о н а

п о п е р е ч н ы й и з г и б .

Н а г е л и и с п о л ь з у ю т с я в с т ы к а х р а с т я н у т ы х э л е м е н т о в , в с о с т а в н ы х

с т е р ж н я х и б а л к а х н а п о д а т л и в ы х с в я з я х , в у з л а х д е р е в я н н ы х ф е р м .

Н а г е л ь н ы е с о е д и н е н и я о т л и ч а ю т с я п о д а т л и в о с т ь ю : у с и л и я р а с п р е д е л я ю т с я

м е ж д у н а г е л я м и д о с т а т о ч н о р а в н о м е р н о , ч т о с п о с о б с т в у е т п о в ы ш е н и ю

н а д е ж н о с т и т а к и х с о е д и н е н и й . П р о с т о т а и з г о т о в л е н и я и н а д е ж н о с т ь

н а г е л ь н ы х с о е д и н е н и й о б е с п е ч и л и и х р а с п р о с т р а н е н и е и в с о в р е м е н н о м

с т р о и т е л ь с т в е .

К л а с с и ф и к а ц и я н а г е л е й :

- п о м а т е р и а л у : с т а л ь н ы е (С 2 4 5 , С 2 5 5 ); д е р е в я н н ы е (и з т в е р д ы х п о р о д

г в о зд и , ш у р у п ы , г л у х а р и - ш у р у п ы б о л ь ш о г о д и а м е т р а с г о л о в к о й п о д

к л ю ч ); п л а с т и н ч а т ы е (н а г е л и Д е р е в я г и н а );

- п о с п о с о б у п о с т а н о в к и : с о б с т в е н н о н а г е л и , у с т а н а в л и в а е м ы е в

п р е д в а р и т е л ь н о п р о с в е р л е н н ы е о т в е р с т и я , п р и э т о м д и а м е т р о т в е р с т и я р а в е н

д и а м е т р о м м е н е е 6 м м (г в о з д и ), з а б и в а е м ы е в д р е в е с и н у б е з п р е д в а р и ­

т е л ь н о г о с в е р л е н и я о т в е р с т и й ;

- п о с п о с о б у п р и л о ж е н и я в н е ш н и х с и л и ч и с л у ш в о в , п е р е с е к а е м ы х о д н и м н а г е л е м , р а з л и ч а ю т д в а в и д а н а г е л ь н ы х с о е д и н е н и й (р и с .2 .5 ):

с и м м е т р и ч н ы е (д в у х - и м н о г о с р е з н ы е ) и н е с и м м е т р и ч н ы е (о д н о - , д в у х - и м н о г о с р е з н ы е ).

50