При конструкции клеевых соединений следует:

Виды клеев.

Для склеивания древесины, а так же древесины и фанеры применяют клеи на основе силикатных смол, марки клеев выбирают в зависимости от назначения, температурно влажностных условий эксплуатации конструкции, материала склеиваемых конструкций, вида оборудования и технологии изготовления. Для гражданского строительства большепролётных конструкций эксплуатируемых в наиболее жёстких условиях, рекомендуется склеивать водостойкими фенольно-резиновым клеем ФРФ 50. конструкции массового применения в сельском хозяйственном строительстве допускают склеивать более дешёвым акрилрезарциновами клеями ФР-100 и ДФК 1АМ, ДФК-14Р, фенольными клеями КБЗ.

Конструкции эксплуатируемые при относительной влажности воздуха дот 85% склеивают карбомидномеланиноваыми клеями средней водостойкости КС-В-СК, а при W до 70% - карбомидным клеем КРЖ.

При этом наибольшую жизнеспособность (2-4 ч.) должен иметь клей, используемый при склеивании большепролётных многослойных конструкций, и наименьшую жизнеспособность (0,5-1 ч.) при склеивании заготовок по длине в зубчатый шип и по кромке.

Во всех случаях клей должен обеспечивать прочность клеевых соединений при сдвиге вдоль волокон древесины через 3-е суток после склеивания не менее 6,5МПа.

Требования и рекомендации при конструировании клеевых соединений.

При конструировании клеевых соединений избегают появления в швах опасных напряжений, возникающих при усушке и короблении древесины, а так же при усадке самого клея. Чем больше W древесины, чем толще и шире доски, тем деформации усушки и коробления, а следовательно и собственных напряжения в клеевых швах будут больше.

Характер и распределение собственных напряжений в клеевых швах зависти от вяжущего, расположении годовых слоёв, при их короблении в клеевом шве появляются скалывающие напряжения, а при несогласованном наиболее опасны растягивающие напряжения.

Собственные напряжения могут оказаться особо опасными в случае, когда склеиваются разнородные материалы, например, доска и фанера, фанера и клеёный многослойный элемент.

1) Толщину досок склеиваемых по пласте, принимать не более 33 мм, а ширину не более 18 мм.

2) В случаях применения для склейки элементов более толстых досок, их толщины должны быть 33<δ<42 мм. Необходимо предусматривать в них продольные пропилы или прорези.

3) Ширину досок, приклеиваемых непосредственно к фанере принимают не более 10 мм.

4) Ширину досок , склеиваемых под углом α>45⁰ принимать не более 10 мм, а под углом 30⁰<α<45⁰ не более 15 мм.

5) Следует отдавать предпочтенье зубчатым соединениям с выходом зубьев на плате досок с выходом зубьев на кромки досок. Этим достигается меньшая потеря соединения при острожке досок по склеевым плоскостям.

6) Для сращивания листов фанеры лишь вдоль волокон наружных слоёв (рубашки) используют соединения на ус, при этом длина условного соединения должна быть не менее 10-12 толщин слоёв.

7) При склейке многослойных элементов под углом ко всему сечению с использованием зубчатых соединений величину внутреннего угла α между осями элемента следует принимать не менее 104⁰

42.Соединения на вклеёных стержнях.

При соединении на вклеенных стержнях с древесиной, как правило, используют эпоксидные и фенолформальдегидные клеи, поскольку они удовлетворяют требованиям универсальности, высокой прочности, показателям незначительного внутреннего напряжения при доступной стоимости. Универсальность этих клеев обеспечивает хорошую адгезию (прилипание) двух разнородных материалов, а высокие характеристики обеспечивают восприятие усилий = несущим способностям самих арматурных стержней. В данном случае собственные внутренние напряжения отсутствуют или минимальны, и не увеличивают напряжение клеев в швах в следствии различной деформативности в стали при изменении температуры и влажности.

Рекомендуется применять эпоксидные клеи ЭПЦ-1, К-153и ФРФ-50М.

расчёт на несущую способность висячих стержней следует определять по формулам:

1. для стержней вдоль волокон древесины: [кгс]

2. для стержней поперёк волокон: , где - номинальный диаметр стержней (см), - расчётное сопротивление древесины скалыванию (кг/см²), - длина ***** части стержней (см), - расчётное сопротивление древесины срезу поперёк волокон для сосны и ели (1,2 и 3 сортов=45 кг/см² – при стержнях периодического профиля), - коэффициент учитывающий направление и характер усилия (=1 – при вдавливании; =0,9 при выдёргивании, =0,95 при двухсторонней работе), - коэффициент, учитывающий зависимость расчётного сопротивления срезу (), зависит от диаметра стержней =1,12÷0,1, - коэффициент, учитывающий неравномерность направления сдвига по длине соединений, установлен опытным путём: для стержней вдоль волокон =1,2÷0,02/, для стержней поперёк волокон при одностороннем вдавливании или выдёргивании =1÷0,01, для стержней поперёк волокон с нагрузкой за оба конца =1,1÷0,008/, - коэффициент, учитываемый при работе соединений группы стержней их взаимное влияние и неравномерность их загружения, в табл.:

