Балка Деревягина. Конструирование и расчёт

Балки Деревягина относятся к составным балкам на податливых связях. Балки разработаны инженером В. С. Деревягиным в 1932 году. Они образу­ются соединением по высоте двух или трех брусьев с помощью деревянных пластинчатых нагелей (рис. 6.6).

В этих балках соединение брусьев по длине невозможно, поэтому про­лет таких балок не превышает 6,5 м. Для уменьшения опасности появле­ния при усушке нежелательных горизонтальных трещин в брусьях делают вертикальные пропилы глубиной 1/6 высоты бруса. Балки изготавливают­ся на специальном стенде. Гнезда для пластинок выбираются электроцепнодолбежником в предварительно выгнутых на величину строительного подъема брусьях.

Строительный подъем определяется по формуле

f_стр = 0,1 l /h₁ (6.4)

.

где h₁ — высота одного бруса.

Пластинчатые нагели изготавливаются из сухой (влажностью не более 10 %) древесины дуба или антисептированной березы. Направление воло­кон древесины пластинчатых нагелей должно быть перпендикулярно плоскости сплачивания.

Размеры пластинок определяются параметрами электроцепнодолбежника. В настоящее время используется один типоразмер: длина пластинок l_пл = 58 мм; толщина пластинок b_пл =12 мм. При ширине брусьев до 150 мм нагели ставятся на всю ширину и называются сквозными; при ши­рине брусьев более 150 мм ставятся глухие пластинки. Ослабление сече­ния балки гнездами для нагелей в расчетах не учитывается.

Балки рассчитываются как составные с учетом податливости связей. В балках Деревягина такими податливыми связями являются пластинчатые нагели. Податливостью называется способность связей при деформации кон­струкций давать возможность соединяемым элементам сдвинуться относи­тельно друг друга. Связи в швах составного элемента при поперечном изгибе обычно расставляются равномерно по длине балки, что часто не соответству­ет действительной эпюре сдвигающих усилий (см. рис. 6.6, б).

При равномерно распределенной нагрузке по пролету балки теорети­ческой эпюрой сдвигающих усилий является треугольник АА'О (при аб­солютно жестких связях). Действительная эпюра сдвигающих усилий с учетом податливости связей представлена в виде косинусоиды АЕО, по площади равной треугольнику АА'О.

Чтобы избежать перегрузки крайних связей, необходимое количество пластинчатых нагелей надо определять из площади объемлющего косину­соиду прямоугольника АЕДО, которая в к/2 раза (1,57 раза) больше пло­щади косинусоиды АЕО.

Интегрируя известную формулу Журавского для определения расчетной сдвигающей силы, получим формулу для определения требуемого количест­ва нагелей (связей) в каждом шве балки на длине от опоры до места макси­мального изгибающего момента (при равномерно распределенной нагрузке):

n_пл = 1.5 M_max S_бр /J_бр T_пл (6.5)

где M_max — максимальный (расчетный) изгибающий момент в балке;

S_бр — статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;

J_бр — момент инерции брутто всего сечения;

T_пл — расчетная несущая способность одного пластинчатого нагеля. Расчетная несущая способность одного пластинчатого нагеля при су­ществующих параметрах пластинок T_пл = 0,75b_пл (кН).

Порядок расчета балок Деревягина:

1. Определяется требуемый момент сопротивления балки:

W_тр = M_max / R_и k_w

Где k_w — коэффициент, учитывающий податливость связей (см. табл. 1 3 [2]).

2. Задается ширина брусьев с учетом существующего сортамента.

3. Определяется требуемая высота сечения балки: Н=

4. В зависимости от требуемой общей высоты балки компонуется сече­ние балки из двух или трех брусьев по высоте, при этом h₁ ≥ 1 50 мм.

5. Проверяется прогиб балки от нормативных нагрузок с учетом введе­ния к моменту инерции сечения поправочного коэффициента k_ж,
учитывающего податливость связей (см. табл. 13 [2]).

6.Определяется требуемое число пластинчатых нагелей (в каждом
шве балки на длине от опоры до места максимального момента) поформуле (6.5).

В расчетном отношении соединение на пластинчатых нагелях является односрезным кососимметричным соединением. При симметричной рав­номерно распределенной нагрузке относительно середины пролета разре­шается не ставить нагели в среднем участке длиной 0,2 /, тогда для балки из двух брусьев формула (6.5) примет вид

n_{пл =} 1.8 M_max / h T_пл (6.6)

Если полученное количество пластинчатых нагелей не размещается по длине балки, то необходимо увеличить размеры балки либо изменить кон­струкцию балки.