Балки на пластинчатых нагелях В.С. Деревягина

Балки на пластинчатых нагелях В.С. Деревягина

Балки на пластинчатых нагелях являются индустриальными конструкциями, составленными из 2-3 брусьев по высоте. Брусья в этих балках соединяются между собой деревянными пластинчатыми нагелями, изготовленными из древесины
твердых пород - дуба или антисептированной березы с влажностью не более 8-10 %. Для постановки нагелей в балках с помощью
электрического цепнодолбежного станка выбираются гнезда размером 58×12 мм. Максимальная глубина врезки нагелей в брус составляет 1/5 высоты сечения бруса. Нагели из отборной древесины изготавливаются на рейсмусовом станке по размерам гнезда. Толщина пластинки δ _пл = 12 мм указана в современных нормах СП 64 как единственная, ранее была также толщина пластиок 16 мм.

Рис. 1 Балка Деревягина из двух брусьев

На рис. 1 все размеры и конструктивные требования указаны в общем виде для пластинок любого размера. В современных нормах они также соблюдены, но приведены только к единственному типу пластинки толщиной 12 мм. Соответственно шаг пластинок S ≥ 110 мм.

Высота сечения каждого из брусьев должна быть не менее 15 см, т.к. глубина врезки для пластинки составляет 3 см и не должна превышать 1/5 высоты сечения бруса.

В средней части балок длиной 0,2 l при проектировании их под равномерно распределенную нагрузку пластинки не устанавливают, т.к. на этом участке погонные сдвигающие усилия малы, и пластинки работать не будут, а только ослабят сечения на участке с максимальными моментами.

Балкам на податливых связях по современным нормам предписывается придавать строительный подъем путем выгиба элементов до постановки связей на величину, в полтора раза большую по сравнению с прогибом составной балки под расчетной нагрузкой. Ослабление сечения балки гнездами для нагелей в расчетах не учитывается.

Расчет

Балки рассчитываются как составные с учетом податливости связей. В балках Деревягина такими податливыми связями являются пластинчатые нагели. Податливостью называется способность связей при деформации конструкций давать возможность соединяемым элементам сдвинуться относительно друг друга. Связи в швах составного элемента при поперечном изгибе обычно расставляются равномерно по длине балки, что часто не соответствует действительной эпюре сдвигающих усилий (рис. 2).

При равномерно распределенной нагрузке по пролету балки теоретическая эпюра сдвигающих усилий является треугольником АА'О (при абсолютно жестких связях). Действительная эпюра сдвигающих усилий с учетом податливости связей представлена в виде косинусоиды АЕО, по площади равной треугольнику АА'О.

Рис. 2 К расчету числа пластинок в рабочем шве

 

Чтобы избежать перегрузки крайних связей, необходимое количество пластинчатых нагелей надо определять из площади объемлющего косинусоиду прямоугольника АЕДО, которая в π/2 (1,57 раза) больше площади косинусоиды АЕО. Интегрируя известную формулу Журавского для погонных сдвигающих сил Т = b τ, получим формулу для определения требуемого количества нагелей в каждом шве балки на длине от опоры до места максимального изгибающего момента (при равномерно распределенной нагрузке):

Для равнопрочной на смятие и изгиб пластинки произвольной толщины с отношением размеров l _пл = 4,5 δ _пл, расчетная несущая способность Т _пл вычисляется по формуле

Т _пл = 0,95 b _пл δ _пл m _длП m _i [см; кН]

Расчетная несущая способность (в кН) стандартного дубового или березового пластинчатого нагеля толщиной 1,2 см в соединениях элементов из сосны и ели по формуле (73) СП 64.13330.2017 с подстановкой δ _пл = 1,2 см

Т _пл = 1,15 b _пл m _длП m _i

(в формуле норм с изм. № 1 и 2 вместо 1,15 в СП написано 1,5).

 

СТЕРЖНЯХ

Балка на наклонно вклеенных стержнях из 2-х брусьев

Брусчатые и клееные деревянные составные балки следует сплачивать не более чем из трех брусьев с помощью МЗП или наклонно вклеенных стержней. Составные балки из досок следует сплачивать с помощью гвоздей, шурупов, МЗП и др.

В составных балках на наклонно вклеенных стержнях последние должны устанавливаться так, что бы в них возникали растягивающие усилия. Стержни следует вклеивать под углом α _с, равным 25°-50° к плоскости сплачивания.

