Практическая работа № 7

ТЕМА: Расчет соединения элементов деревянных конструкций: лобовая врубка.

ЦЕЛЬ: Рассчитать лобовую врубку.

I теоретические сведения

ВРУБКИ- соединения, в которых усилия от одного элемента к другому передаются непосредственно через площадки смятия и скалывания, а специальные рабочие связи отсутствуют (но для восприятия монтажных нагрузок и случайных ударов почти всегда ставятся вспо­могательные металлические крепления: болты, скобы, хомуты, штыри и т. п.).

Лобовые врубки с одним зубом часто применяют­ся в опорных узлах ферм построечного изготовления при небольших пролетах и нагрузках. Сжатый наклон­ный элемент верхнего пояса концом упирается в гнездо, выпиленное в растянутом нижнем поясе (рис.1). Рабочая площадка гнезда АВ располагается перпенди­кулярно направлению сжимающей силы. По нерабочей площадке ВD устраивается клиновидный зазор (до 2—3 см на краю гнезда), так как при просадке фермы происходит поворот верхнего пояса и возможен отрыв зуба. Конец сжатого элемента опилива­ется так, чтобы его ось проходила точно через центр площадки смятия АВ. Ось нижнего пояса лучше провес­ти точно по центру сечения, ослабленного врубкой. Тог­да это сечение будет только растягиваться центральной силой N. На неослабленное сечение, кроме того, будет действовать еще изгибающий момент M=N(h/2-c), но расчеты показывают, что при таком центрировании в брусчатых фермах получается экономия материала.

Середина настенного (или «мауэрлатного») бруса должна располагаться точно под центром узла (точкой пересечения осей верхнего и нижнего поясов фермы). Чтобы обеспечить правильность размещения настенного бруса, в подбалке делают фиксирующий подрез.

Узел должен быть стянут болтом, перпендикуляр­ным верхнему поясу. Шайба на другом конце этого бол­та размещается на торце подбалки (без подбалки при­шлось бы ослаблять нижний пояс врезкой). Болт назы­вают аварийным, он должен воспринять усилие верхнего пояса и предупредить внезапное обрушение фермы в случае, если из-за образования усушечных трещин с тор­ца растянутого пояса произойдет скалывание площадки ВС.

Расчету подлежат: площадка ВС— на скалывание, площадка АВ — на смятие и аварийный болт.

Необходимо соблюдение следующих условий:

h₁≥2 см — в брусьях;

h₁≥3 см — в брев­нах;

h₁≤1/4hсм — в промежуточных узлах сквозных конструкций; (1)

h₁≥1/3hсм — в остальных случаях;

-для несимметричной врезки

Рисунок 1 — Соединения на врубках

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

R_cm,d = f_cm,,d ∙ A_c, (2)

где A_c — рабочая плоскость смятия(проходит через точки AB), определяемая по формуле

A_c = bh₁/cos, (3)

здесь b — ширина сминаемого участка;

h₁ — глубина врубки;

f_cm,,d — расчетное сопротивление древесины смятию под углом  к направлению волокон, определяемое по формуле (4).

, (4)

где   f_cm,0,d и f_cm,90,d — соответствующие значения расчетных сопротивлений древесины смятию вдоль и поперек волокон(см. таблицу 3, приложение 1);

— угол между направлением действия сминающего усилия и волокнами древесины (рисунок 1).

Расчетную несущую способность соединения из условия скалывания следует определять по формуле

R_v,d = f_v,mod,d ∙ A_v, (5)

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

(6)

здесь f_v,0,d — расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон(см. таблицу 3, приложение 1);

k_v1 — коэффициент, равный 0,25. При обеспечении обжатия площадки скалывания k_v1 = 0,125;

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

h_w — полная высота поперечного сечения скалываемого элемента;

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

A_v — расчетная площадь скалывания, определяемая по формуле

A_v = bl_v. (7)

Рисунок 2 — Врезки в элементах соединений:

а — несимметричная;

б — симметричная;

в, г — схемы скалывания в соединениях

Отношение длины площадки скалывания к плечу сил скалывания

l_v /e ≥3. (8)

Центрально растянутые вдоль волокон элементы следует рассчитывать по формуле

σ_t,о,d ≤ f_t,о,d ; σ_t,о,d= N_d / А_inf,, (9)

где N_d - расчетная продольная сила;

А_inf - площадь поперечного сечения элемента нетто;

f_t,о, - расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон

(см. таблицу 3, приложение 1).