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:

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

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

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

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

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

ú 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.

 

 

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;

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

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

Количество связей nс, 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;

Qн — нормативная нагрузка на всем пролете элемента l1.

Для балок на двух опорах при равномерно распределенной нагрузке gH 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 gH эта формула примет вид:  

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

При косом изгибе прогиб проверяется по формуле:

где fx и fy — 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.

 

 

Нагельные соединения.

Нагели – это гибкие стержни, пластинки или иные вкладыши, которые служат для соединения элементов ДК и препятствуют их взаимному сдвигу. Нагели в основном работают на изгиб, причем нагельные соединения безраспорные, что обеспечивается защемлением нагеля в нагельном гнезде.

По форме нагели м.б.: 1) цилиндрические, 2) пластинчатые. Нагели м.б. выполнены из: 1) стали, 2) алюминиевых сплавов, 3) стеклопластика, 4) древеснослоистого пластика, 5) дерево (дуб, береза).

К цилиндрическим нагелям относятся: болты, гвозди, шурупы, глухари (болты большого диаметра, шестигранной или квадратной головкой).

Нагели ставят в гнезда, предварительно просверленные перпендикулярно плоскостям сплачивания. Диаметр отверстия для нагеля д.б. равен d самого нагеля, что обеспечивает плотность соединения и уменьшает опасность раскалывания древесины. Для шурупов и глухарей обычно лидерное отверстие высверливают сверлом, d которого меньше d нагеля.

Гвозди d< 6 мм забиваются в древесину без предварительного высверливания отверстий.

При раздельном сверлении отверстий в каждом элементе, практически нельзя получить их совпадение по высоте, т.к. неизбежны отклонения. Поэтому, чтобы получить плотное соединение, необходимо сверлить отверстия в предварительно собранном и обжатом пакете. Для этого ставятся стяжные болты в количестве 25% от общего числа нагелей в соединении. Если болты сделаны из того же материала, что и нагели, то в расчетное кол-во нагелей включаются и болты.

По ширине элемента нагели следует ставить только в четное кол-во продольных рядов, т.к. при нечетном числе рядов средний ряд нах-ся на оси доски, где часто в рез-те усушки и разбухания появляется продольная трещина.

Каждое соединение нагеля с рабочим швом называется срезом.

В деревянных соединениях отношение длины нагеля к его d значительно, в связи с чем нагель является гибким стержнем, который работает главным образом на изгиб и неравномерно сминает древесину нагельного гнезда. Срезывающие напряжения имеют второстепенное значение и в расчете не учитываются. Срезать деревянным элементом нагель, даже деревянный, не говоря уже о стальном, практически невозможно.

В зависимости от характера приложения сил и количества пересекаемых нагелем рабочих швов сплачивания различаются соединения: симметричные — двух- и многосрезные и несимметричные — одно-, двух- и многосрезные.

 

Если несущую способность нагеля привести к одному срезу, т.е. отнести ее к 1-му рабочему шву, то расчетное кол-во нагелей опр-ся по формуле: , где Т – усилие, которое воспринимают нагели, ТН – усилие, которое воспринимает 1 нагель.

 

 

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1674; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!