Метода по Каратаеву

Рис.2.3. Конструкция опорного узла с накладками на клею:

а – конструкция, напряженное состояние по подошве опоры, работа древесины на скалывание по длине накладки. К определению усилий прижима и

растяжения в горизонтальных тяжах; б – конструкция траверсы

21

Усилие прижима

Nc Np tgα 181,5 0,268 48,6 кН,

где = 15°, tg = 0,268.

Эта составляющая должна быть воспринята горизонтальными тяжами, площадь сечения брутто и диаметр вычисляются следующим образом:

A

Nc

48,6

1,81см2 ,

бр

2

Rp m0

mк

2 21 0,8 0,8

4

d

Aбр

1,81 4

1,51см.

π

3,14

Принимаем d = 16 мм. Высота упорного уступа 9,9 см. Проверим площадь уступа на смятие от усилия.

Расчетное сопротивление древесины на смятие под углом 75° к волокнам.

R75

R0

15

cм

14 МПа,

см

1 (R0

/R90

1) sin 3 (90 α)

1 (15 / 3 1) 0,9663

cм

cм

где R

см

0 = 15 МПа, R

90

= 3 МПа, 90– = 75°, sin(90– ) = 0,966.

см

Площадь смятия Fсм = ab/cos .

Напряжения смятия

σ

N

см

Np cos α

N p

181,5

0,94кН/cм 2

9,4 МПа

см

cos α a b

a b

9,9 19,5

Fсм

R

75

14 МПа.

cм

Конструкция упорной траверсы должна быть рассчитана по варианту 1. Горизонтальные болты d = 16 мм устанавливаются с помощью торцевых ключей.

Третий вариант крепления стойки к фундаменту

Для уменьшения скалывающих напряжений на подошве стойки можно использовать приклеенные накладки, причем накладки выполняются за подлицо с основанием стойки (рис.2.4.).

Толщину накладок, как и в предыдущем варианте, принимаем выполненной из трех досок, толщиной 33 мм, а = 9,9 см.

22

Рис.2.4. Опорный узел клеедощатой стойки с развитием подошвы опирания:

а– конструкция и напряженное состояние узла;

б– компоновка сечения стойки и приопорного участка

23

Таким образом, общая высота опорного сечения стойки составит h = 62,7 2 9,9 = 82,5 см, ширина сечения b = 19,5 см с действующими

усилиями M = 103,7 кН м, Nmin = 41,3 кН.

Геометрические характеристики опорного сечения А = 19,5 82,5 = 1608,7 см2, W = (19,5 82,5) 2/6 = 22120 см2.

Напряжения на подошве стойки

σ

с.р.

N min

M

41,3

10370

кН/см 2 ,

A

W

1608,7

22120

σ

с

0,03 0,47 0,5 кН/см 2

5,0 МПа,

σ

р

0,03 0,47 0,44 кН/см 2

4,4 МПа.

Зона напряжений смятия по подошве стойки

	hc	h σc		82,5 5,0	43,9 см.
		σc σp		4,4 5,0

Усилие растяжения в анкерных тяжах

	Np	M		Nmin (0,5 h-hc / 3)	,
		e ξ		e

где = 0,93 – из расчета первого варианта.

Требуемая площадь сечения брутто двух анкерных тяжей

2 A						Nc		159,8		9,1см2 ,
бр				Rp m0 mк				25,5 0,8 0,85
d		9,1 4				2,4 см.	Принимаем d = 24 мм.
			3,14

В первых вариантах требовались анкерные тяжи диаметром 27

мм.

Конструкцию упорных траверс принимаем по аналогии с вариантом 2.

Конструктивно с каждой стороны упорных в уступов в краевых зонах поставлены глухари 18 мм длиной 190 мм с целью повышения надежности работы клеевых швов (погашения возможных отры- вающих-растягивающих напряжений поперек волокон).

Четвертый вариант конструкции опорного узла на вклеенных стержнях.

24

Рис.2.5. Конструкция опорного узла клеедощатой стойки на вклеенных стержнях:

а– напряженное состояние приопорной зоны;

б– расстановка вклеенных стержней;

в– компоновка сечения стойки

25

Условия эксплуатации 3.2 по [2] допускают применение соединений на вклеенных стержнях. На рис. 2.5 приведена конструкция опорного узла на вклеенных анкерных тяжах. Анкерные стержни выполнены из арматуры периодического профиля класса А-П, предварительно очищенные и обезжиренные, вклеенные на эпоксидном компаунде в профрезированные пазы в процессе изготовлении стойки. Опорная площадка и расположение анкерных тяжей полностью одинаковы с предыдущим вариантом 3 и, таким образом, усилие растя-

жения Nр = 159,8 кН, 2 d = 2 24 мм.

Длина вклеиваемого участка стержней должна быть в пределах

10 d l 30 d ( 240мм l 720мм ).

Расчетная несущая способность вклеенных стержней на выдергивание определяется условием

T n Rcк π (d 0,005) l kc ,

где Rск = 2,1МПа = 0,21кН/см2; d = 24мм = 2,4см; n = 2 – количество стержней; l = 27 d = 64,8 см – длина вклеивания; kс = 1,2 – 0,02 l/d, учитывает неравномерность распределения напряжений скалывания; 0,5 см = 5 мм – зазор вокруг стержня.

Таким образом

kc 1,2 - 0,02 64,82,4 0,7,

T 2 0,21 3,14 (2,4 0,5) 64,8 0,7 173,5кН Np 159,8кН.

