Лобовые врубки

Нормальное решение лобовой врубки характеризуется примыканием сжатого элемента под углом 45° к растянутому. При этом обязательным условием является прохождение оси сжатого элемента через центр площадки смятия (рис. 1).

Исследование работы лобовой врубки показало, что наиболее целесообразным расположением площадки смятия будет перпендикулярное к

image

оси сжатого элемента (ортогональные врубки). При другом направлении этой площадки, например по биссектрисе внешнего угла врубки (рис. 2), усилие Nc должно быть разложено на две составляющие: одну — N1, проходящую через центр площадки смятия, направленную перпендикулярно биссектрисе, а другую — N2

перпендикулярную к площадке наклонного среза в сжатом элементе. Вторая

составляющая из-за возможного появления в этом месте сопряжения щели от усушки древесины, а также и возможного поворота сжатого элемента (против часовой стрелки), не всегда может быть воспринята, особенно при сравнительно небольших углах к, когда сила трения, возникающая в результате действия значительно большей по величине силы N1, поглощает силу N2, и через площадку смятия передается полностью все усилие Nc под прежним углом , а не /2, как это предусматривается смыслом биссектрисной врубки, имеющей целью уменьшить угол смятия и резко увеличить расчетное сопротивление по смятию. Поэтому указанное разложение сил практически не

может иметь места. Кроме того, в биссектрисной врубке уменьшается прижимающее усилие по площадке скалывания и наоборот может появиться отрывающее усилие за счет поворота сжатого элемента по часовой стрелке при наличии плотной пригонки скошенной площадки, следовательно, ухудшается работа врубки. Биссектрисное решение лобовой врубки не рекомендуется. Оно может быть оправдано лишь при больших углах . примыкания одного элемента к другому, когда составляющие усилия близки друг к другу.

Для предотвращения взаимного смещения сопрягаемых элементов под действием случайных причин (например, при монтаже конструкции или в их эксплуатации), лобовые и другие врубки рекомендуется связывать болтами, хомутами или скобами.

image

Установка таких болтов (называемых аварийными) в опорных узлах сквозных конструкций из бревен или брусьев требует поверки их расчетом с учетом возможного повреждения плоскости скалывания. Этим предотвращается полное разрушение узла с последующей аварией всей конструкции.

Площадка смятия в сжатом элементе сминается под углом 0° вдоль волокон, а в растянутом — под углом к направлению его волокон, поэтому она должна быть рассчитана в растянутом элементе.

Расчет лобовой врубки должен проводиться по несущей способности из условия прочности на смятие и скалывание по формулам (1) и (2)

Тсм RсмFсм

(1)

ср

Тск Rск Fск (2)

Подставив в (1) значение F

image

hврb

получим

см cos

Тсм cosNсм cosNp Rсмhврb

(3)

Nр

image

Fнт

Rр

(4)

Несущая способность растянутого элемента должна быть проверена в месте наибольшего ослабления врубкой по формуле (4), которая справедлива при равномерном распределении напряжений в указанном сечении Fнт при обязательном центрировании растягивающего усилия Nр по оси этого сечения, если же растягивающее усилие приложено с эксцентриситетом е по отношению к центру ослабленного сечения, то необходимо учесть дополнительное напряжение в растянутом элементе от изгибающего момента М. Расчет в этом случае нужно производить как для внецентренно-растянутого элемента.

При центрировании растягивающего усилия по ослабленному сечению центр опорной подушки должен быть расположен на вертикальной линии, проходящей через точку пересечения указанного растягивающего усилия с осью сжатого элемента (подкоса).

Расчет показывает, что даже небольшое нарушение центрирования по ослабленному сечению приводит к некоторому снижению насущен способности узла.

Для увеличения запаса прочности растянутый элемент следует укрепить подкладным брусом (подбалкой), который одновременно служит для упора стяжного (аварийного) болта и в известной мере для защиты от загнивания в опорной части растянутого элемента. Чтобы зафиксировать проектное положение опорной подушки и улучшить центрирование, в подбалке делается подрезка, а в самой опорной подушке—небольшие скосы.

image

В тех случаях, когда при расчете лобовой врубки с одним зубом по условиям

image

смятия глубина врезки оказывается больше 1 h

3

image

в опорном узле или больше 1 h

4

в промежуточных узлах (что недопустимо), применяют лобовую врубку с двумя зубьями (рис.3).

Построение такой врубки производится с таким расчетом, чтобы вершина второго зуба находилась в точке пересечения верхней грани пояса с осью сжатого элемента, а площадка скалывания его была ниже площадки скалывания первого зуба не менее чем на 2 см. При этом глубина врезки второго зуба не должна превышать указанных выше нормативных значений для лобовых врубок с одним зубом. Лобовые врубки с двумя зубьями разрешается применять при углах смятия не менее 45°, так как в этом случае решающим фактором будет не скалывание, а смятие, что менее опасно.

