Таблиця 9. 6 - характеристична міцність при вдавлюванні при використанні болтів, цвяхів (діаметром > 8 мм) або нагелів

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 30 из 40Следующая ⇒

Умови

f_h,k, Н/мм²

Для деревини та LVL:

- навантажування вздовж волокон (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.32)

-навантажування під кутом до волокон (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.31)

,        (9.26)

,(9.30)

Для з'єднання плити з деревиною, навантажених під будь-яким кутом до поверхні, якщо матеріал плити - клеєна фанера, то характеристична міцність при вдавлюванні в матеріалі плити буде дорівнювати:

(ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.36):

,        (9.31)

Для з’єднань плити з деревиною, навантажених під будь-яким кутом до поверхні, якщо матеріал плити - ДСП або OSB, то характеристична міцність при вдавлюванні в матеріалі плити буде дорівнювати:

(ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.37):

.                       (9.32)

Примітка. Тут d – діаметр кріпильного елемента; ρ_k – характеристична густина прийнятого матеріалу; t – товщина матеріалу плити; α – кут додатку сили до кріпильних елементів по відношенню до волокон; k₉₀ = (1.35 + 0,015d) – для м’яких (хвойних) порід, (1,3 + 0,015d) – для LVL и (0,9 + 0,015d) – для твердих порід деревини.

9.5.4.12 У з'єднанні елементи ділити на елемент 1 і елемент 2, як показано в таблицях 9.1 і 9.2, а їх товщини позначати відповідно, як t₁ і t₂.

Для з'єднань на цвяхах:

t₁ – це: - товщина матеріалу з основною частиною цвяха, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - мінімальне значення з товщини матеріалу з основною частиною цвяха і величини забитої частини цвяха в разі двохзрізного з'єднання.

t₂ – це: - величина забитої частини цвяха, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - товщина центрального елемента в разі двохзрізного з'єднання.

За «товщину матеріалу основної частини цвяха» слід приймати товщину елемента, що включає капелюшок цвяха, а за «величину забитої частини цвяха» - відстань, на яку загострений кінець цвяха входить в елемент.

Для з'єднань на скобах: t₁ і t₂ приймаються відповідно до рис. 9.5;

Рисунок 9.5 - Розміри скоби

Для з'єднань на болтах: t₁ – товщина матеріалу основної частини болта, якщо з'єднання з однією площиною зсуву або двома площинами зсуву (припускаючи з'єднання симетричним); t₂ – товщина елемента, в який закручений болт, якщо з'єднання з однією площиною зсуву або товщина центрального елемента - у разі двохзрізного з'єднання.

Для з'єднань з нагелями: t₁ – це: - довжина нагеля в елементі 1, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - мінімальна довжина нагеля в зовнішніх елементах - у разі двохзрізного з'єднання.

t₂ – це: - довжина нагеля в елементі 2, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - товщина центрального елемента - у разі двохзрізного з'єднання.

Для з'єднань на шурупах:

- при визначенні t₁ і t₂ застосовуються правила як для цвяхів.

9.5.4.13 У виразах (таблиць 9.1 та 9.2) з визначення характеристичних значень несучої здатності, крім згину з'єднувального елемента і вдавлення (зминання) деревини, враховуються ефекти тертя і висмикування кріпильного елемента, що виникають при його згині. У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, для врахування ефекту тертя, що виникає між контактуючими поверхнями з'єднувальних елементів, використовується відношення характеристичної міцності елемента 2 при вдавлюванні (f_h,2,k) до характеристичної міцності елемента 1 при вдавлюванні (f_h,1,k), тобто

 .                                                                (9.33)

При впливі на кріпильний елемент з'єднання зусилля зсуву, він буде відчувати і розтяг (висмикування). У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 для обліку ефекту висмикування кріпильного елемента, у виразах з визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента, введено додатковий доданок F_ax,Rk/4, де F_ax,Rk – характеристична осьова несуча здатність кріпильного елемента при висмикуванні. Визначення F_ax,Rk для цвяхів і скоб наведено в п. 8.3.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1; для болтів - у п. 8.5.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1; для шурупів - у п. 8.7.2 EN 1995 - 1-1.

