книги / Проектирование и расчет элементов деревянных конструкций

к о т о р ы х н е м е н е е 4 d. Р а с с т а н о в к а г в о зд е й , р а б о т а ю щ и х н а в ы д е р г и в а н и е , п р о и з в о д и т с я п о п р а в и л а м р а с с т а н о в к и г в о з д е й , р а б о т а ю щ и х н а с д в и г

(см . т а б л . 2 .1 ).

Ш у р у п ы и г л у х а р и у д е р ж и в а ю т с я в д р е в е с и н е н е т о л ь к о с и л а м и т р е н и я , н о и у п о р о м в и н т о в о й н а р е з к и в п р о р е з а е м ы е в д р е в е с и н е в и н т о в ы е к а н а в ­ к и . Р а с ч е т н а я н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь н а в ы д е р г и в а н и е о д н о г о ш у р у п а

(г л у х а р я ) о п р е д е л я е т с я п о ф о р м у л е , а н а л о г и ч н о й ф о р м у л е (2 .8 ) (см . т а к ж е

ф о р м у л у (5 7 ) [2 ]). Р а с с т а н о в к а ш у р у п о в и г л у х а р е й т а к а я ж е , к а к в

2 .6 . С о е д и н е н и я н а п л а с т и н ч а т ы х н а г е л я х ( б а л к и Д е р е в я г и н а )

Б а л к и Д е р е в я г и н а о т н о с я т с я к с о с т а в н ы м б а л к а м н а п о д а т л и в ы х с в я зя х .

Б а л к и р а з р а б о т а н ы и н ж е н е р о м В .С . Д е р е в я г и н ы м в 19 3 2 г. О н и о б р а зу ю т с я

с о е д и н е н и е м п о в ы с о т е д в у х и л и т р е х б р у с ь е в с п о м о щ ь ю д е р е в я н н ы х

п л а с т и н ч а т ы х н а г е л е й (р и с . 2 .1 0 ).

В э т и х б а л к а х с о е д и н е н и е б р у с ь е в п о д л и н е н е в о з м о ж н о , п о э т о м у

п р о л е т т а к и х б а л о к н е п р е в ы ш а е т 6,5 м . Д л я у м е н ь ш е н и я о п а с н о с т и

п о я в л е н и я п р и у с у ш к е н е ж е л а т е л ь н ы х г о р и з о н т а л ь н ы х т р е щ и н в б р у с ь я х

д е л а ю т в е р т и к а л ь н ы е п р о п и л ы г л у б и н о й 1/6 в ы с о т ы б р у с а . Б а л к и

и з г о т а в л и в а ю т с я н а с п е ц и а л ь н о м с т е н д е . Г н е з д а д л я п л а с т и н о к в ы б и р а ю т с я

э л е к т р о ц е п н о д о л б е ж н и к о м в п р е д в а р и т е л ь н о в ы г н у т ы х н а в е л и ч и н у

с т р о и т е л ь н о г о п о д ъ е м а б р у с ь я х . С т р о и т е л ь н ы й п о д ъ е м о п р е д е л я е т с я из

у с л о в и я / стр= 0 , М / И \ , гд е h \ - в ы с о т а о д н о г о б р у с а .

61

а)

i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ~ n +p

а - расчетная схема; б - эпюра сдвигающ их усилий т (А А 'О - по треугольнику

при абсолю тно жестких связях, АЕ - по косинусоиде при податливых связях); в - конструктивные особенности

П л а с т и н ч а т ы е н а г е л и и з г о т а в л и в а ю т с я и з с у х о й (в л а ж н о с т ь ю н е б о л е е

1 0 % ) д р е в е с и н ы д у б а и л и а н т и с е п т и р о в а н н о й б е р е з ы . Н а п р а в л е н и е в о л о к о н

д р е в е с и н ы п л а с т и н ч а т ы х н а г е л е й д о л ж н о б ы т ь п е р п е н д и к у л я р н о п л о с к о с т и

д о л б е ж н и к а . В н а с т о я щ е е в р е м я и с п о л ь з у е т с я о д и н т и п о р а з м е р : д л и н а

6 2

ш и р и н е б р у с ь е в б о л е е 150 м м с т а в я т с я г л у х и е п л а с т и н к и . О с л а б л е н и е с е ­ ч е н и я б а л к и г н е з д а м и д л я н а г е л е й в р а с ч е т а х н е у ч и т ы в а е т с я .

