Основы расчета элементов конструкций цельного сечения по предельным состояниям





Элементы конструкций рассчитывают по методу пре­дельных состояний. Предельным называется такое со­стояние конструкции, за пределами которого дальней­шая эксплуатация ее невозможна.

Для конструкций из дерева и пластмасс имеют зна­чение главным образом два вида предельных состояний:

1) по несущей способности (прочности, устойчивости),

2) по деформациям (прогибав, перемещениям). Расчет по первому предельному состоянию производится на рас­четные нагрузки, а по второму предельному состоянию производится на нормативные нагрузки, т. е. без учета ко­эффициента перегрузки. Проф. д-р техн. наук Н. С. Стре­лецкий сформулировал основной принцип всякого инже­нерного расчета, который состоит в том, чтобы было соблюдено условие неразрушимости. Исходя из этого принципа наибольшая возможная или, иначе сказать, пре­дельная нагрузка должна быть меньше или равна наи­меньшей несущей способности конструкции, вычислен­ной с учетом рассеяния показателей качества материа­ла, нагрузок и условий работы конструкции, а также с учетом фактора времени.

В СНиП 11-25-80, введенном в действие 1 января 1982 г., 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. В соответствии со СНиП П-25-80, в табл. III.1 даны расчетные характеристики При расчете по второму предельному состоянию мо­дуль упругости древесины принимают: вдоль волокон £=10 000 МПа, поперек волокон £90=400 МПа, а мо­дуль сдвига относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, G=500 МПа. Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направ­ленных вдоль волокон, принимают 1/эо;о=0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек воло­кон, Уо,эо=0,02.

Для конструкций, которые находятся в различных условиях эксплуатации, подвергаются повышенной тем­пературе, совместному воздействию постоянной и времен­ной длительной нагрузок, модули упругости и G) ум­ножаются на коэффициенты пп. а, б, в табл. Ш.З. Кро­ме того, в СНиП П-25-80 предусматривается, что в случае расчета конструкций на устойчивость и по деформиро­ванной схеме модуль упругости древесины следует при­нимать £/=300/?с, где /?с — расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон по табл. III.1. Физико-механичес­кие характеристики фанеры марки ФСФ и бакелизиро-ванной даны в СНиП П-25-80, для различного вида пластмасс они изложены в специальной литературе

 

Центральное растяжение

Деревянные элементы, работающие на центральное растяжение, рассчитывают по наиболее ослабленному сечению:

Коэффициент то=0,8 учитывает концентрацию напря­жений, которая возникает в местах ослаблений. При оп­ределении FHT необходимо учитывать волокнистую струк­туру древесины.

Если считать, что площадь и жесткость- волокон дре­весины одинаковы, то в сечении /—/ (рис. III.1) все во­локна будут загружены одинаково. В первом отверстии у сечения 22 часть волокон будет перерезана, в связи с чем их усилия будут переданы соседним волокнам, ко­торые окажутся нагруженными сильнее. Таким образом распределение растягивающих напряжений в сечении 3—3 будет неравномерным. На расстоянии S между от­верстиями эта неравномерность будет постепенно вырав­ниваться. Однако если расстояние S невелико, то вырав­нивания не произойдет, а так как в сечении 4—4, гдг находятся два отверстия, часть волокон ими будет так­же вырезана, то соседние пока сильно нагруженные во­локна еще получат дополнительные усилия. В результа­те усилия в отдельных волокнах могут достичь их пре­дела прочности на растяжение, что приведет к разрыву волокон, передаче усилий с них соседним волокнам и их последующему разрыву. Так как разрыв будет в наибо­лее слабых местах волокон, то разрушение элемента про­изойдет по зигзагу, как показано на рис. III.1.

Из изложенного следует, что при определении пло­щади ослабление Рит надо учитывать расстояния 5 меж­ду соседними ослаблениями. В СНиП И-25-80 в связи с

этим устанавливается, что при определении FHt все ос­лабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.

 

19.Лобовая врубка

Врубкой называют соединение (рис. IV.7), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохра­нилось старое название «врубка», хотя в настоящее ' время врезки и гнезда выполняют не топором, а электро или мотопилой, цепнодолбежником и т. п.

Основной областью применения врубок являются уз­ловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхне­го пояса к растянутому нижнему поясу.

Соединяемые врубкой элементы деревянных конст­рукций (д. к.) должны быть скреплены вспомогательны­ми связями — болтами, хомутами, скобами и т. п., кото­рые следует рассчитывать в основном на монтажные на­грузки. Лобовая врубка может утратить несущую способ­ность при достижении одного из трех предельных состо­яний: I) по смятию площадки упора FCMci 2) по скалы­ванию площадки FCK; 3) по разрыву ослабленного вруб­кой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки hBP, которая ограничивается нормами Лвр^йбр/3, где Лбр— высота растянутого элемента. При этом несущая способ­ность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом проч­ности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.

Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалы­вание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле

где Rck — расчетное сопротивление древесины скалыванию для мак­симального напряжения; /Ск — расчетная длина плоскости скалыва­ния, принимается не более 10 глубин врезки в элемент; е — плечо сил сдвига, принимаемое 0,5/г при расчете элементов с несимметрич­ной врезкой в соединениях без зазора между элементами (см. рис. IV.7) и 0,25Л при расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой; {5 — коэффициент, приншйаемый 0,25. Отно­шение /ск/е должно быть не менее 3.

Однако выполненный анализ сложного напряженного состояния, возникающего по плоскости скалывания1, по­казал, что вышеприведенная формула СНиП П-25-80 приемлема только для угла а=45°. А для угла а=30°, при котором несущая способность врубки повышается, формула СНиП не верна и должна быть заменена дру­гой:

В результате анализа установлено, что с увеличением глубины врубки Лвр при постоянной длине плоскости* скалывания /ск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выяв­лена зависимость коэффициента концентрации напряже-

1 Федоров В. В. Исследование работы бесшарнирного узлового сопряжения клеефанерных косяков кружально-сетчатого свода. Дисс. на соиск. ученой степени канд, техн, наук 1980 г. МИСИ им. В. В, Куйбышева,

ний сдвига tmnx/tcpen от отношения /ск/е и от угла смятия а (табл. IV.2). На основе данных, приведенных в табл. IV. 1, можно сделать следующие выводы:

1) чем больше отношение длины плоскости скалыва­ния к е, тем больше коэффициент концентрации напря­жений сдвига;

2) чем меньше угол а, тем меньше коэффициент кон­центрации напряжений сдвига;

3) чем больше нормальная к плоскости сдвига со­ставляющая, тем выше значение концентрации напряже­ний сдвига.

При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалыванию вдоль волокон.





Читайте также:
Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием ...
Методы исследования в анатомии и физиологии: Гиппократ около 460- около 370гг. до н.э. ученый изучал...
Понятие о дефектах. Виды дефектов и их характеристика: В процессе эксплуатации автомобилей происходит...
Основные признаки растений: В современном мире насчитывают более 550 тыс. видов растений. Они составляют около...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.013 с.