При визначенні характеристичних значень F_ax,Rk з'єднувальних елементів повинні дотримуватися такі вимоги по анкеруванню:

а) для гладких цвяхів, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця в деревині, не повинна бути менше 8d. При довжині анкерування цвяха 8d, значення несучої здатності при висмикуванні цвяха приймається рівною нулю. Якщо довжина анкерування цвяха з боку загостреної частини менше або дорівнює 12d, то використовується повне характеристичне значення міцності при його висмикуванні, яке визначається з виразу (8.25) в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1. Якщо довжина анкерування становить від 8d до 12d, то несуча здатність цвяха при висмикуванні повинна множитися на (t_pen/4d – 2), де t_pen – довжина анкерування цвяха з боку загостреного кінця.

б) для інших типів цвяхів, які наведені в EN 14592, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця, не повинна бути менше 6d. При довжині анкерування цвяха 6d, значення несучої здатності при його висмикуванні приймається рівним нулю. У разі, коли довжина анкерування цвяха з боку загостреного кінця менше або дорівнює 8d, в розрахунках приймається повне характеристичне значення несучої здатності цвяха при висмикуванні, а якщо довжина анкерування знаходиться в інтервалі від 6d до 8d, то несуча здатність при висмикуванні повинна множитися на (t_pen/2d – 3);

в) для цвяхів, забитих у торці дерев'яних елементів, повинні застосовуватися вимоги, наведені в п. 8.3.1.2 (4) ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1;

г) для скоб, мінімальна довжина анкерування t₂ з боку загостреного кінця, повинна бути менше або дорівнювати 14d, де d - діаметр скоби (рис. 9.5);

 д) для гвинтів, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця різьбової частини, повинна становити 6 зовнішніх діаметрів гвинта, вимірюваних на різьбовій частині.

9.5.4.14 Наведені в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 і в таблицях 9.1 і 9.2 вирази за визначенням значень характеристичної несучої здатності справедливі тільки в тому випадку, коли виключена поява розколювання або зсуву в деревині, що призводять до крихкого характеру руйнування з'єднання. Для виконання даної умови повинні бути дотримані всі вимоги щодо розміщення кріпильних елементів нагельного типу, що стосуються дотримання мінімальних відстаней від кромки і торця до осі з'єднувального елемента і кроку між осями кріпильних елементів (рис. 9.6). Мінімальні відстані для з'єднань з використанням цвяхів, скоб, нагелів і шурупів наведені в таблицях 9.7 і 9.8.

При використанні в з'єднаннях цвяхів діаметром більше 6мм і гвинтів з гладкою частиною (неповним різьбленням) діаметром більше 6мм, для їх установки повинно виконуватися попереднє свердління отворів. Вимоги для таких кріпильних елементів наведені в розділі 10 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1.

Попереднє свердління отворів також слід виконувати в щільній деревині:

– для цвяхів, що забиваються в деревину з характеристичною густиною понад 500 кг/м³; – для всіх шурупів, які встановлюються в твердих породах деревини.

а)

б)

в)

-90° £ a £ 90°

г)

90° < a < 270°

д)

0° £ a £ 180°

е)

180° £ a £ 360°

а) і б) - величина кроку вздовж і впоперек волокон відповідно при рядовому і шаховому розташуванні кріпильних елементів, б) і г) - відстань від осі кріпильного елемента до торця елемента відповідно навантаженого і ненавантаженого; д) і е) - відстань від осі кріпильного елемента до кромки елемента відповідно навантаженої і ненавантаженої

Рисунок 9.6 - Розстановка з'єднувальних елементів нагельного типу

Окрім вимог, наведених в таблиці 9.7, для вузлів з цвяхами або скобами повинні дотримуватися такі додаткові вимоги ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1:

а) для поперечно навантажених цвяхів згідно з п. 8.3.1.1 (2) у деревині виконується попереднє свердління отворів якщо: - характеристична густина > 500 кг/м³; - діаметр цвяха перевищує 6d.

- для з'єднання «деревина-деревина» на цвяхах, згідно з п. 8.3.1.1 (6), сполучаються елементи повинні попередньо свердлитися, якщо товщина дерев'яних елементів менше, ніж t, яка визначається з виразу

,                                              (9.34)

де t – товщина дерев'яного елемента, в якому виконується попереднє свердління отворів, мм; ρ_k  - характеристична густина деревини, кг/м³; d – діаметр цвяха (мм).

Таблиця 9.7 - Мінімальні величини кроку або відстані до торця або кромки при використанні цвяхів або скоб діаметром d для з'єднань «деревина-деревина» *

Мінімальна величина кроку або відстані

Величина кроку або відстані і α **

Цвяхи

Скоби (рис. 9.5 і нижче)

З попередньо просвердленими отворами

З попередньо просвердленими отворами d > 6мм і/або ρ_k>500 кг/м³

r_k£ 420 кг/м³

420 кг/м³<r_k£500 кг/м³

Крок вздовж волокон – a₁

0° £a£ 360°

d < 5 мм; (5+5|cosa|)d

d ³5 мм; (5+7|cosa|)d

(7+8|cosa|)d

(4+|cosa|)d

для q³30° ; (10+5|cosa|)d

для q<30° ; (15+5|cosa|)d

Крок поперек волокон– a₂

0° £a£ 360°

5d

7d

(4+|sina|)d

15d

Відстань до навантаженого торця a_3,t

-90° £a£ 90°

(10+5|cosa|)d

(15+5|cosa|)d

(7+5|cosa|)d

(15+5|cosa|)d

Відстань до ненавантаженого торця a_3,с

-90° £a£ 270°

10d

15d

7d

15d

Відстань до навантаженої кромки a_4,t

0° £a£ 180°

d< 5 мм; (5+2sina)d

d³5 мм; (5+5sina)d

d< 5 мм; (7+2sina)d

d³5 мм; (7+5sina)d

d< 5 мм; (3+2sina)d

d³5 мм; (3+4sina)d

(15+5|sina|)d

Відстань до незавантаженої кромки a_4,с

180° £a£ 380°

5d

7d

3d

10d

* На підставі таблиць 8.2 и 8.3 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

** α – кут між напрямком прикладається зусилля до цвяха і волокнами

б) для з'єднання на цвяхах «плита-деревина», згідно з п. 8.3.1.3 (1), мінімальні величини кроку для всіх з'єднань на цвяхах «плита-деревина» рівні наведеним в таблиці 9.7, помноженим на 0,85. Відстані до торця / кромки залишаються незмінними, якщо в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 не визначено інше.

Згідно з п. 8.3.1.3 (2), мінімальні відстані до торця і кромки в елементах з клеєної деревини має прийматися 3d на ненавантаженому торці (кромці) і (3 + 4 sinα)d – на навантаженому торці (кромці).

в) для з'єднання на цвяхах «сталь-деревина», згідно з п. 8.4.1.4 (1) мінімальні величини кроку дорівнюють наведеним в таблиці 9.7, помноженим на 0,7. Мінімальні відстані до торця і кромки залишаються незмінними.

Величина кроку і відстані до торця і кромки для з’єднань з болтами і / або нагелями наведені в таблиці 9.8.

Таблиця 9.8 - Мінімальні величини кроку або відстані до торця або кромки при використанні болтів і / або нагелів для з'єднань «деревина-деревина», «плита-деревина» і «сталь-деревина» *

Величина кроку або відстані (див. рис. 9.4)і α**

Мінімальна величина кроку або відстані

Болти

Нагелі

Крок вздовж волокон – a₁

0° £a£ 360°

(4+|cosa|)d

(3+2|cosa|)d

Крок поперек волокон – a₂

0° £a£ 360°

4d

3d

Відстань до навантаженого торця a_3,t

-90° £a£ 90°

max (7d; 80 мм)

max (7d; 80 мм)

Відстань до ненавантаженого торця a_3,с

90° £a< 150°

150° £a< 210°

210° £a£ 270°

max[(1+6sina)d; 4d]

4d

max[(1+6sina)d; 4d]

max[(a_3,t|sina|)d; 3d]

3d

max[(a_3,t|sina|)d; 3d]

Відстань до навантаженої кромки a_4,t

0° £a£ 180°

max[(2+2sina)d; 3d]

max[(2+2sina)d; 3d]

Відстань до незавантаженого кінця a_4,с

180° £a£ 360°

3d

3d

* На підставі Таблиць 8.4 и 8.5 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

** α – кут між напрямком прикладається зусилля до болта і волокнами.

Величина кроку і відстані до торця і кромки для з’єднань з гвинтами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, п. 8.7.1) приймаються наступними:

– Для гвинтів з гладкою частиною з діаметром більше 6мм слід застосовувати правила як для болтів.

– Для гвинтів з гладкою частиною і діаметром £ 6мм слід застосовувати правила як для болтів.

