Нерасчетные соединения на врубках.

Лобовым упором с деревянными или стальными накладками

Соединение брусьев Рис.1

Соединение бревен Рис.2

В по дерева с аварийной нерабочей связью в виде, хомута или скобы.

Рис.3

С применением шипа под углом 90˚

Рис.4

Косым прирубом с одной или двумя нерабочими связями.

Рис.5

В пол дерева под углом 90˚

Рис.6

«Ласточкин хвост»

Рис.7

Данные соединения применяют конструктивно, т.е без расчета в случае когда действует усилие заведома меньше их несущей способности. Нерабочие аварийные связи либо отсутствуют, либо их наличие продиктовано монтажной функцией.

18. Лобовая врубка: общие сведения.Передачу усилий в таких соединениях происходит за счет различного рода вырезов лазов и отверстий, что приводит к ослаблению сечений. Соединения на врубках эффективно работает только на сжатие, поскольку усилие передается непосредственным упором. В работе по передачи усилия принимает участие все сечение. А величина воспринимаемого усилия пропорционально площади опоры. Эти соединения обладают большей несущей способностью.Такие соединения применяются для спиливания бруса и бревен. Применение в качестве стыкуемых элементов досок снижает прочность соединения за счет среза волокон по краям, но зато упрощает конструкцию узла. Наличие больших по величине скалывающих напряжения в соединении влечет к хрупкому разрушению. Лобовые врубки могут быть с одним или 2мя зубьями.

Коньковый узел Рис.1

Узел примыкания подноса Рис.2

19. Лобовая врубка: конструктивные требования.

Рис.1

Сечение ослабленное врубкой работает на центральном растяжении, а не ослабленная на вне центральном растяжении. Линии действия сил Np, Nc и опорная реакция А пересечения в одной точке, которая расположена над центром тяжести опорной подушки. Линия действия силы Np проходит через центр тяжести сечения ослабленной врубкой. Опорная площадка aδ должна быть перпендикулярно оси верхнего пояса. По площадки δс должен быть зазор т.к при его отсутствии и изгибе верхнего пояса может произоити поворот сечения и дополнительно к скалывающим напряжениям, добавятся напряжения от отрыва сечения, что недопустимо.

Глубина врубки (h₁) должна удовлетворять следующие требованиям.

Из бруса 20мм ≤ h₁ ≤ ⅓h

Из бревна 30мм ≤ h₁ ≤ ⅓d

С промежуточными элементами h₁ ≤ ¼h

Длина площадки скалывания должна удовлетворять следующие потребности:

1,5h ≤ Lск ≤ 10h₁

Врубка должна иметь аварийную связь в виде болта диаметром не менее 12мм и опорную подушку толщиной минимум 40мм.

Расчет лобовой врубки: определение глубины врубки, длины площадки скалывания; проверка ослабленного врубкой и неослабленного сечений нижнего пояса; расчет опорной подушки.

Определение глубины врубки

В первую очередь будет сниматься площадка aδ усилием Nc, т.к σ смα › σ см.

Зная величину усилия Nc и угол наклона стержня верхнего пояса α определяется площадь смятия наклонной площади aδ из углов прочности. N_C/F_СМα=R_СМα=>Fсмα= N_C/ R_СМα

Где R_СМα - расчет сопротивления древесины смятию под углом α.

R_СМα=R_СМ/ 1+(R_СМ/ R_СМ90-1)sin³2

При заданной ширине пояса в находиться глубина врубки по следующей формуле. h₁= (F_СМα*cos α)/ в

Полученное значение h₁ должно удовлетворять конструктивные требования, в противном случае увеличивается высота сечения нижнего пояса и повторяется расчет.

Определение длины площадки скалывания (т.е Lск).

Разрушения соединения может произойти в следствии скалывания по площадке бд под действием усиления Тск.

Тск=Np=Nc*cos α

Из условия прочности по скалыванию напряжения определяется площадь скалывания.

Тск/ Fск=R_ck^cp

Отсюда Fск= Тск/ R_ck^cp; Fск= в* Lск

R_ck^cp - это усредненное расчет сопротивление скалывания древесины вдоль волокон.

R_ck^cp=R_ck/(1+β*(L/ L_ck))

β– коэффициент зависящий от вида соединения.

β=0,25

L – эксцентриситет действия силы. Силы скалывания Тск. Относительно центра тяжести ослабленного сечения.

После математической обработки получается формула для определения длины площадки скалывания.

Lск= Тск/ R_ck^cp- Тск*(β/L)

Проверка ослабленного врубкой и неослабленного сечений нижнего пояса.

Если узел выполняется в соответствии с конструктивными требованиями, то ослабленного врубкой сечение работает только на растяжении, поэтому условия прочности имеет вид: σ_p=Np/Fнт≤Rp; Fнт=b(h-h₁)

Сечение не ослабленное врубкой работает на растяжении с прибом за счет наличия эксцентриситета между осью сечения и линией действия усиления Np, тогда условие прочности имеет вид: σ_p=Np/F+(M* Rp) /(W *Ru) ≤Rp; M= Np*L₁

Расчет опорной подушки.

При заданном размере ширины подушки равной ширине сечения нижнего пояса в определенная длина опорной подушки – Lon, из условий прочности на сжатие поперек волокон: A/Fсм90=Rсм90; Fсм90=b*Lon

Lon=A/(b* Rсм90)

А – это опорная реакция края может быть определена из условия равновесия сил в узле.

A= Nc*sin α