Составным балкам на податливых связях следует придавать строительный подъем путем выгиба элементов до постановки связей. Величину строительного подъема (без учета последующего распрямления балки) следует принимать увеличенной в полтора раза, по сравнению с прогибом составной балки под расчетной нагрузкой.

Балки композитного сечения

Балки композитного сечения являются составными и включают деревянные ребра с вклеенными анкерами и монолитную железобетонную плиту. Могут применяться в виде пролетных строений мостов, чаще, пешеходных, в т.ч. над автодорогами и железнодорожными путями.

Общий вид композитной балки

Опорная зона балки

 

Расстояния в направлении поперек волокон следует принимать:

S ₂ ≥ 3 d - между осями анкеров;

S ₃ ≥ 2 d, но не менее 30 мм - от оси анкера до кромки.

Балки на пластинчатых нагелях В.С. Деревягина

Балки на пластинчатых нагелях являются индустриальными конструкциями, составленными из 2-3 брусьев по высоте. Брусья в этих балках соединяются между собой деревянными пластинчатыми нагелями, изготовленными из древесины
твердых пород - дуба или антисептированной березы с влажностью не более 8-10 %. Для постановки нагелей в балках с помощью
электрического цепнодолбежного станка выбираются гнезда размером 58×12 мм. Максимальная глубина врезки нагелей в брус составляет 1/5 высоты сечения бруса. Нагели из отборной древесины изготавливаются на рейсмусовом станке по размерам гнезда. Толщина пластинки δ _пл = 12 мм указана в современных нормах СП 64 как единственная, ранее была также толщина пластиок 16 мм.

Рис. 1 Балка Деревягина из двух брусьев

На рис. 1 все размеры и конструктивные требования указаны в общем виде для пластинок любого размера. В современных нормах они также соблюдены, но приведены только к единственному типу пластинки толщиной 12 мм. Соответственно шаг пластинок S ≥ 110 мм.

Высота сечения каждого из брусьев должна быть не менее 15 см, т.к. глубина врезки для пластинки составляет 3 см и не должна превышать 1/5 высоты сечения бруса.

В средней части балок длиной 0,2 l при проектировании их под равномерно распределенную нагрузку пластинки не устанавливают, т.к. на этом участке погонные сдвигающие усилия малы, и пластинки работать не будут, а только ослабят сечения на участке с максимальными моментами.

Балкам на податливых связях по современным нормам предписывается придавать строительный подъем путем выгиба элементов до постановки связей на величину, в полтора раза большую по сравнению с прогибом составной балки под расчетной нагрузкой. Ослабление сечения балки гнездами для нагелей в расчетах не учитывается.

Расчет

Балки рассчитываются как составные с учетом податливости связей. В балках Деревягина такими податливыми связями являются пластинчатые нагели. Податливостью называется способность связей при деформации конструкций давать возможность соединяемым элементам сдвинуться относительно друг друга. Связи в швах составного элемента при поперечном изгибе обычно расставляются равномерно по длине балки, что часто не соответствует действительной эпюре сдвигающих усилий (рис. 2).

При равномерно распределенной нагрузке по пролету балки теоретическая эпюра сдвигающих усилий является треугольником АА'О (при абсолютно жестких связях). Действительная эпюра сдвигающих усилий с учетом податливости связей представлена в виде косинусоиды АЕО, по площади равной треугольнику АА'О.

Рис. 2 К расчету числа пластинок в рабочем шве

 

Чтобы избежать перегрузки крайних связей, необходимое количество пластинчатых нагелей надо определять из площади объемлющего косинусоиду прямоугольника АЕДО, которая в π/2 (1,57 раза) больше площади косинусоиды АЕО. Интегрируя известную формулу Журавского для погонных сдвигающих сил Т = b τ, получим формулу для определения требуемого количества нагелей в каждом шве балки на длине от опоры до места максимального изгибающего момента (при равномерно распределенной нагрузке):

Для равнопрочной на смятие и изгиб пластинки произвольной толщины с отношением размеров l _пл = 4,5 δ _пл, расчетная несущая способность Т _пл вычисляется по формуле

Т _пл = 0,95 b _пл δ _пл m _длП m _i [см; кН]

Расчетная несущая способность (в кН) стандартного дубового или березового пластинчатого нагеля толщиной 1,2 см в соединениях элементов из сосны и ели по формуле (73) СП 64.13330.2017 с подстановкой δ _пл = 1,2 см

Т _пл = 1,15 b _пл m _длП m _i

(в формуле норм с изм. № 1 и 2 вместо 1,15 в СП написано 1,5).