Тут d – діаметр гладкої частини гвинта.

9.5.4.15 Якщо з'єднання «сталь-деревина» розташоване біля торця дерев'яного елемента і працює на розтяг вздовж волокон, то при визначенні характеристичних значень несучої здатності, слід керуватися п. 8.2.3 (5) і Додатком А до ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 тільки в тому випадку:

- Якщо в ряду 10 або більше металевих кріпильних елементів нагельного типу d ≤ 6мм, розташованих вздовж волокон;

 - Якщо в ряду 5 або більше металевих кріпильних елементів нагельного типу d > 6мм, розташованих вздовж волокон

9.5.4.16 Якщо з'єднання схильне до дії сили, що розтягує, спрямованої під кутом до волокон (рис. 9.7), то повинна бути виконана перевірка міцності від її складової (F_Edsina), яка викликає розтяг поперек волокон, виходячи з умови

 ,                                                        (9.35)

,                                                (9.36)

де F_90,Rd – розрахункова несуча здатність при розколюванні деревини поперек волокон, що визначається з виразу

,                                                (9.37)

F_v,Ed,1 and F_v,Ed,2 – розрахункові зусилля зсуву в кожному елементі з'єднання (рис. 9.7).

Рисунок 9.7 - Елемент під дією розтягу під кутом до волокон

9.5.4.17 Для вузлів дерев'яних ферм, елементи яких виготовлені з м'яких (хвойних) порід деревини, характеристична несуча здатність при розколюванні елемента А чи елементів (рис. 9.8), буде визначатись:

,                                    (9.38)

де w – поправочний коефіцієнт, який для металевої штампованої пластини (МЗП) визначається , а для всіх інших кріпильних елементів w =1; F_90,Rk – характеристична несуча здатність при розколюванні, Н; h_e – відстань від найвіддаленішого кріпильного елемента або торця металевої штампованої пластини до навантаженої кромки, мм; h – висота елемента, мм; b – товщина елемента, мм; w_pl – ширина металевої штампованої пластини вздовж волокон, мм.

а)

б)

в)

а) - з'єднання нагельного типу, б) - з'єднання з металевою штампованою пластиною (МЗП), в) - розташування елементів

Рисунок 9.8 - Вузли ферм

9.5.4.18 Несуча здатність з'єднання залежить від кількості кріпильних елементів у з'єднанні. У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 число кріпильних елементів, що розташовуються вздовж лінії паралельної напрямку волокон (рис. 9.9), називають рядом кріпильних елементів вздовж волокон.

а)

б)

в)

а) і б) - лінії кріпильних елементів; в) - ряди з одиночних цвяхів

Рисунок 9.9 - Ряди кріпильних елементів

Згідно ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, наведена характеристична несуча здатність кріпильних елементів вздовж волокон F_v,ef,Rk, визначається з виразу

,                                                  (9.39)

де F_v,ef,Rk – наведена характеристична несуча здатність в поперечному напрямку в площині зсуву одного ряду кріпильних елементів, розташованих вздовж волокон; n_ef – розрахункова кількість кріпильних елементів в площині зсуву в ряду вздовж волокон; F_v,Rk - характеристична несуча здатність в поперечному напрямку в площині зсуву кріпильних елементів одного типу.

9.5.4.19 Розрахункова кількість кріпильних елементів n_ef в з'єднанні залежить від типу кріпильних елементів і напрямку дії навантаження по відношенню до волокон, яке визначається:

- для з'єднань на цвяхах:

а) навантажених вздовж волокон.

Якщо цвяхи зміщені в ряду менш ніж на величину діаметра цвяха в напрямку поперек волокон (рис. 9.9 в), то вони всі є частиною ряду, а якщо вони зміщені більш ніж на величину діаметра цвяха в напрямку поперек волокон, то це приймається за два окремих ряда.

Для цвяхів у ряді, навантаженому в з'єднанні вздовж волокон:

- при використанні окремих цвяхів з однією або двома площинами зсуву

,                                                         (9.40)

- при використанні, коли цвяхи заходять один за одного

,                                                          (9.41)

тут n_ef – розрахункова кількість цвяхів в ряду вздовж волокон; n – кількість цвяхів в ряду вздовж волокон (для одиночних цвяхів); n_p – кількість цвяхів, що заходять один за одного в ряду вздовж волокон (зауважимо, що такий цвях внапусток складається з двох цвяхів); k_ef – показник, що залежить від кроку цвяхів та попереднього свердління. Значення даного коефіцієнту наведені в таблиці 9.9.