Направление и характер усилия	Расстановка в 1 поперечный ряд (число стержней в ряду)	Расстановка в 2 поперечных ряда
Вдавливание		0,9	0,85	0,85	0,8	0,75
Выдёргивание		0,9	0,85	С1	0,9С1	0,85С1
2-х сторонняя нагрузка		0,9	0,85	С2	0,9С2	0,85С1

С₁ – коэффициент, определяемый в лаборатории, ,

46.Подвижность связи и её учёт при расчёте составных элементов деревянных конструкций

Очень часто в строительстве используют составные деревянные конструкции. В этом есть необходимость, когда нужно запроектировать конструкцию больших поперечных сечений с большой несущей способностью и жёсткостью (когда несущие возможности проектирования клееных деревянных конструкций)

 

 

Многие деревянные конструкции (балки, арки, рамы) делают составными, брусья и доски соединяют с помощью связей, которые м.б. жёсткими (клеевые соединения) и податливыми (разного рода механические связи, нагельные соединения).

Податливость – способность связей при деформации конструкции давать возможность соединения брусьев или досок сдвигается относительно друг друга. Подвижность связи ухудшает работу соединяемого элемента по сравнению с такими же элементами цельного сечения.

У составного элемента на податливых связях уменьшается несущая способность, увеличивается деформативность.

Вопросы учёта податливости связи при расчёте составных элементов впервые были разработаны в СССР. Этими вопросами занимались такие учёные как В.Г. Пасчиков, В.М. Коченов и др. В СНиПе для расчёта составных элементов деревянных конструкций приведены расчётные формулы, дающие приближённые решения, полученные из точных решений рядом упрощений, но результат точных и приближённых решений достаточно близки.

Расчёт составных элементов на поперечный изгиб.

Возьмём 3 деревянные балки, которые потом нагрузим, пролётные и поперечные сечения одинаковы. Первая балка имеет цельное сечение. Вторая – это элемент составного сечения, составленная из 2-х брусьев, соединённых между собой с помощью каких-либо мех. связей. Третья – это так же два бруса, но несоединенные между собой.

Моменты инерции балок:

Моменты сопротивления:

Прогибы:

Что касается балки составного сечения на связях, то эпюра напряжений её сечений будет складываться из эпюр, соответственно балки цельного сечения и балки пакета. Из этого можно сказать, что расчёт балки на податливых связях сводится к расчёту балки цельного сечения с сведением необходимых коэффициентов учитывающих податливость связей. Тогда геометрические характеристики можно выразить следующим образом: , где - коэффициент, учитывающий влияние податливости на жесткость балки и изменяется в пределах от 1 до Y_п/Y_ц (при 2-х брусьях Y_п/Y_ц =0,25), , - коэффициент, учитывающий влияние податливости связей на несущую способность балки, изменяется от 1 до W_п/W_ц (при 2-х брусьях W_п/W_ц =0,25).

Исходя из этого нормальное напряжение для балки составного сечения выражается: , прогиб балки: ,

Значения коэффициентов , приводятся в СНиПе.

При проектировании инженеры сталкиваются с вопросом: Сколько связей необходимо поставить по длине балки? Количество этих связей определяют расчётом на сдвигающее усилие. Напряжение сдвига выражается [кг/см²], участок 1×1 см, - напряжение сдвига, тогда усилие сдвига 1 см² равно: - расчётная несущая способность, [кг].

Полное сдвигающее усилие Т от поры до середины пролёта, где Т=0 будет равно:[кг].

В составной балке на податливых связях, значение полного сдвигающего усилия Т остаётся постоянным. Однако, из-за податливости связей характер распределения сдвигающих усилий по длине балки изменяется.

В результате сдвига брусьев треугольная эпюра превращается в криволинейную, близкую к косинусойде. Если связи по длине балки разместить равномерно, то каждая такая связь воспримет усилие равное её несущей способности (Т_С), а все эти связи, должны воспринять полное усилие [кг],

Работа такого количества связей будет способствовать прямоугольнику АДЕС, т.е. связи расположенные около опор будут перегруженными. При расчёте необходимо соблюдать 2 условия:

- число равномерно расставленных связей () на участке должно воспринимать полное усилие:

- связи у опор не должны быть перегружены, чтобы связи у опор были не перегружены надо их увеличить, чтобы их работа способствовала прямоугольной эпюре. Тогда требуемое количество связей на участке балки от опоры до сечения с МАХ изгибающим моментом будет равно: , где - несущая способность связи.

При симметричной нагрузке разрешается не ставить связи в среднем участке на длине 0,2l, тогда формула для количества связей выражается: .

