- •Лекция 1
- •Введение
- •Виды пилопродукции
- •1. Свойства древесины - как конструкционного материала
- •1.1. Структура и состав древесины
- •1.2. Влага в древесине
- •1.3.Достоинства и недостатки древесины
- •Лекция 2
- •1. Защита древесины от гниения
- •1.1. Конструктивные меры борьбы с увлажнением.
- •1.2. Химические меры борьбы с гниением.
- •2. Меры борьбы с огнеопасностью в деревянных конструкциях
- •Конструктивные меры борьбы с огнеопасностью
- •2.2. Химические меры защиты от огня
- •Лекция 3
- •Механические свойства древесины
- •1. Влияние длительного действия нагрузки на деформативность древесины
- •2. Влияние угла между усилием и направлением волокон древесины на прочность и деформативность
- •3. Влияние влажности и температуры на прочность и деформативность
- •4. Модуль упругости древесины
- •5. Временное, нормативное и расчетное сопротивления древесины
- •6. Длительное сопротивление древесины
- •Лекция 4
- •1.Основы расчета деревянных конструкций по методу предельных состояний
- •2. Центрально растянутые элементы
- •2.1. Особенности работы древесины на растяжение вдоль волокон
- •Расчет центрально растянутых элементов
- •3. Центрально-сжатые элементы
- •3.1. Особенности работы древесины на сжатие вдоль волокон
- •3.2. Расчет центрально сжатых элементов
- •4. Изгибаемые элементы
- •4.1. Особенности работы древесины при поперечном изгибе
- •4.2. Расчет деревянных элементов на поперечный изгиб
- •5. Косой изгиб деревянных элементов.
- •5.1. Особенности работы элемента при косом изгибе
- •5.2. Расчет деревянных элементов на косой изгиб
- •6. Сжато-изгибаемые элементы
- •6.1. Особенности работы сжато-изгибаемых элементов
- •6.2. Расчет сжато-изгибаемых элементов
- •7. Растянуто-изгибаемые элементы
- •Расчет элементов
- •9. Скалывание древесины
- •9.1. Особенности работы древесины на скалывание
- •9.2. Расчет элементов
- •Лекция 5 Конструкционные пластмассы, применяемые в строительстве
- •Общие сведения о пластмассах
- •2. Основные виды конструкционных пластмасс,
- •2. Требования, предъявляемые к соединениям
- •2. Указания по расчету
- •3. Лобовая врубка с одним зубом
- •3.1. Лобовая врубка с одним зубом
- •Лекция 7
- •1.Общие сведения о нагельных соединениях
- •2. Расчет нагельного соединения
- •3. Определение минимальной несущей способности одного среза нагеля
- •4. Особенности работы гвоздей
- •Лекция 8
- •1. Основы учета податливости связей.
- •2. Расчет на поперечный изгиб.
- •3. Расчет на продольный изгиб
- •3.1.Стержни-пакеты
- •3.2. Стержни с короткими прокладками.
- •3.3.Стержни, часть ветвей которых не оперта по концам.
- •Приведенная гибкость с учетом податливости связи:
- •4. Расчет сжато-изгибаемых элементов составного сечения
- •Конструкции из дерева
3. Определение минимальной несущей способности одного среза нагеля
Для того чтобы определить несущую способность одного среза нагеля, следует рассмотреть напряженное состояние нагельного соединения.
В нагельных соединениях сплачиваемые элементы под нагрузкой сдвигаются и стремятся вначале развернуть нагель,который после некоторого поворота, обусловленного неплотностями и обмятием древесины, упирается в неё сначала по краям элемента, а затем вовлекается в работу и начинает изгибаться. Древесина под нагелем начинает работать на смятие. Равнодействующие образуют две пары взаимоуравновешенных продольных сил.
Условие равновесия нагеля может быть записано в виде
Т1е1 = Т2е2.
Равновесие нагеля обеспечивается только продольными силами. Нагельное соединение является безраспорным.
Таким образом, при сдвиге одного элемента относительно другого нагель работает на изгиб, однако его изгиб не свободен, он зависит от жесткости нагеля и смятия древесины.