Таблица 9.9 – Значення показників k_ef для виразів (9.40) і (9.41)*

Крок **

k_ef

З попереднім свердлінням

Без попереднього свердління

a₁= 14d

a₁= 12d

a₁= 10d

a₁= 9d

a₁= 8d

a₁= 7d

a₁= 5d

1,0

0,925

0,85

0,8

0,75

0,7

0,5

1,0

0,925

0,85

0,8

0,75

0,7

-

* На основі таблиці 8.1 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

** Лінійна інтерполяція величини k_ef допускається для кроку між зазначеними значеннями; крок a₁ – як показано на рис. 9.9в.

б) навантажених поперек волокон.

Якщо цвяхи навантажені поперек волокон в однозрізному або двозрізному з'єднаннях (рис. 9.9 б), то розрахункова кількість цвяхів n_ef в кожному ряді, має прийматися рівною фактичній кількості цвяхів n при використанні одиночних цвяхів, або кількістю цвяхів внапусток, як було визначено у виразі (9.41). При такому навантаженні з'єднання, його несуча здатність буде дорівнювати меншій з величин несучої здатності розколювання елемента (-ів), під дією розтягуючого зусилля, і несучої здатності з'єднання, що обчислюється шляхом підсумовування несучої здатності кріпильних елементів.

с) навантажених під кутом до волокон.

Якщо цвяхи, в однозрізному або двозрізному з'єднанні, поперечно навантажені зусиллям, яке діє під кутом до волокон, то повинні обчислюватися складові зусилля вздовж і впоперек волокон: (1) складова розрахункового зусилля, що діє вздовж волокон, не повинна перевищувати несучої здатності, визначеної з розрахункового числа цвяхів в ряду; (2) складова розрахункового зусилля, що діє поперек волокон, не повинна перевищувати несучої здатності.

– для з'єднань на скобах:

Для з'єднань з використанням скоб, n приймається рівним подвоєній кількості скоб в ряду вздовж волокон. Якщо кут θ між верхньою частиною скоби і напрямком волокон деревини більше 30º, то слід користуватися виразом (9.40).

Якщо кут θ менше 30º, то слід користуватися виразом (9.40), але несуча здатність у поперечному напрямку повинна множитися на коефіцієнт 0,7.

Для кількох скоб в ряду, n_ef визначається як для цвяхів.

- для з'єднань на болтах і нагелях:

а) навантажених вздовж волокон.

Оскільки болти / нагелі жорсткіше, ніж цвяхи або скоби, то для з’єднань з однією або двома площинами зсуву, зниження несучої здатності ряду вздовж волокон, менше. Розрахункова кількість болтів / нагелів, в цьому випадку, слід визначати з виразу

,                                                      (9.42)

де n_ef – розрахункова кількість болтів або нагелів в ряду вздовж волокон; a₁ – крок болтів / нагелів вздовж волокон; d – діаметр болта / нагеля; n – кількість болтів / нагелів в ряду.

б) навантажених поперек волокон.

При навантаженні поперек волокон у з'єднаннях з однією або двома площинами зрізу, зниження несучої здатності не спостерігається, тоді коли

                                                    (9.43)

с) навантажених під кутом до волокон.

Несуча здатність вздовж волокон або поперек волокон повинна визначатися таким же чином, як для цвяхів, у відповідності з вимогами пункту п. 9.5.4) цих норм. Для кутів 0º <α <90º n_ef може визначатися лінійною інтерполяцією.

– для з'єднань на гвинтах:

Якщо діаметр гвинта гладкої частини дорівнює 6мм або менше, то при визначенні n_ef слід застосовувати правила як для цвяхів, а якщо більше 6мм - правила як для болтів.

9.5.4.19 Якщо з'єднання схильне до дії короткочасних знакозмінних зусиль, то характеристична несуча здатність не буде змінюватися.