Конструктивное решение составных балок из брусьев.

Балка на пластичных нагелях (дубовых, березовых)

S₁=9δ_пл, l_пл=4,5δ_пл,

Составные балки на нагельных пластинах.

На вклеенных нагельных стержнях.

На стальных пластинах, вклеенных в гнёзда.

На скобах и пластинах из полосовой стали.

На вклеенных наклонно стержнях, сваренных между собой пластин.

На нагелях, вдавливаемых в древесину краями.

47.Расчёт составных элементов деревянных конструкций на продольный изгиб.

Расчёт составных элементов на податливость связей при продольном изгибе, как при поперечном может быть сведён к расчёту элементов цельного сечения с введением поправочного коэффициента, учитывающего податливость связи. Однако, следует знать, что здесь связи в швах значительно меньше чем при поперечном изгибе.

Продольный изгиб сопряжён с потерей устойчивости сжатого элемента, что кажется составных элементов, то здесь помимо потери устойчивости всего элемента так же может произойти потеря устойчивости и отдельных его элементов.

Расчёт на продольный изгиб характеризуется коэффициентом продольного изгиба φ, который зависит от гибкости элемента λ: , при λ≤70, , при λ70 , =3000

Гибкость составных элементов.

Определяется с учётом податливости соединений и её выражают

. Для удобства коэффициента приведения гибкости вычисляется по упрощённой формуле, которую предложил В.М. Коченов , где - коэффициент податливости соединений по формулам СНиПа, -расчётное количество швов, - расчётное количество срезов связей в одном шве на 1 метр сдвига.

Примечание: Если имеется несколько швов с различным количеством срезов, то принимают среднее количество срезов, -принимают по толщине более тонкого из содинямых (для стальных цилиндрических нагелей).

Гибкость для составных элементов с учётом податливости связи, определяем по следующей формуле:, где - гибкость всего элемента относительно оси у-у (по длине l₀ без учёта податливости), -гибкость отдельной ветви, относительно оси I-I по длине ветви l₁

Примечание: При длине ветви (l₁) меньшей или равной 7 толщинам ветви () гибкость этой ветви относительно оси I-I принимается равной с l₁≤7, то .

Приведённая гибкость – не должна приниматься больше гибкости отдельных ветвей. , где - момент инерции отдельных ветвей относительно оси I-I, -расчётная длина элемента.

Из этих 2-х формул значение приведённой гибкости принимается наименьшей. Относительно оси Х-Х гибкость находится как для цельного элемента (если ветви нагружены равномерно).

Если ветви имеют различное сечение, гибкость ветви находим по следующим формулам: , если часть ветвей не опёрта, то: - площади поперечного сечения определяются только для опёртых ветвей F_НТ (нетто), F_расч, - относительно оси у-у гибкость находится по формуле: , при этом момент инерции принимают с учётом всех ветвей, а площадь только опёртых, - относительно оси х-х момент инерции определяется по формуле:, где - момент инерции опёртых ветвей, - момент инерции не опёртых ветвей. Более точно момент инерции м.б. определён по формуле В.П. Писчинова: , - для сжатия с изгибом.

48.Расчёт элементов составного сечения на сжатие с изгибом.

Метод расчёта аналогичен расчёту цельного сечения, но учитывается податливость связей.

В плоскости изгиба происходит сложное сопротивление и податливость связей учитывается дважды:

- введением коэффициента податливости , как при поперечном изгибе.

- включение - учитывает влияние дополнительного изгибающего момента (от действия продольной силы) на общее напряжённое состояние. Вычисление приводят с учётом приведённой гибкости.

Нормальное напряжение (δ_с) составного сжатого элемента определяется по следующей формуле

, где - изгибающий момент по деформационной силе, , , где - коэффициент продольного изгиба, зависит от λ, , .

Прогиб сжато изгибаемого составного сечения, определяется по формуле: , ,

В составных стержнях с промежутками помимо общего расчёта стержня необходима проверка так же наибольшего напряжения ветвей:

при определении количества связей, которые надо поставить на участке от опоры до сечения с МАХ изгибающим моментом, так же учитывается возрастание поперечной силы при сжатии с изгибом. Количество этих связей определяется по формуле: [шт./ погонный метр]

Из плоскости изгиба сжато изгибаемого составного элемента рассчитывается без учёта изгибающего момента, т.е. как центрально сжатые стержни.

Кроме этого выполняют проверку устойчивости формы деформации: , , =3000, , -площадь брутто с мах размерами сечения на участке , учитывает наличие закреплений из плоскости, =2 – без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования, =1 – если такие закрепления есть. , где - расстояния между закреплениями сжатой кромки, -коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов (по СНиПу), -коэффициент, учитывающий подкрепления из плоскости изгибав промежуточных точках растянутой кромки элемента (по формуле СНиПа), m-число подкреплений.