Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы

4.1. Расчет центрально-растянутых элементов следует производить по формуле

, (4)

где N – расчетная продольная сила;

R _p – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон;

F _нт – площадь поперечного сечения элемента нетто.

При определении F _нт ослабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.

4.2. Расчет центрально-сжатых элементов постоянного цельного сечения следует производить по формулам:

а) на прочность

; (5)

б) на устойчивость

, (6)

где R _с – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

j – коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно п. 4.3;

F _нт – площадь нетто поперечного сечения элемента;

F _рас – расчетная площадь поперечного сечения элемента, принимаемая равной:

при отсутствии ослаблений или ослаблениях в опасных сечениях, не выходящих на кромки (рис. 1, а), если площадь ослаблений не превышает 25% Е _бр, Е _расч = F _бр, где F _бр – площадь сечения брутто; при ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослабления превышает 25% F _бр, F _рас = 4/3 F _нт; при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рис. 1, б), F _рас = F _нт.

4.3. Коэффициент продольного изгиба j следует определять по формулам (7) и (8);

при гибкости элемента l £ 70

; (7)

при гибкости элемента l > 70

, (8)

где коэффициент а = 0,8 для древесины и а = 1 для фанеры;

коэффициент А = 3000 для древесины и А = 2500 для фанеры.

4.4. Гибкость элементов цельного сечения определяют по формуле

, (9)

где l _о – расчетная длина элемента;

r – радиус инерции сечения элемента с максимальными размерами брутто соответственно относительно осей Х и У.

4.5. Расчетную длину элемента l _о следует определять умножением его свободной длины l на коэффициент m₀

l _о = l m₀ (10)

согласно пп. 4.21 и 6.25.

4.6. Составные элементы на податливых соединениях, опертые всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5) и (6), при этом F _нт и F _рас определять как суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных элементов l следует определять с учетом податливости соединений по формуле

, (11)

где l_у – гибкость всего элемента относительно оси У (рис. 2), вычисленная по расчетной длине элемента l _о без учета податливости;

l₁ – гибкость отдельной ветви относительно оси I–I (см. рис. 2), вычисленная по расчетной длине ветви l ₁; при l ₁ меньше семи толщин (h ₁) ветви принимаются l₁ = 0;

m_у – коэффициент приведения гибкости, определяемый по формуле

, (12)

где b и h – ширина и высота поперечного сечения элемента, см:

n _ш – расчетное количество швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов (на рис. 2, а – 4 шва, на рис. 2, б – 5 швов);

l _о – расчетная длина элемента, м;

n _с – расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента (при нескольких швах с различным количеством срезов следует принимать среднее для всех швов количество срезов);

k _с – коэффициент податливости соединений, который следует определять по формулам табл. 12.

Таблица 12

Примечание. Диаметры гвоздей и нагелей d, толщину элементов а, ширину b _пл и толщину d пластинчатых нагелей следует принимать в см.

При определении k _с диаметр гвоздей следует принимать не более 0,1 толщины соединяемых элементов. Если размер защемленных концов гвоздей менее 4 d, то срезы в примыкающих к ним швах в расчете не учитывают. Значение k _с соединений на стальных цилиндрических нагелях следует определять по толщине а более тонкого из соединяемых элементов.

При определении k _с диаметр дубовых цилиндрических нагелей следует принимать не более 0,25 толщины более тонкого из соединяемых элементов.

Связи в швах следует расставлять равномерно по длине элемента. В шарнирно-опертых прямолинейных элементах допускается в сред­них четвертях длины ставить связи в половинном количестве, вводя в расчет по формуле (12) величину n _с, принятую для крайних чет­вер­тей длины элемента.

Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (11), следует принимать не более гибкости l отдельных ветвей, определяемой по формуле

, (13)

где å I_{i бр} – сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно собственных осей, параллельных оси У (см. рис. 2);

F _бр – площадь сечения брутто элемента;

l _о – расчетная длина элемента.

Гибкость составного элемента относительно оси, проходящей через центры тяжести сечений всех ветвей (ось Х на рис. 2), следует определять как для цельного элемента, т. е. без учета податливости связей, если ветви нагружены равномерно. В случае неравномерно нагруженных ветвей следует руководствоваться п. 4.7.

Если ветви составного элемента имеют различное сечение, то расчетную гибкость l₁ ветви в формуле (11) следует принимать равной:

, (14)

определение l ₁ приведено на рис. 2.

