Соединения деревянных элементов на лобовых врубках. Конструкция и расчет

Лобовые врубки могут быть с одним зубом, а при α>45° - с двумя зубьями.

Рабочая плоскость смятия во врубках должна располагаться перпендикулярно равнодей­ствующей осевой силе сжатого сжато-изогнутого элемента, а если сжатый элемент не испытывает поперечного изгиба, то перпендикулярно его оси. Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами.

Расчетная несущая способность соединения на лобовой врубке должна приниматься равной минимальному значению, определенному из двух условий: прочности древесины на смятие рабочей плоскости под углом a и прочности древесины на скалывание вдоль волокон.

Расчетную несущую способность соединения из условия смятия рабочей плоскости под углом a следует определять по формуле

где — рабочая плоскость смятия

b — ширина сминаемого участка; h1 — глубина врубки;

— расчетное сопротивление древесины смятию под углом a к направлению волокон.

Расчетную несущую способность соединения из условия скалывания следует определять по формуле :

где — расчетное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое по формуле

(9.7)

— расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон;

— коэффициент, равный 0,25. При обеспечении обжатия площадки скалывания kv1 = 0,125;

e — плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5hw — при расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами и 0,25hw — при расчете симметрично нагруженных элементов с симметричной врезкой;

hw — полная высота поперечного сечения скалываемого элемента;

lv — расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент;

— расчетная площадь скалывания, определяемая по формуле

Отношение длины площадки скалывания к плечу сил скалывания lv /e должно быть не менее 3.

в) разрыва нижнего пояса в ослабленном врубкой сечении (при центрировании узла по оси нетто) и в неослабленных сечениях (внецентренное растяжение)

где – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон.

– расчетное сопротивление изгибу древесины.

г) прочности на центральное сжатие верхнего пояса (при гибкости =LВ/(0,289bВ) <35)

где – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон.

Предельная деформация смятия лобовой врубки:

– при длительном действии нагрузки – max= 1,5 мм,

– прогнозируемая при кратковременной нагрузке в лабораторных условиях

– max.вр = max ´ kдл = 1,0 мм, где kдл= 0,67 – коэффициент, учитывающий увеличение деформаций при длительном действии нагрузки.

23. Соединения деревянных элементов на шпонках. Работа соединений и расчёт

Трудоемкое и устаревшее соединение на деревянных шпонках применяется в основном для увеличения высоты изгибаемых балок. Шпонки, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых деревянных элементов, работают на сжатие и скалывание. Для нормальной работы шпонок, соединяемые элементы стягиваются болтами (рис. 1) или хомутами.

Рассчитывается несущая способность одной шпонки и подбирается их количество в зависимости от величины сдвигающего напряжения. Величина усилия Q распора в пределах одной шпонки определяется по формуле:

V = T×Ешп/lшп,

где Т — расчетная величина сдвигающего усилия в шве сплачивания балки в рассматриваемом поперечном сечении; Ешп — расстояние по вертикали между осью шпонки на её концах; lшп — горизонтальная проекция длины шпонки.

Для не наклонных: V=3/2(tшп/lшп)Т - без учёта сил трения

V=(tшп/lшп)Т - с учётом сил трения

Для восприятия распора необходимо устанавливать рабочие связи -стяжные болты. Во избежание чрезмерной деформативности шпоночных соединений, а также для уменьшения количества стяжных болтов, длину шпонки по нормам принимают не менее lшп=5hвр. Глубину врезки шпонки в брусья следует принимать не менее 2 см и не более 1/5 высоты бруса, а бревна - не менее 3 см и более 1 /4 диаметра бревна. Болты в таком сопряжении деревянных элементов работают на растяжение, если их заставить работать на изгиб, то шпонки становятся не нужными и получается соединение со связями работающими на изгиб.

Расчет соединений на призматических шпонках подобно расчету со­единений на лобовых врубках сводится к проверке несущей способности по смятию древесины шпонок, а также сплачиваемых брусьев или бревен. При расчете на скалывание в многорядовых соединениях в связи с вероятностью неравномерного распределения усилий между шпонками и снижения несу­щей способности соединения вводят коэффициент 0,7. При расчете соеди­нений на шпонках требуется подбор стяжных болтов и шайб под головку болта и под гайку для восприятия распора.

Виды шпонок: -призматические: -центровые; -продольная; -поперечная; - косая; 4-дисковая: -гладкая кольцевая: -зубчато-кольцевая шпонка

Применение шпоночных сопряжений: а - в составной балке; б - и растянутом стыке; в - в узловом сопряжение

Расчёт на смятие:

,где несущая способность по смятию вдоль волокон

Расчёт на скалывание:

S – расстояние между врубками