Б а л к и р а с с ч и т ы в а ю т с я к а к с о с т а в н ы е с у ч е т о м п о д а т л и в о с т и с в я зе й . В

б а л к а х Д е р е в я г и н а т а к и м и п о д а т л и в ы м и с в я з я м и я в л я ю т с я п л а с т и н ч а т ы е

н а г е л и . П о д а т л и в о с т ь ю н а з ы в а е т с я с п о с о б н о с т ь с в я з е й п р и д е ф о р м а ц и и

к о н с т р у к ц и й д а в а т ь в о з м о ж н о с т ь с о е д и н я е м ы м э л е м е н т а м с д в и н у т ь с я

о т н о с и т е л ь н о д р у г д р у г а . С в я з и в ш в а х с о с т а в н о г о э л е м е н т а п р и п о п е р е ч н о м и зг и б е о б ы ч н о р а с с т а в л я ю т с я р а в н о м е р н о п о д л и н е б а л к и , ч т о ч а с т о н е с о о т в е т с т в у е т д е й с т в и т е л ь н о й э п ю р е с д в и г а ю щ и х у с и л и й (с м .р и с . 2 .1 0 ,6 ).

(п р и а б с о л ю т н о ж е с т к и х с в я зя х ). Д е й с т в и т е л ь н а я э п ю р а с д в и г а ю щ и х у с и л и й

с у ч е т о м п о д а т л и в о с т и с в я зе й п р е д с т а в л е н а в в и д е к о с и н у с о и д ы А Е О , п о

п л о щ а д и р а в н о й т р е у г о л ь н и к у А А 'О . Ч т о б ы и з б е ж а т ь п е р е г р у з к и к р а й н и х

с в я з е й , н е о б х о д и м о е к о л и ч е с т в о п л а с т и н ч а т ы х н а г е л е й н а д о о п р е д е л я т ь и з

п л о щ а д и о б ъ е м л ю щ е г о к о с и н у с о и д у п р я м о у г о л ь н и к а А Е Д О , к о т о р а я в %(2

63

Ri\kw

гд е k w - к о э ф ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й п о д а т л и в о с т ь с в я з е й (с м .т а б л .1 3 [2 ]).

2. З а д а е т с я ш и р и н а б р у с ь е в с у ч е т о м с у щ е с т в у ю щ е г о с о р т а м е н т а .

6. О п р е д е л я е т с я т р е б у е м о е ч и с л о п л а с т и н ч а т ы х н а г е л е й (в к а ж д о м ш в е

б а л к и н а д л и н е о т о п о р ы д о м е с т а м а к с и м а л ь н о г о м о м е н т а ) п о ф о р м у л е

(2 .1 1 ).

В р а с ч е т н о м о т н о ш е н и и с о е д и н е н и е н а п л а с т и н ч а т ы х н а г е л я х я в л я е т с я

р а з р е ш а е т с я н е с т а в и т ь н а г е л и в с р е д н е м у ч а с т к е д л и н о й 0 ,2 /, т о г д а д л я

б а л к и и з д в у х б р у с ь е в ф о р м у л а (2 .1 1 ) п р и м е т в и д

Е с л и п о л у ч е н н о е к о л и ч е с т в о п л а с т и н ч а т ы х н а г е л е й н е р а з м е щ а е т с я п о

д л и н е б а л к и , т о н е о б х о д и м о у в е л и ч и т ь р а з м е р ы б а л к и л и б о и з м е н и т ь

к о н с т р у к ц и ю б а л к и .

