Вопрос 3. Соединения деревянных конструкций на врубках. Принципы расчета и конструирования.

В современных деревянных конструкциях применяют лобовые врубки для соединения сжатых элементов в узлах ферм, подкосных систем и других сквозных конструкций из брусьев и круглого леса, изготовляемых на строительной площадке. Конструирование и расчет соединений на лобовых врубках должны осуществляться согласно СНиП II-25-80, пп. 5.9 – 5.12.

При узловой передаче нагрузки в стропильных фермах лобовые врубки должны конструироваться согласно СНиП II-25-80, рис. 7; а при внеузловой передаче нагрузки - по рис. 24 Пособия к СНиП.

5.9. Узловые соединения элементов из брусьев и круглого леса на лобовых врубках следует выполнять с одним зубом (рис. 7).

Рис. 7. Лобовая врубка с одним зубом

Рабочая плоскость смятия во врубках при соединении элементов, не испытывающих поперечного изгиба, должна располагаться перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. Если примыкающий элемент помимо сжатия испытывает поперечный изгиб, рабочую плоскость смятия во врубках следует располагать перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил.

Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами.

5.10. Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание согласно указаниям пп. 5.2 и 5.3, принимая расчетное сопротивление скалыванию по п. 5 табл. 3.

5.2. Расчетную несущую способность соединений, работающих на смятие и скалывание, следует определять по формулам:

а) из условия смятия древесины

Т = R_смaF_см;                                                                  (52)

б) из условия скалывания древесины

,                                                                   (53)

где F_см -    расчетная площадь смятия;

F_см -     расчетная площадь скалывания;

R_смa - расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон;

 -   расчетное среднее по площадке скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое п. 5.3.

5.3. Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию следует определять по формуле

,                                                               (54)

где R_ск - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон (при расчете по максимальному напряжению);

l_ск - расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент;

е - плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5h при расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами (рис. 5, а) и 0,25h при расчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой (рис. 5, б); h - полная высота поперечного сечения элемента);

b - коэффициент, принимаемый равным 0,25 при расчете соединений, работающих по схеме, показанной на рис. 5, г и b = 0,125 при расчете соединений, работающих по схеме согласно рис. 5, в; если обеспечено обжатие по плоскостям скалывания.

Отношение l_ск /е должно быть не менее 3.

Рис. 5. Врезки в элементах соединений

а - несимметричная; б - симметричная; в, г - схемы скалывания в соединениях

5.11. Длину плоскости скалывания лобовых врубок следует принимать не менее 1,5h, где h - полная высота сечения скалываемого элемента.

Глубину врубки следует принимать не более ¹/₄ h в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более ¹/₃ h в остальных случаях, при этом глубина врубок h₁ в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах - не менее 3 см.

5.12. Расчет на смятие лобовых врубок с одним зубом следует производить по плоскости смятия (см. рис. 7). Угол смятия древесины a следует принимать равным углу между направлениями сминающего усилия и волокон сминаемого элемента.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам для лобовых врубок следует определять независимо от размеров площади смятия.

Рис. 24. Лобовая врубка с одним зубом при внеузловой нагрузке