Полная версия

Главная arrow Строительство arrow КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Соединения на вклеенных стальных стержнях

Короткие стальные стержни из арматуры периодического профиля классов А-II и A-III могут быть вклеены в цельный или клееный деревянный элемент вдоль, поперек или под углом к волокнам древесины. Они вклеиваются в прямоугольные пазы с накладками или в круглые отверстия эпоксидно-цементным клеем (ЭПЦ), обеспечивающим надежное соединение древесины со сталью. Диаметр стержней 12...25 мм. Размер отверстия или паза принимается на 5 мм больше диаметра стержня. Общий вид продольно вклеенных стержней в клееный деревянный элемент показан на рис. 4.11.

Соединение на вклеенных стержнях

Рис. 4.11. Соединение на вклеенных стержнях

Глубина вклеивания при продольном вклеивании должна быть не менее 10d и не более 30d (d — диаметр стержня). Расстояние между осями стержней принимается не более 3d, а до краев сечения — не менее 2d.

Вклеенные вдоль деревянного элемента стержни работают на продольные растягивающие (выдергивание) или сжимающие (продавливание) силы. Древесина при этом работает на скалывание вдоль волокон. Напряжения скалывания по длине вклеенной части стержня распределяются неравномерно, что в расчетах учитывается коэффициентом /Сс. Расчетная несущая способность продольно вклеенного стержня при выдергивании (или при вдавливании) производится по формуле

где / — длина вклеивания стержня, м; d — диаметр стержня, м; RCK — расчетное сопротивление скалыванию древесины;

Требуемое число продольно вклеенных стержней в соединении, на которое действует усилие N от расчетных нагрузок, определяется но формуле

Сами стальные стержни работают в этом соединении на растяжение (или сжатие) обычно с большим запасом по прочности и рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП на стальные конструкции.

Соединения на поперечно вклеенных стальных стержнях работают аналогично, но более надежно, чем на продольно вклеенных. Расчетная несущая способность такого соединения может подсчитываться (в запас прочности) по формуле (4.3) или по более точной формуле

где RCMgo — расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон, Rcm90= 3 мПа; Ксм — коэффициент неравномерности распределения напряжений смятия,

Соединения на поперечно вклеенных стальных стержнях применяются в опорных и промежуточных узлах сплошных конструкций.

Соединения на наклонно вклеенных стержнях работают так же, как и на поперечно вклеенных, на растяжение и на смятие древесины и могут рассчитываться аналогично, но с учетом угла смятия.

Примеры использования соединений на вклеенных стальных стержнях в несущих деревянных конструкциях приведены на рис. 4.12 и 4.13.

Жесткие узлы на вклеенных стальных стержнях

Рис. 4.12. Жесткие узлы на вклеенных стальных стержнях:

а — сопряжения деревянной стойки с фундаментом; б — стык балок

Соединения деревянных элементов с применением вклеенных стержней

Рис. 4.13. Соединения деревянных элементов с применением вклеенных стержней:

а — сжатый или растянутый стык; б — примыкание растянутого элемента; в — стык растянутого элемента

В соответствии с рекомендациями СГ1 64.1333.2011 расчетную несущую способность вклеенного под углом к волокнам стержня на выдергивание или продавливание в стыках клееных деревянных конструкций следует определять по формуле

где R — расчетное сопротивление древесины выдергиванию или продавливанию вклеенного стержня, мПа, R = 4 мПа; dx диаметр отверстия, м; /р — расчетная длина стержня, м, /р = / — /0 < 25d (/ —длина заделываемой части, м; 10= 3d — глубина возможного снижения прочности клеевой прослойки при сварке, для стержней без сварки /0= 0); Кс коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений; К0 коэффициент, зависящий от знака нормальных напряжений вдоль волокон в зоне установки стержня. Для стержней, работающих в зоне растягивающих напряжений а, действующих вдоль волокон древесины, значение KG определяют по формуле Ка = 1 — 0,01а; для стержней, работающих на продавливание, Ка = 1; md — коэффициент, учитывающий зависимость расчетного сопротивления от диаметра стержня, md = 1,12 - 10d)R.A расчетное сопротивление материала стержня; Ла — площадь сечения стержня.

Минимальное расстояние от боковых граней пакета до оси стержня принимается не менее 2d и не менее 30 мм, между осями стержней по ширине пакета расстояние должно быть не менее 2d, от торца пакета вдоль волокон до оси стержня — не менее 100 мм; между стержнями вдоль волокон Ы при угле наклона стержня а к направлению волокон до 30° — не менее 14d, при а от 30° до 60° — Юг/, при а более 60° — 7,5d.

Пример № 5

Запроектировать узел нижнего пояса фермы с размещением в узле стыка элементов пояса, выполненного на вклеенных стальных стержнях диаметром d = 20 мм. Нижний пояс выполняется из клееных деревянных элементов. Древесина — сосна первого сорта.

Вклеенные стержни изготовлены из арматурной стали класса А-Ш периодического профиля. Для вклеивания стержней просверливается гнездо диаметром D0 = d+ 5 = 20+ 5 = 25 мм, которое заполняется эпоксидным клеем марки Э11Ц.

Расчетные усилия в элементах нижнего пояса приняты равными Nj = 105,0 кН, N2 = 85,0 кН.

Для определения глубины заделки вклеиваемых стержней воспользуемся формулой для подсчета несущей способности одного стержня:

d распределения напряжений скалывания по длине стержня.

где RCK расчетное сопротивление древесины скалыванию, RCK = 2,1 мПа — для клееной древесины (сосна первого сорта);

Кс = 1,2 - 0,02— — коэффициент, учитывающий неравномерность

Узел нижнего пояса фермы

Рис. 4.14. Узел нижнего пояса фермы

Оптимальная длина вклеивания стержня принимается равной (1(Н30)б/. При такой длине коэффициент Кс изменяется в пределах 1,(НО,4. Для первого приближения примем Кс = 0,5. Тогда необходимая длина вклеивания стержней в элементах нижнего пояса при их количестве т = 4 составит:

где RCK = 2,1 мПа, расчетное сопротивление древесины скалыванию принято как для нижнего элемента.

Принимаем 1Л = 400 мм; /2 = 35 мм. Для таких длин коэффициенты Кс равны:

Проверка несущей способности вклеенных стержней на скалывание:

Несущая способность обеспечена.

Несущая способность стержней на растяжение составляет:

где Аит = 2,18 см2 — площадь нетто одного стержня; m = 0,8 — коэффициент, учитывающий перегрузку стержня.

Прочность обеспечена.

Соединение элементов нижнего пояса осуществляется с применением сварного вкладыша, в вертикальные стенки которого вставляются свободные концы вклеенных стержней с резьбовой нарезкой, на которые в процессе монтажной сборки узла завинчиваются гайки. Для крепления раскосов используются стальные наконечники из двух пластин, которые одним концом прикрепляются к деревянным раскосам (с помощью шурупов или болтов), а другим концом навешиваются на центровой болт узла.

Расчет крепления стальных наконечников к деревянному раскосу с помощью гвоздей или болтов приведен в примере № 1.

Центровой узловой болт работает на срез и на изгиб. Расчет его производится по нормам проектирования стальных конструкций.

В процессе конструирования узла необходимо соблюдать регламентируемые нормы расстановки стержней по высоте и ширине клееного элемента, представленные выше в этом разделе. С учетом этих требований на рис. 4.12 указаны необходимые размеры: S2 = 3d = 3 • 20 = 60 мм; ^3 = 2d = 2 • 20 = 40 мм.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>