Напряжения смятия древесины по всей длине нагеля неравномерны и имеют разные знаки. Смятие древесины под нагелем будет неравномерным также и по его контуру.
продольную Т,
поперечную Q.
Продольная составляющая вызывает появление напряжений скалывания по площадкам а — а и ах — ах.
Поперечные составляющие стремятся расколоть деревянный элемент по линии b -b.
Итак, видим, что напряженное состояние нагельного соединения довольно сложное.
Несущая способность нагельного соединения определяется прочностью нагеля на изгиб, древесины на смятие, скалывание и раскалывание.
Следовательно, расчетная несущая способность одного среза нагеля должна определяться из всех четырех условий.
Несущая способность нагеля по скалыванию и раскалыванию древесины зависит от расстояния между нагелями. Можно найти такие минимальные расстояния, при которых несущая способность нагеля по скалыванию и раскалыванию будет заведомо больше несущей способности нагеля по изгибу и смятию древесины.
В нормах проектирования принято минимальные расстояния выражать в диаметрах нагеля. Они зависят от вида нагеля и толщины соединяемых элементов.
Сучетом этого при конструировании нагельных соединений необходимо выполнять следующие условия расстановкинагелей при толщине пакета b>10d
При в < 10d расстановка нагелей должна выполняться по схеме:
S1≥6d; S2≥3d; S3≥2,5d
При соблюдении данных условий расстановки несущая способность одного среза нагеля определяется только из условия изгиба нагеля и смятия древесины.
Существующие на данный момент формулы для определения несущей способности нагеля получены экспериментально-теоретическим путем. В основу положен ряд предпосылок.
Древесина при смятии и нагель при изгибе рассматриваются как идеально упруголастические материалы. Несущая способность нагеля определяется предельными деформациями. Ось нагеля остается прямолинейной до момента образования шарнира пластичности.
В результате решения теоретической задачи получена в общем виде формула для определения несущей способности (кН) одного среза нагеля из условия работы его на изгиб для симметричного соединения
Tu=
Для соединений с разной толщиной элементов формула для определения несущей способности по изгибу нагеля имеет вид
Tu=+k3a
Формулы несущей способности (кН) одного среза нагеля из условия смятия древесины соответственно имеют вид:
для крайних элементов Тсма =kаdн Rсм;
для среднего элемента Тсма =k2а dн Rсм.
Для инженерных расчетов в СНИП 11 -25-80 (табл. 17) представлены формулы для определения несущей способности нагельных соединений из условия смятия крайнего и среднего элементов
Тсма =0,8ad; Тсма =0,5 cd.
Для стального нагеля и действия сдвигающего усилия вдоль волокон деревянного элемента (сосна) формулы для определения несущей способности одного среза нагеля из условия изгиба соответственно имеют вид:
Tu = 1,8 d2 + 0,02 а2 < 2,5 d2.
Если усилия действуют под углом к волокнам или используется пиломатериал других пород, в расчетные формулы вводятся соответствующие коэффициенты kа, kп.
Tu = 2,5 d2;Тсма =0,8аdнkаkп; Тссм=0,5сdkаkп.
При конструировании нагельных соединений предпочтение следует отдавать симметричным соединениям.
Применение односрезных несимметричных соединений вызывает отклонение силового потока в одну сторону от оси действия усилия, что приводит к изгибу элементов. Поэтому в таких соединениях количество болтов на 10—15% больше, чем в симметричных соединениях.
По ширине элемента нагели следует ставить в четное число рядов. Рабочие болтовые соединения должны иметь не менее двух болтов диаметром > 8, но не более 24 мм. По обе стороны необходимо ставить толстые шайбы. Для обжатия нагельных соединений без нарезки обычно рекомендуется ставить стяжные болты в количестве около 25% от общего числа нагелей при деревянных накладках и в количестве 50% при металлических накладках.
Соединения, содержащие в ряду шесть и более болтов, имеют неравномерное распределение нагрузки между болтами. Два конечных болта вместе обычно несут на себе свыше 50% нагрузки.