4.7. Составные элементы на податливых соединениях, часть ветвей которых не оперта по концам, допускается рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5), (6) при соблюдении следующих условий:

а) площади поперечного сечения элемента F _нт и F _рас следует определять по сечению опертых ветвей;

б) гибкость элемента относительно оси У (см. рис. 2) определяется по формуле (11); при этом момент инерции принимается с учетом всех ветвей, а площадь – только опертых;

в) при определении гибкости относительно оси Х (см. рис. 2) момент инерции следует определять по формуле

I = I _о + 0,5 I _но, (15)

где I _о и I _но – моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.

4.8. Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов переменного по высоте сечения следует выполнять по формуле

, (16)

где F _макс – площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами;

k _{ж N} – коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по табл. 1 прил. 4 (для элементов постоянного сечения k _{ж N} = 1);

j – коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 4.3 для гибкости, соответствующей сечению с максимальными размерами.

Изгибаемые элементы

4.9. Расчет изгибаемых элементов, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования (см. пп. 4.14 и 4.15), на прочность по нормальным напряжениям следует производить по формуле

, (17)

где М – расчетный изгибающий момент;

R _и – расчетное сопротивление изгибу;

W _рас – расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента. Для цельных элементов W _рас = W _нт; для изгибаемых составных элементов на податливых соединениях расчетный момент сопротивления следует принимать равным моменту сопротивления нетто W _нт, умноженному на коэффициент k _w; значения k _w для элементов, составленных из одинаковых слоев, приведены в табл. 13. При определении W _нт ослабления сечений, расположенные на участке элемента длиной до 200 мм, принимают совмещенными в одном сечении.

Таблица 13

Примечание. Для промежуточных значений величины пролета и числа слоев коэффициенты определяются интерполяцией.

4.10. Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле

, (18)

где Q – расчетная поперечная сила;

S _бр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

I _бр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

b _рас – расчетная ширина сечения элемента;

R _ск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.

4.11. Количество срезов связей n _с, равномерно расставленных в каждом шве составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию

, (19)

где Т – расчетная несущая способность связи в данном шве;

М _А, М _В – изгибающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка.

Примечание. При наличии в шве связей разной несущей способности, но одинаковых по характеру работы (например, нагелей и гвоздей), несущие способности их следует суммировать.

4.12. Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить по формуле

, (20)

где М _х и М _у – составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения Х и У;

W _x и W _у – моменты сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных осей сечения Х и У.

4.13. Клееные криволинейные элементы, изгибаемые моментом М, уменьшающим их кривизну, следует проверять на радиальные растягивающие напряжения по формуле

, (21)

где s₀ – нормальное напряжение в крайнем волокне растянутой зоны;

s _i – нормальное напряжение в промежуточном волокне сечения, для которого определяются радиальные растягивающие напряжения;

h_i – расстояние между крайним и рассматриваемым волокнами;

r_i – радиус кривизны линии, проходящей через центр тяжести части эпюры нормальных растягивающих напряжений, заключенной между крайним и рассматриваемым волокнами;

R _р.90 – расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон, принимаемое по п. 7 табл. 3.

4.14. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения следует производить по формуле

, (22)

где М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке l _р;

W _бр – максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке l _p.

Коэффициент j_М для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно-закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях, следует определять по формуле

, (23)

где l _p – расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба – расстояние между этими точками;

b – ширина поперечного сечения;

h – максимальная высота поперечного сечения на участке l _p;

k _ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l _p, определяемый по табл. 2 прил. 4 настоящих норм.

При расчете изгибаемых элементов с линейно меняющейся по длине высотой и постоянной шириной поперечного сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке, или при m < 4 коэффициент j _М по формуле (23) следует умножать на дополнительный коэффициент k _{ж М} . Значения k _{ж М} приведены в табл. 2 прил. 4. При m ³ 4 k _{ж М} = 1.

При подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой кромки элемента на участке l _p коэффициент j _М определенный по формуле (23), следует умножать на коэффициент k _{п М} :

, (24)

где a_p – центральный угол в радианах, определяющий участок l _p элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов a_p = 0);

m – число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки на участке l _p (при m ³ 4 величину следует принимать равной 1).

4.15. Проверку устойчивости плоской формы деформирования изгибаемых элементов постоянного двутаврового или коробчатого поперечного сечений следует производить в тех случаях, когда

l _p ³ 7 b, (25)

где b – ширина сжатого пояса поперечного сечения.

Расчет следует производить по формуле

, (26)

где j – коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба сжатого пояса элемента, определяемый по п. 4.3;

R _с – расчетное сопротивление сжатию;

W _бр – момент сопротивления брутто поперечного сечения; в случае фанерных стенок – приведенный момент сопротивления в плоскости изгиба элемента.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: