23. Соединения элементов конструкций. Общие положения, классификация.

Соединения элементов применяются с целью повышения несущей способности и жесткости составных конструкций, а так же для выполнения различных узловых и стыковых сопряжений элементов конструкций.

Изготовление составных конструкций вызвано ограниченностью сортамента материалов как по размерам поперечного сечения, так и по их длине. Желание иметь конструкцию повышенной несущей способности, жесткости и нужной длины вызывает необходимость использования различного рода соединений.

Соединения элементов конструкций разделяются на три вида:

1. сращивание (соединение по длине): 2 вида соединений – зубчатый шип (для всего сечения подходит, 3 параметра: длина шипа, ширина у вершины, ширина у основания)и на ус (только для сжатой зоны сечения)

2.сплачивание (увеличение поперечного сечения): по кромке, по пласти, по кромке и по пласти.

3. узловые соединения (при соединении пересекающихся элементов).

По характеру работы соединения делятся на 6 групп:

• Работающие преимущественно на смятие и скалывание (шпонки, врубки, лобовые упоры)

• Работающие преимущественно на изгиб (гвоздевые соединения(нагель))

• Работающие преимущественно на растяжение (тяжи, подвески, хомуты, накладки и т.п.);

• работающие на выдергивание (винты: шурупы, глухари);

• сдвиг (клееные соединения, включая клеестальные шайбы и вклеенные стержни);

• работающие в качестве аварийных связей, т.е. элементы которые предотвращают обрушение при наступлении пред. сост-е 1 группы, могут предотвращать случайные перемещения (болты, скобы и т. д.).

Преимущество клееных соединений: позволяет улучшить сортность древесины (удаление пороков), использовать древесины разных сортов в 1 конструкции, нет ограничений по форме и длине.

Все виды соединений ДК за исключением клеевых податливы. В ДК податливость соединений способствует выравниванию усилий в отдельных связях и элементов узлов, благодаря чему уменьшается концентрация напряжений в соединениях, что повышает надежность конструкции из дерева в целом. Но большинство соединений, находясь под действием длительных нагрузок, непрерывно деформируются, т.е. они обладают ползучестью.

22. Расчет изгибаемых элементов деревянных конструкций.

Элементы деревянных конструкций, работающие на изгиб (балки), рассчитывают на прочность и на прогиб. Расчет на прочность по нормальным напряжениям при простом изгибе производится по формуле:

при косом изгибе по формуле:

Прочность элементов по касательным напряжениям проверяется по формуле:

В формулах:

Mx и My — составляющие расчетного изгибающего момента М соответственно для главных осей х н у;

Wx расч и Wy расч — составляющие расчетного момента сопротивления сечения Wpacч относительно осей х и у;

Q — расчетная поперечная сила; Sбр — статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения; Jбр — момент инерции брутто поперечного сечения элемента;

bрасч — расчетная ширина сечения, bрасч = k*b,

b — геометрическая ширина сечения;

k == 1 при определении τ по цельному материалу;

k = 0,6 при определении τ по клеевому шву;

Rск (ср) —расчетные сопротивления скалыванию (срезу) материала.

Wраcч — расчетный момент сопротивления рассматриваемого поперечного сечения.

Для клееных деревянных элементов:

Для деревянных составных элементов на податливых связях:

здесь Wнт — момент сопротивления поперечного сечения нетто, считая, что все ослабления, расположенные на участке длиной более 20 см, совмещаются в одном сечении;

m_б — коэффициент, зависящий от размеров поперечного сечения, определяемый по табл.;

kw — коэффициент податливости соединений по прочности, определяемый по табл..

Количество связей n_с, равномерно расставленных в каждом шве деревянных составных изгибаемых элементов на протяжении от сечения c нулевым моментом до сечения с максимальным изгибающим моментом, при нагрузке равномерно распределенной по длине элементов или эквивалентной, определяется по формуле

где Т — расчетная несущая способность одной связи в данном шве.

Для клееных деревянных конструкций двутавровых сечений при отношении толщины стенки к ширине полки

Деревянные цельные элементы из брусьев и бревен проверяются на скалывание только при больших сосредоточенных силах, расположенных близко к опорам, а при равномерно распределенной на-грузке при отношении

Изгибаемые элементы проверяются на жесткость по условию

f - прогиб элемента.

- предельный прогиб (СНиП, там даны зн-я типа ≤ 1/200 l)

Для массивных элементов прогиб может определяться только от действия нормальных напряжений по формуле

Где к - коэффициент, зависящий от статической схемы элемента и вида нагрузки;

Q^н — нормативная нагрузка на всем пролете элемента l_1.

Для балок на двух опорах при равномерно распределенной нагрузке g^H эта формула примет вид:

Для тонкостенных элементов (коробчатых, двутавровых и т. п.) прогиб определяется с учетом действия как нормальных, так и касательных напряжений по формуле:

Для балок на двух опорах при равномерно распределенной нагрузке g^H эта формула примет вид:

Где , μ – коэф- т Пуассона;S – статический момент.

При косом изгибе прогиб проверяется по формуле:

где f_x и f_y — прогибы элемента от составляющих сил,

При определении прогиба в составных элементах на податливых связях в формулы определения прогиба вместо геометрической величи-ны момента инерции J подставляется

где Кж — коэффициент податливости соединений по жесткости, определяемый по табл.