Библиографическое описание:

Арискин М. В., Пыж Е. В. Алгоритм расчета соединений деревянных конструкций с применением вклеенных шайб // Молодой ученый. — 2013. — №11. — С. 68-70.

Использование вычислительных программных комплексов играют первостепенную роль в развитии методик расчёта [1], а так же экономической эффективности проектирования [2]. Однако при их использовании могут возникнуть ряд проблем, одной из такой проблемы можно считать построение максимально точной конечно-элементной модели [3]. В связи с этим возникает необходимость разработки алгоритмов расчёта соединений деревянных конструкций.

На растяжение работают нижние пояса и отдельные раскосы ферм, затяжки арок и элементы других сквозных конструкций. Растягивающее усилие действует вдоль оси элемента и во всех точках его поперечного сечения возникают растягивающие напряжения σ одинаковыми по величине.

Для расчета растянутых (рис.1) соединений элементов деревянных конструкций с применением вклеенных шайб необходимо:

-        задаться размерами шайб Dш=60;80;100 мм; t=6;8;10 мм;

-        определить растягивающее усилие Nр;

-        найти несущую способность шайбы Nш;

-        из условия  найти количество необходимых пар шайб;

-        устанавливается шаг расстановки шайб S1=2,5 ̶ 3·Dш;

-         произвести проверку прочности элемента по ослабленному сечению по формуле:

,

(1.1)

 где Rр- расчетное сопротивление сортной древесины растижению;

Aнт=Абр-Аос;

Абр=bхh, причем минимальные размеры элемента b>4t; h>2Dш;

Аосл=2*Dш*t+16*(b-2t) (мм2);

Рис. 1. Расчет стыка растянутого элемента

При расчете стыков растянутых элементов деревянных конструкций помимо вышеприведенной схемы, следует выполнить расчет прочности накладок по аналогичному алгоритму.

На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и отдельные стержни ферм. Для расчета стыков сжатых (рис.2) соединений элементов деревянных конструкций с применением вклеенных шайб необходимо:

-        задаться размерами шайб Dш=60; 80; 100 мм; t=6; 8; 10 мм;

-        определить сжимающие усилие Nс;

-        определить несущую способность шайбы Nш;

-        из условия  определить количество необходимых пар шайб, причем n должно быть не менее 2 шт;

-        устанавливается шаг расстановки шайб S1=2,5 ̶ 3·Dш, S2≥10 мм;

-        произвести подбор сжатого элемента с учетом ослабленного сечения согласно формуле:

,

(1.2)

 где Rc̶ расчетное сопротивление сортной древесины сжатию;

  ̶ коэффициент продольного изгиба определяемый согласно СНиП [64];

Aрасч — расчетная площадь сечения определяемая согласно СНиП;

-        минимальные размеры деревянного элемента должны быть b>4t; h>2·Dш.

Необходимо обеспечить зазор между соединяемыми элементами таким образом, чтобы сжимающее усилие смятия было бы передано через вклеенные шайбы, а не через торцы элементов. Расчет прочности элемента по ослабленному сечению производить по аналогии расчет стыков растянутых элементов. В расчетах необходимо учесть количество шайб в каждом элементе не менее 2 шт.

Рис. 2. Расчет сжатого элемента

При расчете сжатых стыков элементов деревянных конструкций следует делать расчет прочности накладок на сжатие.

В изгибаемых элементах от нагрузок, действующих поперек продольной оси, возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q, определяемые методами строительной механики. От изгибающего момента в сечениях элемента возникают деформации и напряжения изгиба σ, которые состоят из сжатия в одной части сечения и растяжения в другой, в результате элемент изгибается, сжимающее (Nc) и растягивающее (Nр) усилия определяются как Nc=Np=M/h0.

Рис. 3. Расчет изгибаемых элементов

Для восприятия растягивающего усилия Np необходимо поставить с каждой стороны стыка по nNp/Nп шайб. В сжатом поясе балки необходимо либо поставить контактную пластину (рис.1.а) площадью А=ab≥ Nc/Rсм (где Rсм- расчетное сопротивление древесины смятию), либо такое же количество шайб как и в растянутом нижнем поясе, т. е. nNc/Nп.

При совместном действии в стыке сжимающего усилия и изгибающего момента порядок расчета соединения аналогичен выше приведенному. Точные величины усилий, в сжатой и растянутой зонах будут определяться как Nc=-Nc-M/h; Np=-Nc+M/h.

Рис. 4. Расчет сжато изгибаемых элементов

Количество вклеенных шайб в сжатой зоне элемента будет определяться как n1>Nc/Nп, а в растянутой зоне n2>Nр/Nп.

При заменене действие изгибающего момента внецентренно приложенной силой с плечом e=M/Nₒ (рис.4), растягивающие Nр и сжимающие Nc усилия соответственно определяются как ;, где z=e+h0/2, e=M/N0

Литература:

1.                            Арискин М. В., Гуляев Д. В., Гарькин И. Н., Агеева И. Ю. Современные тенденции развития проектирования в строительстве [Текст] // Молодой учёный (№ 10(45) Октябрь 2012 г.) С.31–33.

2.                            Арискин М. В., Гуляев Д. В., Гарькин И. Н, Агеева И. Ю.. Экономическая эффективность проектирования в комплексе Аllplan по сравнению с существующими CAD-системами [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 32–35.

3.                            Арискин М. В. Методика построения конечно-элементной модели [Текст] / М. В. Арискин, Е. В. Родина, Д. В. Гуляев // Молодой ученый. — 2013. — № 9. — С. 34–36.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle