Нормативные и расчетные характеристики древесины и пластмасс и методика их определения

В СНиП расчетные сопротивления установлены в зависимости от сорта древесины сосны и ели, а расчетные сопротивления древесины других пород определяются умножением основных расчетных сопротивлений на соответствующие коэффициенты.

Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины (при длине незагруженных участков не менее длины площадки смятия и толщины элементов) определяется по формуле

,

где R _с90 – расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию по всей поверхности поперек волокон;

l – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом a к направлению волокон определяется по формуле

.

Расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к направлению волокон определяется по формуле

.

В конструкциях построечного изготовления величины расчетных сопротивлений на растяжение следует снижать на 30%.

R =(R^н/γ_m)∙m…, γ_m – коэффициент надежности по материалу

Расчетные сопротивления следует умножать на коэффициенты условий работы:

а) для различных условий эксплуатации конструкций – на значения коэффициент m _в

б) для конструкций, эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха до +35° С, – на коэффициент m _т = 1; при температуре +50° С – на коэффициент m _т = 0,8. Для промежуточных значений температуры коэффициент принимается по интерполяции;

в) для конструкций, в которых напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок, – на коэффициент m _д = 0,8;

г) для конструкций, рассчитываемых с учетом воздействия кратковременных (ветровой, монтажной или гололедной) нагрузок, а также нагрузок от тяжения и обрыва проводов воздушных ЛЭП и сейсмической, – на коэффициенты m _н,

д) для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 50 см значения расчетных сопротивлений изгибу и сжатию вдоль волокон – на коэффициенты m _б;

е) для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев значения расчетных сопротивлений изгибу, скалыванию и сжатию вдоль волокон – на коэффициенты m _сл;

ж) для гнутых элементов конструкций значения расчетных сопротивлений растяжению, сжатию и изгибу – на коэффициенты m _гн;

и) для растянутых элементов с ослаблением в расчетном сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении – на коэффициент m _о = 0,8;

к) для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением, – на коэффициент m _а = 0,9.

Модуль упругости древесины при расчете по предельным состояниям второй группы следует принимать равным: вдоль волокон Е = 10 000 МПа (100 000 кгс/см²); поперек волокон Е ₉₀ = 400 МПа (4000 кгс/см²). Модуль сдвига древесины относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, следует принимать равным G ₉₀ = 500 МПа (5000 кгс/см²). Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон, следует принимать равным n_90.0 = 0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек волокон, n_0.90 = 0,02.

31. Соединения на нагелях. Классификация. Основы расчета.

Нагелем называется гибкий стержень, который соединяет элементы деревянный конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб.

Наиболее широко используются нагели (Н), изготовленные в виде стержней круглого сечения из стали пластмасс и дуба. В отличие от шпонок нагель в соединениях не дает распора.

Работу Н можно рассмотреть на примере соединения двух сдвигаемых элементов.(рис.1)

Силы сдвигаемые сплачиваемые элементы, стремятся опрокинуть Н.Н после некоторого поворота,упирается в нее по краям элементов, а потом начинает изгибаться.

Напряжения смятия древесины Н имеют разные знаки, и их равнодействующие образуют 2 пары взаимно уравновешенных продольных сил, которые препятствуют повороту Н.

По условию равновесия Н моменты этих пар равны:

; .

По характеру работы в соединениях сдвигаемых элементов к цилиндрическим Н также относят: болты, гвозди, глухари (Винты большого диаметра с шестигранной или четырехгранной головкой) и шурупы. Н устанавливаются в предварительно рассверленные гнезда, диаметр которых равен диаметру нагеля или меньше на 0,2-0,5 мм. Чтобы получить плотное соединение сверлить отв. необходимо в предварительно собранном и обжатом пакете, для чего ставят 25% стяжных болтов от общего количества Н.

Древесина в Н работает на смятие, скалывание и раскалывание.

Н работает как балка на упругом основании, на изгиб.

Несущая способность Н из условий скалывания и раскалывания древесины главным образом зависит от расстановки Н. Минимальные расстояния между Н назначают т.о.,чтобы несущая способность Н по скалыванию и раскалыванию заведомо превышала несущую способность Н по его изгибу и смятию древисины гнкзда.

Расчет Н соединений основан на том положение, что действующее на соединение усилие не должно превышать расчетной несущей способности соединения Т.

Число нагелей n _н в симметричном соединении, кроме гвоздевого, следует определять по формуле

,

где N - расчетное усилие;

Т - наименьшая расчетная несущая способность, найденная по формулам

n _ш - число расчетных швов одного нагеля.

- имперические коэффициенты, а - толщина крайнего элемента, с - толщина среднего элемента. - диаметр Н, расчет. сопрот. древесины нагельного гнезда, условное сопротивление Н изгибу. Коэффициент приведенный в таблице с округленными результатами и значениями расчетных сопротивлений древесины смятию и Н изгибу зависит не только от угла между направлением действия силы и направлением волокон, но и от диаметра Н. (чем меньше диаметр Н, тем сильнее сопротивление смятию древесины гнезда).

Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины S ₁, поперек волокон S ₂ и от кромки элемента S ₃ (рис. 10) следует принимать не менее:

Рис. 10. Расстановка нагелей

а - прямая; б - в шахматном порядке

для стальных нагелей S ₁ = 7 d; S ₂ = 3,5 d; S ₃ = 3 d;

для алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S ₁ = 6 d; S ₂ = 3,5 d; S ₃ = 3 d;

для дубовых нагелей S ₁ = 5 d; S ₂ = 3 d; S ₃ = 2,5 d.

При толщине пакета b меньше 10 d (см. рис. 10) допускается принимать:

для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S ₁ = 6 d; S ₂ = 3 d; S ₃ = 2,5 d;

для дубовых нагелей S ₁ = 4 d; S ₂ = S ₃ = 2,5 d.