Якщо з'єднання схильне до дії знакозмінних зусиль, викликаних дією тривалих і середньострокових навантажень, то характеристична несуча здатність з'єднання буде знижуватися. У цьому випадку, якщо розрахункове зусилля в з'єднанні змінює знак від розтягування на стиск, то з'єднання повинно розраховуватися на наступні зусилля

N_t,Ed= (F_t,Ed + 0,5 F_c,Ed),                                      (9.44)

N_c,Ed= (F_c,Ed + 0,5 F_t,Ed),                                      (9.45)

де F_t,Ed –розтягуюче зусилля;   F_c,Ed –стискуюче зусилля; N_t,Ed– розрахункове розтягуюче зусилля; N_c,Ed – розрахункове стискуюче зусилля.

9.5.4.20 Розрахункове значення несучої здатності поперечно навантаженого з'єднання з металевими нагелями визначається в припущенні, що в з'єднанні, розрахункова несуча здатність при зсуві кріпильних елементів, буде завжди перевищувати розрахункову несучу здатність, яка визначається з виразів несучої здатності деревини / плити для відповідних типів кріпильних елементів. Якщо необхідно визначати несучу здатність при зрізі кріпильного елемента, то вона повинна визначатися відповідно до вимог EN 1993-1-1.

9.5.4.21 Розрахункове значення несучої здатності поперечно навантаженого з'єднання з металевими нагелями при дії зусиль вздовж волокон, визначається з виразу

,                                                   (9.46)

де k_mod – поправочний коефіцієнт, що приймається з таблиці 3.1 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1. Якщо з'єднання включає два дерев'яних елемента, то значення k_mod,1 и k_mod,2 повинні визначатися як ; γ_M – коефіцієнт надійності за матеріалом для з’єднань, що приймається з таблиці 2.3 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1.

F_v,Rk – характеристична несуча здатність кріпильного елемента в площині зсуву при поперечному навантаженні, тобто найменше значення, отримане з відповідних виразів, наведених в таблицях 9.1 і 9.2.

Для з'єднання, що складається з r_pl рядів поперечно навантажених кріпильних елементів, розташованих вздовж волокон, кожен з яких включає n кріпильних елементів однакового розміру з однаковими відстанями, при розрахунковій міцності кожного елемента в площині зсуву F_v,Rd, розрахункова несуча здатність з'єднання вздовж волокон F_v,ef,Rd буде рівна:

,                                             (9.47)

де n_ef – розрахункова кількість кріпильних елементів у кожному ряду з'єднання вздовж волокон; n_sp – кількість площин зсуву в з'єднанні.

9.5.4.22 Розрахункове значення несучої здатності поперечно навантаженого з'єднання з металевими нагелями, при дії зусиль поперек волокон, має визначатися з двох умов міцності:

- міцності деревини в результаті розколювання при розтягу поперек волокон (дана умова описана в п. 9.5.4 цих норм);

- плинності кріпильного елементу. Для цього умови, при кількості r_pr рядів кріпильних елементів, коли кожен ряд включає n кріпильних елементів однакового розміру, то

,                                                 (9.48)

де F_v,ef,Rd – прийнята розрахункова несуча здатність кріпильного елемента в площині зсуву при їх поперечному навантаженні та дії зусиль поперек волокон; n_sp – кількість площин зсуву в з'єднанні; n – кількість кріпильних елементів у кожному ряду кріпильних елементів поперек волокон. Якщо використовуються цвяхи внапусток, то n буде дорівнювати числу цвяхів внапусток; F_v,Rd – розрахункова несуча здатність поперечно навантаженого одного кріпильного елемента в площині зсуву при дії зусиль поперек волокон.

Для цвяхів і скоб d ≤ 8мм, а так само для шурупів з гладкою частиною d ≤ 6мм, несуча здатність буде такою ж, як для кріпильного елемента при дії зусиль вздовж волокон. Для болтів і нагелів, а так само для шурупів d> 6мм і цвяхів d> 8мм в з'єднаннях з використанням LVL, несуча здатність, що визначається з виразів таблиць 9.1 і 9.2, повинна визначатись з урахуванням вимог виразу (8.31) в EN 1995-1 - 1, де характеристична міцність при вдавлюванні деревини або LVL в з'єднанні дорівнює:

                                                  (9.49)

Для даного випадку розрахункова несуча здатність з'єднання F^*_v,ef,Rd, навантаженого поперек волокон, буде визначатись:

,                                      (9.50)

де F_90,Rd – розрахункова несуча здатність, що визначається з виразу (9.35).