Расчет лобовой врубки с двумя зубьями должен производиться из условия смятия в предположении, что усилие сжатого элемента распределяется

F

см

пропорционально расчетным площадкам смятия первого зуба /

и второго



Расчет на скалывание по нижней плоскости на глубине второго зуба при

l

вр

ск

// 10h //

производится на полную силу скалывания Тск=Np , так как усилие,

воспринятое первым зубом, также передается второй площадкой скалываиия. Более равномерное распределение за счет этого суммарных скалывающих напряжении по второй площадке скалывания учитывается введением поправочного коэффициента 1,15.

Верхнюю площадку скалывания достаточно проверить на действие усилия

1

Тск

с учетом неблагоприятных условий ее работы и возможной перегрузки

путем введения коэффициента 0,8 к несущей способности на скалывание.

Для лобовых врубок в конструкциях, выполненных из бревен, разрешается центрировать узловые сопряжения по оси растянутого элемента, так как в этом случае эксцентриситет оказывается весьма малым за счет неизбежной подрезки бревна снизу. Качество изготовления лобовой врубки с двумя зубьями должно обеспечивать наибольшую плотность примыкания обоих зубьев. Все лобовые врубки изготовляются при помощи специальных шаблонов путем пропилов по их наклонным плоскостям.

Простой лобовой упор имеет широкое применение в сжатых стыках элементов, в которых сжимающие усилия направлены вдоль или поперек волокон; примером может служить конструкция опорного узла сквозной фермы, показанная на рис.4, а, в которой усилие сжатого элемента передается

вкладышу всей поверхностью торца. Вертикальная составляющая сжимающего усилия передается на опорный брус, а горизонтальная — через тяжи, болты и нагели на растянутый элемент. Такая конструкция опорного узла имеет широкое распространение в треугольных сквозных фермах.

Врубки с двумя лобовыми упорами применяются в некоторых фермах и подкосных системах. При этом передача усилий подкосов на прикрепленные к стойке колодки (двухстепенная передача усилий) нежелательна, так как крепление ее осуществляется обычно на податливых связях (болтах, гвоздях и т. п.). В узловых соединениях трех сжатых элементов, а также в соединениях растянутого элемента с двумя стержнями, сходящимися под большим углом. применяется трехлобовой упор (рис.5). Наиболее целесообразным является решение, в котором поверхности смятия направлены по биссектрисам углов сопрягаемых элементов (рис. 5, а). Отсутствие в такой врубке скалывания волокон древесины является большим ее достоинством. Трехлобовой упор применяется в конструкциях опорных узлов, в которых верхний пояс или опорный подкос примыкает под углом от 40 до 60°, а также во внутренних углах рамных систем. В этих случаях применение трехлобового упора будет целесообразнее простого. Кроме того, применение биссектрисного сопряжения исключает смещение опертых под углом элементов. Расчет простого и двойного упора производится по формуле (1). При двойном упоре требуется разложение усилия подкосов на две составляющие, перпендикулярные площадкам смятия; напряжения по площадкам смятия проверяются по величине этих составляющих. При расчете трехлобового упора каждое из трех сжимающих усилий раскладывается на две составляющие, нормальные к плоскостям смятия; при этом угол между направлением сжимающей силы и волокнами уменьшается вдвое, что дает возможность значительно повысить расчетное сопротивление смятию. Как видно из треугольников сил, все усилия смятия перпендикулярны к площадкам смятия и пересекаются в одной точке. Аналогичное построение будет иметь место и при неравной ширине элементов и неравностороннем силовом треугольнике. По биссектрисе тогда следует располагать площадки смятия наиболее напряженных элементов.

image

При изготовлении конструкции с трехлобовым упором требуется особенно тщательная приторцовка поверхностей смятия, осуществляемая простым опиливанием концов элементов по специальным шаблонам.

В сквозных системах конструкций из досок большой толщины опорные узлы могут быть выполнены простым лобовым упором по пласти досок. Такая конструкция сопряжения носит название щековой врубки. Эта устаревшая конструкция не всегда имеет достаточную несущую способность и поэтому ее

image

не рекомендуется применять в современном строительстве. В этих врубках скалыванне не сопровождается действием прижимающей силы, в результате чего значительно снижается надежность соединения.

Была ли эта страница вам полезна?
Да!Нет
Большое спасибо!
Ваше мнение очень важно для нас.

Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.

Текст

Политика конфиденциальности