ЛЕКЦИЯ Клеевые соединения

Клеевые соединения - Основной вид соединений при заводском изготовлении конструкций. При обеспечении прочности клеевого шва не менее прочности древесины: соединение неподатливое – клееные элементы рассчитываются как элементы цельного сечения. Соединение на «ус» Горизонтальный зубчатый шип Вертикальный зубчатый шип

Клеевые соединения: а поперечные стыки; б,в продольные стыки; г угловой стык; 1 стык по пластям; 2 стык по кромкам; 3 по пласти и кромке; 4 вертикальный зубчатый шип; 5 горизонтальный зубчатый шип; 6 стык фанеры на «ус»; 7 угловой зубчатый шип. 7

Клеевые соединения используются: а) для стыкования отдельных слоев клееного пакета по длине на зубчатом шипе; б) для образования сплошного сечения, сплачивая слои по высоте и ширине сечения; в) для стыкования клееных пакетов, сопрягаемых под углом, на зубчатый шип по всей высоте сечения.

Толщину склеиваемых слоев следует принимать не более 33…34 мм. В прямолинейных элементах допускается толщина слоя до 42 мм при условии устройства в них пропилов. сл

Величина внутреннего угла между осями сопрягаемых под углом элементов должна быть не менее 104

Применение соединения на «ус» допускается для фанеры вдоль волокон наружных шпонов (слоев)

Формирование клееного пакета:

Достоинства: Возможно рациональное размещение по высоте поперечного сечения пиломатериала различного качества (в соответствии с напряженным состоянием). Применение мелкоразмерного материала позволяет создавать конструкции больших пролетов, различного очертания по пролету и различных форм сечения. Снижается влияние пороков из-за их дробного расположения по сечению. Снижаются внутренние усушечные напряжения и растрескивание элементов сводится к минимуму. Клеевые соединения рассматриваются как неподатливые – рассчитываются как элементы цельного сечения.

4.5. Соединения на вклеенных стержнях Область применения вклеенных стержней: в узловых соединениях для сплачивания и наращивания элементов, для ремонта и усиления, для армирования. Используют очищенную от ржавчины и обезжиренную стальную арматуру периодического профиля классов А300…А400 диаметром 14…25 мм. Допускается использовать арматуру А240 со сплошной нарезкой резьбы по длине вклеивания. Вклеиваются в прямоугольные или круглые пазы составом на основе эпоксидной смолы ЭД20 с наполнителем молотым песком (маршалитом). Предпочтительно наклонное расположение стержней. Продольное вклеивание необходимо сочетать с поперечным расположением стержней. Допускается применять в условиях эксплуатации А1, А2, Б1, Б2. Стержни могут располагаться: вдоль волоконпоперек волоконпод углом к волокнам

используются: а) как связи в составных элементах б) для повышения прочности на сдвиг клееной балки

в) для анкеровки закладных деталей г) в опорных узлах конструкций д) в коньковых узлах конструкций

е) в симметричных жестких стыках сжатых, растянутых, изгибаемых элементов

ж) в растянутых стыках

з) в сжатых стыках с полимербетоном и) в несимметричных узлах полигональных элементов (карнизные узлы трехшарнирных рам)

к) для защемления стоек в фундаменте

Правила расчета и конструирования соединений на вклеенных стержнях приведены в пунктах: 7.30 – 7.52 СП «Деревянные конструкции» Рассматривают 3 расчетных случая: 1 – соединения на стержнях, вклеенных вдоль волокон древесины; 2 – соединения на стержнях, вклеенных под углом к волокнам; 3 - соединения на вклеенных стальных нагелях.

Расчетная несущая способность вклеиваемого стержня на выдергивание или продавливание вдоль и поперек волокон в соединениях из сосны и ели где: n – количество стержней; R – расчетное сопротивление древесины выдергиванию вклеенного стержня, принимается равным 4,5 МПа. d 1 – диаметр отверстия, м; L – длина заделываемой части, м; d – диаметр вклеиваемого стержня, м; k с – коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений сдвига, k с =0,6; m d – коэффициент, учитывающий зависимость расчетного сопротивления от диаметра стержня. m d = 1,12 – 10d. Требуемая площадь стержней