9.5.4.23 При розрахунку дерев'яних конструкцій за граничними станами несучої здатності (SLS) та експлуатаційної придатності (ULS) з з’єднаннями нагельного типу, повинні враховуватися піддатливості з'єднань, які позначаються на розподілі зусиль між елементами конструкції. Згідно вимогам ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 зміщення у з'єднаннях вузлів конструкції повинні враховуватися при будь-якому розрахунку переміщень конструкції. Величинами, що дозволяють враховувати жорсткості таких з’єднань, при розрахунку дерев'яних конструкцій за граничними станами USL, є значення модуля жорсткості K_ser, а при розрахунку за граничним станами експлуатаційної придатності – K_u.

Вирази з визначення K_ser  наведені в таблиці 9.10.

Таблиця 9.10 - Значення K_ser в Н/мм для кріпильних елементів у з'єднаннях «деревина-деревина» і «деревина-плита на основі деревини» *

Тип використовуваного кріпильного елемента

Модуль жорсткості по SLS, K_ser

Цвяхи

Без попереднього свердління

З попереднім свердлінням

Скоби

Шурупи

Болти з зазорами і без зазорів **

Нагелі

* На основі таблиці 7.1 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

** Якщо існує допуск на зазори для болта, то вони повинні бути додані до зміщення з'єднання.

9.5.4.22 Значення K_ser залежить від діаметра кріпильного елемента d(мм) і середньої щільності ρ_m(кг/м³) матеріалу з'єднання. Якщо з'єднання складається з елементів з різною щільністю ρ_m1 і ρ_m2, то ρ_m, яке повинно використовуватися у виразах таблиці 9.10, буде визначатись наступним чином:

.                                                    (9.51)

9.5.4.23 Загальна величина миттєвого зміщення у з'єднанні u_inst, що складається з двох елементів, дорівнює сумі зміщень u_inst1 в елементі 1 і u_inst2 в елементі 2 (рис. 9.10).

u_inst = u_inst1 + u_inst2.                                                  (9.52)

Якщо елементи мають однакові характеристики, то

u_inst = u_inst2 + u_inst2 = 2 u_inst2.                                   (9.53)

Якщо один з елементів виготовлений із сталі, то зсув в сталевому елементі дорівнює нулю, а в елементі 2 становить u_inst2. Тоді загальна величина зсуву в з'єднанні дорівнює:

u_inst = 0 + u_inst2 = u_inst2.                                           (9.54)

Для з’єднань «сталь-деревина» миттєве зміщення буде становити половину значення в з'єднанні «деревина - деревина». Тому їх жорсткість буде теоретично дорівнювати подвійному значенню модуля жорсткості з'єднання «деревина - деревина», тобто 2·K_ser. Це є наближенням до реальної поведінки з'єднання, оскільки не враховується зазор між кріпильним і сталевим елементами. Обертання кріпильного елемента в сталевому елементі і плинність сталевого елементу не враховуються, що призводить до завищення жорсткості. У п. 7.1 (3) ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 вказано, що модуль жорсткості для з'єднань «сталь-деревина» і «бетон-деревина» може прийматися рівним 2·K_ser, якщо розраховується конструкція чутлива до відхилень, рекомендується використовувати менші значення.

а)

б)

а) - навантажене з'єднання «деревина-деревина», б) - навантажене з'єднання «сталь-деревина»

Рисунок 9.10 - Миттєві зміщення в з'єднанні

9.5.4.24 При визначенні несучої здатності з'єднання з декількома металевими кріпильними елементами нагельного типу, у виразі несучої здатності вузла використовується фактичне число кріпильних елементів n з'єднання, а при обчисленні несучої здатності вздовж волокон, має використовуватися розрахункова кількість кріпильних елементів n_ef. У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 не наведено рекомендацій по визначенню жорсткості з'єднання. Тому, незалежно від кута навантаження по відношенню до волокон, для з’єднань з однією або двома площинами зсуву, рекомендується завжди використовувати фактичну кількість кріпильних елементів n.

