Соединение элементов деревянных конструкций на шпонках.

Шпонки– это призматические вкладыши, которые не дают сдвинутсяэлементам,увеличивают жесткость элемента. Влажность у шпонок (6-8%) при контакте с элементомконструкции они разбухают.Соединения на шпонках выполняют при помощи брусков - шпонок или колодоккоторые работают на смятие и скалываниеи создают поперечный распор элементов,воспринимаемый болтами.Призматическая шпонка,изготовленная из твердых пород дерева, преимущественнодуба, применяется в составных брусчатых или бревенчатых балках. Волокна шпонокрасположены параллельно волокнам сопрягаемых элементов.

Соединения на шпонках выполняют при помощи брусков - шпонок или колодок,которые работают на смятие и скалываниеи создают поперечный распор элементов,воспринимаемый болтами.Расчетную несущую способность соединений, работающих на смятие искалывание:

а) из условия смятияДT= R см a F см

б) из условия скалывания древесины:

Fсм - расчетная площадь смятия;

Fск - расчетная площадь скалывания;

Rсмα - расчетное сопротивлениеД смятию под углом α к направлению волокон;

Rсрск–расч. среднее по площадке скалывания сопр.Д скалыван. вдоль волокон

Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивлениеДскалыванию:

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

lск - расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая не более 10-кратной глубины врезки в элемент;

е - плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5h при расчете элементов снесимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами и 0,25h прирасчете симметрично загруженных элементов с симметричной врезкой ; (h – полнаявысота поперечного сечения элемента);

β – коэффициент, зависит от схемы работы.

Отношение lск/е должно быть не менее 3.

34. Соединение на цилиндрическихях. Расстановка нагелей. Несущая способность.Соединения древесины с древесинойРасчетную несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала и одинакового диаметра следует определять по формуле

R_d = R_1d,min ∙n_n ∙n_s,                                                                                                    

R_1d,min— мин. значение несущей способности одного среза нагеля в соединении;

n_n— кол-во нагелей в соединении;

n_s— количество швов в соединении для одного нагеля,

для соединений с нагелями разных диаметров несущая способность определяется как сумма несущих способностей всех нагелей, за исключением растянутых стыков, для которых вводится пони­жающий коэффициент 0,9.

Расчетную несущая  способность одного среза:

где f_h,1,dи f_h,2,d— расчетное сопротивление Д смятию в глухом нагельном гнезде соответственно для симметричных и несимметричных соединений (по табл);

f_n,d — расчетное сопротивление нагеля изгибу (по табл.);

b_n — коэф., зависящий от отношения толщины более тонкого элемента к д. нагеля;

k_a — коэф., учитыв. угол a между силой и направлением волокон (по табл.).

Угол a следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов,прилегающих к рассматриваемому шву.

В несимметричных соединениях:

— расчетное значение сопр.среднего элемента смятиюf_h,2,dпри t₁£ 0,5t₂ следует прин. равным 2,5 МПа. При t₁> 0,5t₂ — по интерп. между 2,5 и 3,5 МПа;

— приt₁>t₂расчетное значение сопротивления крайнего элемента смятию f_h,1,dследует принимать равным 3,5 МПа. При t₂£t₁ — по таблице 9.2 как для более тонких элементов несимметричных соединений.

Коэффициент b_n определяют по формуле ,      

k_n — коэффициент, зависящий от типа нагеля, приведен в таблице.

При определении коэффициента b_n для нагеля, работающего в несимметричных соединениях, толщину t₁ следует принимать не более 0,6t₂.

Если другая древесина - учестьk_х, k_mod и k_t.

При определении несущей способности нагельного соединения из условия смятия более толстых элементов несимметричных соединений, коэф.k_a следует умножать на доп. коэффициент 0,9 при t₂< 1,5t₁ и на 0,75 — при t₂³ 1,5t₁.

Для нагельных соединенийД с фанерой следует применять требования как для соединения Д с Д. Расчетные значения сопротивления фанеры смятию следует определять путем умножения на коэф. 1,3.

Если количество нагелей в ряду по направлению действия нагрузки более шести, то несущую способность доп. нагелей следует уменьшить на 1/3, т. е. для n_n нагелей их расчетное количество равно  

Схемы расстановки нагелей:

а — прямая; б — в шахматном порядке;в — косыми рядами (только для гвоздей)

Применение шурупов и глухарей в качестве нагелей в соединениях, работающих на сдвиг, доп. в односрезных соединениях с накладками из бакелизированной фанеры и со стальными накладками. Расстояния между осями шурупов и глухарей следует принимать как для стальных нагелей.

35. Соединения на гвоздях, шурупах.

Гвозди– сопротивляются выдергиванию только усилиями поверхностного трения. Силатрения меньше при образовании трещин; расстановка – как для гвоздей, работающих какнагели на изгиб.

Шурупы(винты, заворачиваемые отверткой) и глухари(винты диаметром 12-20см,завинчиваемые ключом) – не только сила трения, но и упор винтовой нарезки в прорезаемые вдревесине винт желобки.

Соединения на гвоздях, нагруженных по оси, доп. исп. во второстепенных элементах и в конструкциях с совместным действием на гвоздь осевого и поперечного усилий.Гвозди, забитые в торец, а также при динамич. воздействиях считаются неспособн. передавать нагрузку.

Расчетную несущую способность одного гвоздя на выдергивание, забитого вД поперек волокон, следует определять по формуле R_d= f_v1,d ∙ pdl_d1,      

f_v1,d— расчетное сопр. выдергиванию на единицу поверхности соприкосновения гвоздя сД, принимаемое равным 0,3 МПа для воздушно-сухой Д
и 0,1 МПа — для сырой Д;d— диаметр гвоздя;

l_d1— расчетная длина защемленной, сопротивл.выдергиванию, части гвоздя.

Длина защемл. части гвоздя l_d1>= 2 толщин пробиваемого элемента и >= 10d.

При диаметре гвоздей более 5 мм в расчете следует принимать диаметр 5 мм.

Расстановку гвоздей, работающих на выдергивание, следует принимать по правилам расстановки гвоздей, работающих на сдвиг. При наклонной забивке расстояние до нагруженной кромки должно быть не менее 10d

Расчетную несущую способность на выдергивание одного шурупа или гвоздя с нарезкой (витых гвоздей), установленных поперек волокон древесины, следует определять по формулеR_d = f_v2,d ∙ pdl_d1,

f_v2,d для воздушно-сухой древесины = 1 МПа;

d— наружный диаметр нарезанной части шурупа;

l_d1— расчетная длина защемленной части шурупа, равная длине нарезанной части.

Расстояние между осями шурупов >=:вдоль волокон между осями шурупов и до торца элемента— 10d; поперек волокон между осями шурупов и до торца элемента— 5d.

Если отличается порода дерева – поправочные коэффициенты.

В соединениях с сочетанием осевого F_ax и поперечного F_la усилий должны быть выполнены следующие условия:

для гладких гвоздей; для гвоздей со спиральной нарезкой и шурупов

R_ax и R_la — несущая способность соединения, соответствующая только осевому или поперечному усилию.