26

§3. Расчет и проектирование клеефанерных стоек

Запроектировать клеефанерную стойку для каркасного здания с несущими конструкциями покрытия в виде треугольных ферм [3]. Вертикальные нагрузки на стойку принимаем по таблице 1.2 примера

1 [4].

Nпост.покрытия = 47,7 кН,

Nвр.снеговая = 113,1 кН.

Собственный вес стойки ориентировочно определим как вес клеедощатой стойки сечением 720 180 мм и длиной 7,2 м.

Pст = 0,72 0,18 7,2 5 1,1 = 5,1 кН.

Тогда полная постоянная нагрузка

Nпост. = 47,7+5,1 = 52,8 кН,

Nпол = 52,8+113, = 165,9 кН.

Рис.3.1

мент у основания стойки

Ветровую нагрузку на стойку принимаем по (§2) предыдущему расчету.

q1 = 3,28 кН/п.м., q2 = 2,76 кН/п.м.

Сосредоточенная ветровая нагрузка отсутствует, т.к. треугольная ферма не имеет высоты на опоре.

Тогда неизвестная

хопределяется:

x163 H (q1 q2 )

163 (3,28 2,76)

7,2 0,7 кН.

Изгибающий мо-

	q H 2		3,28 7,2	2
М	1	H x			7,2 07 80,0 кН м.
	2		2

Поперечная сила

Q q1 H x 3,28 7,2 0,7 22,9кН.

27

Сечение стойки принимаем коробчатое (рис.3.1). Для стенок берем фанеру клееную березовую марки ФСФ сорта В/ВВ семислойную с расположением волокон рубашки вдоль оси элемента. Древесина второго сорта.

Задаемся высотой сечения стойки из условий §1

h0 12H 72012 600 мм.

Усилие, воспринимаемое поясами, определим по формуле

N /

M

N

8000

165,9

133,3 82,9 218,9 кН,

п

h0

2

60

2

50,4 кН.

Требуемая площадь по-

перечного сечения пояса

F / N п/

218,9

п

Rc

13

168,4 см2 .

Принимаем

F /

h

b 12,5 16,5

п

п

п

206 см2 ,

тогда

полная

высота

стойки

h h0 hп 600 125725мм

(рис. 3.2.),

bп 35 5 165мм.

Поскольку конструкция состоит из разных материалов – древесины и фанеры, опреде-

		Рис.3.2					лим приведенные геомет-
рические характеристики Fпр.д.,							Sпр.д., Wпр.д., Yпр.д..
Приведение производим по материалу более напряженного эле-
мента к древесине. Тогда
F	F	F	Eф		2	(12,5 16,5 1,0 72,5		900		) 542,5см2 ,
пр.д.	д	ф	Eд					1000

28

Y				Y		Y					Eф						12,53		16,5			16,5	12,5	(	72,5 12,5	)2
пр.д.					д				ф Eд								12								2
	1,0 72,53							900						557305 см4 ,
			12					1000
W					Yпр.д.					2						557305 2				15373,9 см3 ,
	пр.д.						h										72,5

r

Yпр.д.

557305

32,1см,

Fпр.д.

542

λ

пр.

l0

720 2,2

49,3;l

0

H μ,

r

32,1

N λпр2 .

165,9 49,32

ξ 1

1

0,81,

3000 F

R

3000

542 1,3

пр.д.

c

σ

N

M

165,9

8000

0,31 0,65

c

Fпр.д.

Wпр.д. ξ

542

15373,9 0,81

0,96 кН/см 2

9,6 МПа

Rc mв

13 0,9

13 МПа.

γн.(с.с.)

0,9

Проверим гибкость отдельной ветви из плоскости изгиба стойки при раскреплении ее ригелями вдоль здания для навески стеновых панелей через 1,5 м. Тогда расчетная длина ветви пояса l0 = 1500 мм.

Найдем приведенные геометрические характеристики для ветви стойки. Приведенная к древесине площадь поперечного сечения

F	F	F	Eф	12,5 16,5 1,0 16,5	900		2	235,7 см2 ,
пр.д.	д	ф Eд			1000
Приведенный момент инерции для ветви из плоскости изгиба
стойки

			Eф		12,5 16,53				17,5		)2		900
Y	Y	Y						1,0	12,5 (						2
пр.д.	д	ф	Eд
					12				2			1000
6130,8см4 ,

		Yпр.д.
r						6130,8		5,1мм,
в		Fпр.д.				235,7

29

λ	в.			l0		150				29,4,
				rв
					5,1
							λ	в			2			29,4			2
	в	1- 0,8											1 0,8				0,93.
						100								100
Тогда
σ	c				Nп/								218,9		1,0 кН/см 2			10,0 МПа
			Fпр.д. в									235,7 0,93

1,3 0,9 13 МПа. 0,9

устойчивость из плоскости изгиба обеспечена.

Проверка фанерной стенки на срез нейтральной оси

τ			Q Sпр.д.								Rф.ср.,				где ∑ ст – суммарная толщина стенок
		Yпр.д.						δст
стойки в сечении = 20 мм.
S			S					S			Eф			12,5	16,5 (			72,5 12,5	)	1,0 72,5		2		900		2
	пр.д.				д				ф
											Eд							2			8			1000
7370,1см3.
Тогда
τ			Q Sпр.д.										22,9 7370,1				0,15кН/см 2 1,5МПа
		Yпр.д.						δст						557305 20
R						6,0 0,9						.
	ф.ср.						0,9

Проверка на скалывание между дощатыми поясами и фанерной стенки

Проверку на скалывание производим по формуле

τ	Q Sп.		Rск. ,
	Yпр.д. hп
		n

где hп = 125 мм – высота поясов;

30