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 Yп/Yц (при 2-х брусьях Yп/Yц =0,25), , - коэффициент, учитывающий влияние податливости связей на несущую способность балки, изменяется от 1 до Wп/Wц (при 2-х брусьях Wп/Wц =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 (ТС), 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=9δпл, lпл=4,5δпл,
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 FНТ (нетто), Fрасч, - 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 (δс) 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.