СОСТАВНЫЕ БАЛКИ ИЗ БРУСЬЕВ НА НАКЛОННО
ВКЛЕЕННЫХ СТЕРЖНЯХ
Балка на наклонно вклеенных стержнях из 2-х брусьев
Брусчатые и клееные деревянные составные балки следует сплачивать не более чем из трех брусьев с помощью МЗП или наклонно вклеенных стержней. Составные балки из досок следует сплачивать с помощью гвоздей, шурупов, МЗП и др.
В составных балках на наклонно вклеенных стержнях последние должны устанавливаться так, что бы в них возникали растягивающие усилия. Стержни следует вклеивать под углом α с, равным 25°-50° к плоскости сплачивания.
Составным балкам на податливых связях следует придавать строительный подъем путем выгиба элементов до постановки связей. Величину строительного подъема (без учета последующего распрямления балки) следует принимать увеличенной в полтора раза, по сравнению с прогибом составной балки под расчетной нагрузкой.
Расчет на прочность составных балок
Прочность нормальных сечений проверяется по формуле:
,
где М - расчетный изгибающий момент в балке;
R и - расчетное сопротивление древесины изгибу;
W расч - расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента.
Для изгибаемых составных элементов на податливых соединениях расчетный момент сопротивления следует принимать равным моменту сопротивления нетто W нт,умноженному на коэффициент kw;
Для составных балок на наклонно вклеенных связях (число слоев не более 3), независимо от пролета kw = 0,95.
При определении W нтослабления сечений, расположенные на участке элемента длиной до 20 см, принимают совмещенными в одном сечении.
Число срезов связей n с, равномерно расставленных в каждом шве составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию
,
где Тсс - расчетная несущая способность связи в данном шве;
S бр и I бр – соответственно статический момент площади бруса, отсеченного рассчитываемым швом и момент инерции поперечного сечения как цельного элемента;
М А, М В - изгибающие моменты в начальном «А» и конечном «В» сечениях рассматриваемого участка.
Несущая способность наклонно вклеенного стержня как связи сдвига T сс определяется по формуле
Тсс = T cos αс,
где Т - несущая способность вклеенного стержня,
Т = RА p d 1 lp kc ks kd mдл П m i £ As Rs,
где d 1 - диаметр отверстия, м;
lp - расчетная длина стержня, м
lp = l - l 0 £ 30 d;
l - длина заделываемой части;
l 0 = 3 d - глубина возможного снижения прочности клеевой прослойки при сварке; для стержней без сваркиl 0 = 0;
d - диаметр вклеиваемого стержня, м;
RА = 6,8 МПа - расчетное сопротивление древесины выдергиванию или продавливанию вклеенного стержня;
kc - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня, который следует определять по формуле
,
где а с = 1,2; b c = 0,02;
ks - коэффициент, зависящий от знака нормальных напряжений вдоль волокон в зоне установки стержней;
kd - коэффициент, учитывающий зависимость расчетного сопротивления от диаметра стержня
,
где а d = 1,12; b d = 0,1;
As - площадь сечения стержня;
Rs - расчетное сопротивление материала стержня.
Для стержней, работающих на выдергивание в зоне растягивающих напряжений, действующих вдоль волокон древесины элемента конструкции, значения коэффициента ks следует определять по формуле
ks = 1 ‑ b σ s,
где s - максимальные растягивающие напряжения, МПа;
b σ = 0,001.
При работе в сжатой зоне, а также для стержней, работающих на продавливание, ks = 1.
Расстояние между вклеенными стержнями (шаг) scc должно удовлетворять условию
D Мs £ T сс I бр/ S' бр,
где D Мs - расчетная разница изгибающих моментов в начале и в конце участка scc между вклеенными связями;
S' бр - статический момент брутто ветви составного элемента относительно нейтральной оси;
I бр - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси.
При этом должны выполняться следующие конструктивные требования.
Минимально допустимые расстояния между стержнями:
- от боковых граней пакета до оси стержня S 3 не менее 2 d и не менее 30 мм;
- между осями стержней по ширине пакета S 2 должно быть не менее 2 d;
- от торца пакета вдоль волокон до оси стержня S 1 - не менее 100 мм;
- между вертикальными стержнями вдоль волокон S 1 ≥ 10 d;
- при угле наклона стержней α к направлению волокон до 30° S 1 не менее 14 d, - при α 30° - 60° - S 1 ≥ 10 d, при α более 60° - S 1 ≥ 7,5 d.