- •Тема 3. Соединения элементов конструкций из дерева
- •3.1. Общие сведения
- •3.1.1. Основные виды соединений.
- •3.1.2. Требования, предъявляемые к соединениям
- •3.1.3. Основные положения расчета соединений
- •3.2. Соединения деревянных элементов без рабочих связей
- •3.2.1. Контактные соединения деревянных элементов в узлах каркаса
- •3.2.2 Лобовая врубка
- •Монтажный или аварийный болт
- •3.3. Соединения на механических связях
- •3.3.1. Понятие о соединениях на шпонках и шайбах шпоночного типа
- •3.3.2. Соединения на нагелях
- •Основные технические характеристики шайб шпоночного типа
- •3.3.3 Определение расчетной несущей способности одного «среза» нагеля
3.2.2 Лобовая врубка
Врубкой называют соединение (рис.3.7), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохранилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняются не топором, а электро- или мотопилой, цепнодолбежником и п.т.
Основной областью применения врубок являются узловые соединения брусчатых и бревенчатых ферм, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу.
Рис. 3.7. Лобовые врубки в опорных узлах брусчатых ферм, несущих узловые
нагрузки
Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д.к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т.п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки.
Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из трех предельных состояний: 1) по смятию площадки упора 2) по скалыванию площадки3) по разрыву ослабленного врубкойнижнего пояса.
Площадь смятия определяют глубиной врубки /гвр, которая ограничивается нормамигде- высота растянутого элемента. При этомнесущая способность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом прочности. Решающее значение имеет, как правило, несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.
Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалывание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле:
— расчетное сопротивление древесины скалыванию для максимального напряжения;- расчетная длина плоскости скалывания, принимается не более 10 глубин врезки в элемент; е - плечо сил сдвига, принимаемоепри расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами (см. рис.3.7) ипри расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой;- коэффициент,принимаемый 0,25. Отношениедолжно быть не менее 3.
8
Установлено, что с увеличением глубины врубкипри постояннойдлине плоскости скалыванияснижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания (см. рис. 3.8, 3.9).
Рис. 3.8. Распределение
касательных (а) и нормальных (б) напряжений
по плоскости скалывания
для
Рис. 3.9. Распределение
касательных (а) и нормальных
(б) напряжений по плоскости
скалывания для 1СКI е = 10
Таблица 3.2
Коэффициенты концентрации
/о/е |
| |||
а=0 |
а =30° |
а =45° |
1с, - 45°]/ МО0 | |
3 |
0,500/0,333=1,500 |
0,505/0,333=1,515 |
0,563/0,333=1,690 |
1,114 |
4 |
0,375/0,250=1,500 |
0,401/0,250=1,605 |
0,503/0,250=2,010 |
1,250 |
5 |
0,312/0,200=1,560 |
0,357/0,200=1,785 |
0,460/0,200=2,300 |
1,290 |
6 |
0,287/0,167=1,720 |
0,356/0,167=2,130 |
0,427/0,167=2,560 |
1,200 |
8 |
0,271/0,125=2,170 |
0,322/0,125=2,580 |
0,374/0,125=2,990 |
1,160 |
10 |
0,266/0,100=2,660 |
0,303/0,100=3,030 |
0,330/0,100=3,300 |
1,088 |
Выявлена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвигаот отношенияиот угла смятия(табл.3.2). На основе
данных, приведенных в табл.3.2, можно сделать следующие выводы:
чем больше отношениетем больше коэффициент концентрации напряжений сдвига;
чем меньше уголтем меньше коэффициент концентрации напряжений сдвига;
чем больше нормальная к плоскости сдвига составляющая, тем выше значение концентрации напряжений сдвига.
При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалываию вдоль волокон