Расчет соединений на стержнях, вклеенных под углом к волокнам

7.38 Расчетную несущую способность, МН, вклеиваемого под углом к волокнам стержня на выдергивание или продавливание в стыках клееных деревянных конструкций следует определять по формуле

, (66)

где - расчетное сопротивление древесины выдергиванию или продавливанию вклеенного стержня, МПа, принимаемое равным 4,0 МПа;

- диаметр отверстия, м;

- расчетная длина стержня, м

; (67)

- длина заделываемой части;

- глубина возможного снижения прочности клеевой прослойки при сварке; для стержней без сварки 0;

- диаметр вклеиваемого стержня, м;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня, который следует определять по формуле

; (68)

- коэффициент, зависящий от знака нормальных напряжений вдоль волокон в зоне установки стержней;

- коэффициент, учитывающий зависимость расчетного сопротивления от диаметра стержня

( ); (69)

- площадь сечения стержня;

- расчетное сопротивление материала стержня.

Для стержней, работающих на выдергивание в зоне растягивающих напряжений, действующих вдоль волокон древесины элемента конструкции, значения коэффициента следует определять по формуле

( ), (70)

где - максимальные растягивающие напряжения, МПа.

При работе в сжатой зоне, а также для стержней, работающих на продавливание, 1.

7.39 Минимальное расстояние от боковых граней пакета до оси стержня принимается не менее 2 и не менее 30 мм; между осями стержней по ширине пакета расстояние должно быть не менее 2 ; от торца пакета вдоль волокон до оси стержня - не менее 100 мм; между стержнями вдоль волокон 10 * при угле наклона стержней к направлению волокон до 30° не менее 14 , при от 30° до 60° - 10 , при более 60° - 7,5 .

Универсальным соединением на наклонно вклеенных стержнях являются анкеры V-образной формы, которые представляют собой комбинацию как минимум из двух стержней, вклеенных наклонно по отношению к направлению волокон древесины и образующих между собой внутренний угол.

В растянутых стыках или в растянутых зонах стыков допускается применять соединения на стержнях, наклонно вклеенных в одном направлении, работающих на выдергивание и присоединенных на сварке к стальным пластинам, передающим на древесину усилия сжатия, возникающие от разложения усилий растяжения в наклонных стержнях. Работа стержней на продавливание (сжатие) в таких узлах не допускается.

7.41 Расчетная несущая способность V-образного анкера определяется исходя из расчетной несущей способности вклеенных стержней анкера, определенной по формуле (60). Усилия в каждой ветви анкера определяются путем разложения усилий от внешней нагрузки по направлениям ветвей. Внутренний угол между ветвями анкера принимается от 45° до 120°.

7.42 Проверка на прочность анкеров, сварных швов, соединительных пластин и других стальных элементов выполняется по нормам проектирования металлоконструкций.

7.43 В соединении, работающем на сдвиг, несущая способность наклонно вклеенной связи , работающей на выдергивание (растяжение), определяется по формуле

, (71)

где - несущая способность стержня, работающего на выдергивание (7.38);

- угол наклона вклеенной связи к плоскости сдвига.

7.44 В соединении, работающем на сдвиг, несущая способность наклонно вклеенной связи , работающей на продавливание (сжатие), проверяется по формуле

, (72)

где - составляющая расчетного усилия на один стержень , МН, вызывающая в наклонных стержнях напряжения растяжения;

- составляющая того же усилия , вызывающая в наклонных стержнях напряжения изгиба;

- расчетная несущая способность одного стержня по условию прочности на растяжение, МН;

- площадь сечения стержня, м ;

- расчетное сопротивление растяжению арматурной стали для А300 285 МПа и для А400 375 МПа;

- расчетная несущая способность стержня на один шов из условия его работы на изгиб, МН, принимается:

а) при жестком (сварном) соединении вклеенного стержня со стальной накладкой или анкерной полосой:

- для арматуры А300;

- для арматуры А400;

б) при нежестком болтовом соединении вклеенного стержня со стальной накладкой:

- для арматуры A300;

- для арматуры А400;

- номинальный диаметр стержня, м.

7.45 При определении числа вклеенных стержней или анкеров необходимо учитывать коэффициент их совместной работы :

- при одном анкере или одном наклонном стержне с одной стороны стыка и на одной грани 1;

- при двух анкерах или двух наклонных стержнях 0,9;

- при большем количестве анкеров или стержней 0,75.

Общие требования по работе вклеенных стержней согласно СП:

- При проектировании стыков или узлов конструкций необходимо учитывать особенности конструктивной схемы. Принципиально различаются конструктивные варианты сжатой и растянутой зон стыков сжато-изгибаемых элементов ломаного сечения, например в карнизных узлах рам и т.д.

- Наклонно вклеенные стержни располагаются в соединениях таким образом, чтобы в них возникали (в основном) растягивающие усилия. Возникающие при этом (от разложения сил) сжимающие усилия должны передаваться на древесину соединительными жесткими пластинами или специально вклеенными стержнями с соответствующей проверкой расчетом.

- Стыки и узлы сжато-, растянуто-изгибаемых, изгибаемых и растянутых элементов сборных конструкций должны проверяться расчетом и обеспечивать восприятие перерезывающих сил, а также усилий, возникающих при сборке, кантовке, перевозке, складировании и монтаже. Для сжатых стыков большепролетных конструкций, выполненных с заполнением полимербетоном, необходимо предусматривать специальные конструктивные решения стыков на наклонно вклеенных стержнях, способные воспринимать упомянутые монтажные нагрузки и перерезывающие силы.

Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что на основании вышеизложенного материала применение вклеенных стержней в узлах деревянных конструкций, в частности большепролетных и соответственно больших сечений, является весьма целесообразным. Оно позволяет значительно усилить несущие конструкции за счет повышения их сдвиговой прочности, устройства жестких стыков, закладных деталей, сплачивание нескольких элементов и т.д.

Уже сейчас эта технология получила довольно широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, что доказывает её состоятельность. С выходом новых норм, проектирование таких конструкций стало более понятным и обоснованным, появилась возможность ссылаться на нормы проектирования, что без сомнения упрощает работу проектировщиков и конструкторов.

Список литературы:

1. Турковский С.В., Ковальчук Л.М, Баранов Г.Р. и др.

Повышение надежности деревянных конструкций

поперечным армированием // Изв. вузов. Сер.

«Строительство и архитектура». 1988, № 7.

2. Авторское свидетельство №857379. Стыковое соединение

клееных деревянных конструкций ЦНИИСК

им. В.А. Кучеренко/ С. Б. Турковский и др. БИ № 31. 1981.

3. Турковский С.Б. Разработка и экспериментальные

исследования несущих деревянных конструкций на основе

соединений с наклонно вклеенными связями. Дис. ... доктора

техн. наук, М., 2001.

4. Турковский С.Б., Погорельцев А. А. Деревянные конструкции

с жесткими стыками в сооружениях с агрессивной средой //

Промышленное и гражданское строительство. 2001, № 8.

5. Громацкий В.А., Зотова И.М., Турковский С.Б. Составные

клееные деревянные элементы с наклонно вклеенными

связями / ВНИИИС: Экспресс-информ. М., 1983. Сер. 11.

Вып. 10.

6. СП 64.13330.2011