П ри м ер 2.6. О п р ед ел и ть ко л и ч ество п л а с т и н ч а т ы х нагелей в со ставн о й балке

Д еревягина из двух брусьев (см. рис. 2.10).

Исходные данные. Пролет балки 6 м. Нормативная погонная нагрузка 4 кН/м, расчетная погонная нагрузка 6 кН/м. М атериал балки - ель 2-го сорта. Условия эксплуатации - Б2.

6 4

и с п о л ь з у ю т с я п р и и з г о т о в л е н и и м а с с и в н ы х б о л ь ш е п р о л е т н ы х к л е е н ы х д е р е в я н н ы х к о н с т р у к ц и й с п р о е к т н о й ш и р и н о й с е ч е н и я э л е м е н т а б о л ь ш е й , ч е м ш и р и н а о т д е л ь н ы х д о с о к .

Д л я с о е д и н е н и я д о с о к (з а г о т о в о к ) п о д л и н е в н а с т о я щ е е в р е м я

п р и м е н я ю т с я з у б ч а т ы е ш и п ы п о Г О С Т 1 9 4 1 4 - 9 0 . В з а в и с и м о с т и о т

р а с п о л о ж е н и я ш и п о в п о о т н о ш е н и ю к п л а с т и с о е д и н я е м ы х з а г о т о в о к

р а з л и ч а ю т т р и в и д а : В - в е р т и к а л ь н о е с в ы х о д о м з у б ь е в н а п л а с т и ; Г - г о р и з о н т а л ь н о е с в ы х о д о м з у б ь е в н а к р о м к и з а г о т о в о к и Д - д и а г о н а л ь н о е .

ш и п о в ; Ь\ - з а т у п л е н и е ш и п а . Д л я с р а щ и в а н и я з а г о т о в о к п о д л и н е ч а щ е в с е г о

и с п о л ь з у е т с я ш и п ы с о с л е д у ю щ и м и п а р а м е т р а м и : L - 2 0 м м , t = 6 м м , Ь \= \ м м ;

6 6

Д л я с о е д и н е н и я к л е е н ы х э л е м е н т о в п о д у г л о м п р и м е н я е т с я ш и п с о

п р я м о л и н е й н ы х э л е м е н т о в т и п а Р Д П , э л е м е н т ы д в у х ш а р н и р н ы х а р о к в

к о н ь к о в о м у з л е (р и с . 2 .1 2 ).

Рис. 2.12. Клеевые соединения элементов деревянных конструкций под углом:

а - в карнизном узле рам; б - в коньковом узле арок

У д е л ь н о е т о р ц о в о е д а в л е н и е з а п р е с с о в к и д о л ж н о о б е с п е ч и в а т ь

ц е л о с т н о с т ь с о е д и н е н и й п р и т е х н о л о г и ч е с к о м п е р е м е щ е н и и с к л е и в а е м ы х

з а г о т о в о к . Э т о д а в л е н и е у с т а н а в л и в а е т с я в з а в и с и м о с т и о т г е о м е т р и ч е с к и х

з н а ч е н и й : п р и L - 2 0 м м - 10 М П а ; п р и L = 3 2 м м - 8 М П а ; п р и L = 5 0 - 4 М П а .

В з у б ч а т ы х ш и п а х п о с л е з а п р е с с о в к и д о л ж е н о с т а в а т ь с я з а з о р S не

д е р е в я н н ы х к о н с т р у к ц и й с л е д у е т п р и м е н я т ь в о д о с т о й к и е с и н т е т и ч е с к и е

6 7

к л е и . В ы б о р м а р к и к л е я п р о и з в о д и т с я в з а в и с и м о с т и о т н а з н а ч е н и я з д а н и я и

К л е и , у к а з а н н ы е в т а б л . 2 .3 , м н о г о к о м п о н е н т н ы е . О с н о в н ы м и

к о м п о н е н т а м и т а к и х к л е е в я в л я ю т с я с м о л а , о т в е р д и т е л ь и т е х н о л о г и ч е с к и е

д о б а в к и . В а ж н е й ш и м и т е х н о л о г и ч е с к и м и х а р а к т е р и с т и к а м и к л е е в я в л я ю т с я :

в я з к о с т ь , р а б о ч а я ж и з н е с п о с о б н о с т ь - в р е м я , в т е ч е н и е к о т о р о г о к л е й

с о х р а н я е т з а д а н н ы е п р е д е л ы в я з к о с т и , и в р е м я о т в е р ж д е н и я . Н е о б х о д и м ы м

у с л о в и е м о б е с п е ч е н и я н а д е ж н о с т и к л е е в ы х с о е д и н е н и й я в л я е т с я п р а в и л ь н о е

п о с т р о е н и е т е х н о л о г и ч е с к о г о п р о ц е с с а , с т р о г о е с о б л ю д е н и е р е ж и м о в

с к л е и в а н и я и т щ а т е л ь н ы й к о н т р о л ь к а ч е с т в а н а в с е х э т а п а х .

К р о м е п р а в и л ь н о г о в ы б о р а к л е я н а к а ч е с т в о к л е е в ы х с о е д и н е н и й

с у щ е с т в е н н о е в л и я н и е о к а з ы в а е т к а ч е с т в о с к л е и в а е м ы х м а т е р и а л о в .

О б я з а т е л ь н ы м у с л о в и е м я в л я е т с я п р и м е н е н и е с у х о г о п и л о м а т е р и а л а с

6 8

2 .8 . С о е д и н е н и я н а в к л е е н н ы х с т а л ь н ы х с т е р ж н я х

р а б о т а ю щ и х н а в ы д е р г и в а н и е и л и п р о д а в л и в а н и е , д о п у с к а е т с я п р и м е н я т ь в у с л о в и я х э к с п л у а т а ц и и A l , А 2 , Б1 и Б 2 п р и т е м п е р а т у р е о к р у ж а ю щ е г о

в о з д у х а д о 3 5 ° С .

В к л е и в а н и е п р е д в а р и т е л ь н о о ч и щ е н н ы х и о б е з ж и р е н н ы х с т е р ж н е й

о с у щ е с т в л я е т с я с о с т а в а м и н а о с н о в е э п о к с и д н ы х с м о л в п р е д в а р и т е л ь н о

п р о с в е р л е н н ы е о т в е р с т и я . Р а с с т о я н и я м е ж д у о с я м и с т е р ж н е й в д о л ь в о л о к о н

d - н о м и н а л ь н ы й д и а м е т р в к л е и в а е м о г о с т е р ж н я , м ; / - д л и н а з а д е л ы в а е м о й

ч а с т и с т е р ж н я , м , 10d < I < 3 0 с /; кс - к о э ф ф и ц и е н т , у ч и т ы в а ю щ и й н е р а в н о ­

м е р н о с т ь р а с п р е д е л е н и я н а п р я ж е н и й с д в и га , кс « 0 ,6 .

П ри м ер 2.7. З а п р о е к т и р о в а т ь и р а с с ч и т а т ь р а с т я н у т ы й с т ы к двух брусьев на продольно вклеенных с т а л ь н ы х с т е р ж н я х (рис.2.13).

Исходные данные. Условия эксплуатации - Б2. Древесина - ель 2-го сорта. Расчетное растягиваю щ ее усилие в стыке 120 кН. Сечение элементов b \h = 15x15см.

Рис. 2.13. Соединение растянутых элементов на вклеенных стержнях

69

Глубина вклеивания принимается /=10^=10-2=20 см. Коэффициент нерав­ номерности распределения напряжений скалывания Кск = 1,2 - 0,02H d= 1,2—0,02-20/2= 1,1.

Вид А

Рис. 2.14. Опорный узел колонны с креплением накладок на наклонно вклеенных стержнях

7 0