Общие указания по конструированию: влажность древесины 12 %; диаметр отверстий на 5 мм больше диаметра стержней; Расстояние между осями стержней, вклеенных вдоль волокон, не менее: S 2 = 3d; до наружных граней S 3 = 2d. Расстояние между осями вклеенных нагелей, не менее: S 1 = 8d; S 2 = 3d; от кромки элемента не менее S 3 = 3d

Для увеличения длины или сечения деревянные конструкции выполняют составными. Отдельные брусья или доски соединяют с помощью связей, которые могут быть: жесткими (клеевые соединения, обеспечивающие монолитность сечения) или податливыми. Податливость – способность связей при деформации конструкций давать возможность соединяемым элементам сдвинуться относительно друг друга Учет податливости связей при расчете составных элементов ДК

Податливость связей ухудшает работу составного элемента: уменьшается несущая способность; увеличивается деформативность; изменяется характер распределения сдвигающих усилий по длине элемента. При проектировании учитывается податливость связей – в СП приведены расчетные формулы, дающие приближенное решение.

Учет податливости связей при поперечном изгибе Для учета податливости вводятся коэффициенты к геометрическим характеристикам сечения: k w – учитывает снижение прочности, вводится к моменту сопротивления сечения W; k ж - учитывает увеличение деформативности, вводится к моменту инерции сечения I. L q Эп.Q Эп. T L/2

Балка цельного сечения I ц = bh 3 /12 W ц = bh 2 /6 На податливых связях I п = k жbh3/12 (k ж =0,45…0,8) W п = k wbh 2 /6 (k w =0,7…0,9) Составная без связей I o = 2b(h/2)3/12=0,25bh3/12 W о =0,25bh 2 /6 I ц > I п > I o W ц > W п > W o f ц < f п < f o

В составной балке на податливых связях значение полного сдвигающего усилия остается постоянным (как в цельной балке). L q Эп.Q Эп. T L/2 T L/2 =L/2 =L/2

Но из-за податливости связей изменится характер распределения сдвигающих усилий по длине балки. В результате эпюра Q из треугольной превратится в криволинейную, близкую к синусоиде. Эп.Q L

Связи размещаются по длине балки равномерно. Расстояние между связями должно обеспечить прочность на скалывание. Количество связей на участке с эпюрой Q одного знака должно быть достаточно для восприятия полного сдвигающего усилия T = M max S / I Эп.Q L T с =T 1с ·n с Т с – несущая способность соединения; Т 1с – несущая способность одной связи n с – количество связей, n с = Т с /Т 1с.

Связи, поставленные около опор не должны быть перегружены n c = 1,5T / T 1 с T 1с – несущая способность одной связи. Эп.Q L T с =T 1с ·n с n c = 1,5M max S / IT 1с ;W=W·k w ;I=I·k ж Элементы составного сечения на податливых связях при поперечном изгибе:

Учет податливости связей при продольном изгибе При потере устойчивости центрально-сжатым элементом (продольный изгиб) возможные сдвиги в швах значительно меньше, чем при поперечном изгибе. Как и в изгибаемых элементах, учет податливости связей сведен к расчету элементов цельного сечения с введение коэффициента, учитывающего податливость связей Этот коэффициент всегда больше единицы и вводится к гибкости (увеличивает расчетную гибкость элемента). k с – получен по опытным данным, значения приведены в табл.15 СП «Деревянные конструкции».

n ш – расчетное количество швов в элементе по которым суммируется взаимный сдвиг; n с – расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м длины элемента. L 0 – расстояние между связями Различают: а) стержни с короткими прокладками; б) стержни-пакеты. Связи в швах расставляют равномерно.

Гибкость составных элементов на податливых связях определяют по формуле в соответствии с рекомендациями п.п.6.6, СП «Деревянные конструкции», в этой формуле: - гибкость всего элемента относительно оси Y; - гибкость отдельной ветви относительно собственной оси 1-1. При проверке устойчивости составного элемента на податливых связях:

Учет податливости связей в сжато-изгибаемых элементах Метод расчета остается таким же – вводятся коэффициенты снижающие жесткость элемента. Но в сжато-изогнутых элементах возникает сложное напряженно-деформированное состояние (сжатие и изгиб). Податливость связей учитывается дважды: 1) от изгиба (как при поперечном изгибе) введением коэффициентов: k w к моменту сопротивления W k ж к моменту инерции I ; 2) вычислением коэффициента ξ с учетом приведенной гибкости элемента: Прогиб составного сжато-изогнутого элемента увеличивается делением на коэффициент ξ.