Значення жорсткості з’єднань, що містять n кріпильних елементів в площині зсуву,   K_ser,sc для однозрізних K_ser,dc – для двозрізних з’єднань визначаються:

а) для з'єднання, що складається з n кріпильних елементів з однією площиною зсуву (рис. 9.11 а);

K_ser,sc = nK_ser,,                                             (9.55)

б) для з'єднання, що складається з n кріпильних елементів і двома площинами зсуву (рис. 9.11 б);

K_ser,dc = 2nK_ser,,                                                   (9.56)

в) для вузла з двома з’єднанями з однією площиною зсуву (рис. 9.11в);

K_ser,sc = 1/(1/K_ser,sc1+ 1/K_ser,sc2),                           (9.57)

г) для вузла з двома з’єднаньами і двома площинами зсуву (рис. 9.11г);

K_ser,dc = 1/(1/K_ser,dc1 + 1/K_ser,dc2),                             (9.58)

де K_ser– модуль жорсткості з'єднання для однієї площини зсуву; K_ser,sc– жорсткість з'єднання для двох площин зсуву; K_ser,dc – модуль жорсткості з'єднання для двох площин зсуву; K_ser,sc1– жорсткість з'єднання 1 для однієї площини зсуву у вузлі, рівна n₁K_ser; K_ser,sc2 – модуль жорсткості з'єднання 2 для однієї площини зсуву у вузлі, рівна n₂K_ser; K_ser,dc1 – модуль жорсткості з'єднання 1 для двох площин зсуву у вузлі, рівна 2n₁K_ser; K_ser,dc1 – модуль жорсткості з'єднання 2 для двох площин зсуву у вузлі, дорівнює 2n₂K_ser.

а)

б)

в)

г)

а) - з'єднання з однією площиною зсуву; б) - з'єднання з двома площинами зсуву; в) - вузол з двома з’єднанями з однією площиною зсуву; г) - вузол з двома з’єднанями з двома площинами зсуву

 Рисунок 9.11 - Схеми з'єднань і вузлів з однією і двома площинами зсуву

9.5.4.24 Для з’єднань з одним кріпильним елементом і однією площиною зсуву, величина зсуву визначається з виразу

 ,                                                               (9.59)

де F – навантаження що діє на з’єднання за першим граничним станом; K_ser – модуль жорсткості кріпильного елемента в площині зсуву в експлуатаційних умовах; с – зазор (допуск), який приймається для болтів 1 мм.

9.5.4.25 Якщо конструкція знаходиться під дією характеристичного постійного навантаження G_k , домінуючого характеристичного навантаження Q_k,1 і супутніх незалежних характеристичних змінних навантажень Q_k,i, то розрахункове навантаження F_d, діюче на з'єднання, за граничними станами SLS, визначатиметься з розрахунку конструкції при дії комбінації характеристичного навантаження, тобто:

 ,                                      (9.60)

де ψ_0,i – коефіцієнт поєднання в комбінації при дії змінного навантаження Q_k,i, що визначається згідно з національним додатком до EN 1990.

Для визначення кінцевої деформації з'єднання в даному методі розрахунку повинні враховуватися залежності характеристик матеріалів від часу як самих елементів з'єднань, так і елементів конструкції.

9.5.4.25 Для конструкцій, які включають елементи, компоненти і з'єднання з однаковою поведінкою при повзучості, кінцева деформація визначається застосуванням комбінованої характеристичної і практично постійною комбінацією впливів на конструкцію. У даному випадку, розрахункове навантаження на з'єднання з характеристичної комбінації F_cd, визначатиметься з розрахунку конструкції при дії комбінованої характеристичної і практично постійної комбінацій, тобто:

 ,                   (9.61)

де ψ_2,i – коефіцієнт поєднання для практично постійного впливу і практично постійної комбінації, визначених у національному додатку до EN 1990; k_def – коефіцієнт деформації для деревини і матеріалів на її основі для практично постійних впливів, який визначається з таблиці 3.2 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1.

G_k, Q_k,1, Q_k,і – були визначені вище.

У цьому випадку, кінцева деформація u_fin за граничними станами SLS з'єднання з однією площиною зсуву в конструкції, що включає елементи, компоненти і з’єднання, що мають однакові характеристики повзучості, буде становити:

 .                                               (9.62)

Вираз (9.62) застосовується для статично визначених конструкцій (наприклад, ферм з шарнірними вузлами) і якщо з'єднання мають не співпадаючі з елементами характеристики повзучості.

9.5.4.26 Для конструкцій, які включають елементи і з'єднання з різними характеристиками повзучості кінцева деформація буде визначатися з розрахунку конструкції, підданої дії характеристичної комбінації навантажень, а характеристики жорсткості елементів і з’єднань визначаються з виразів

 ,                                                    (9.63)

 ,                                                    (9.64)

 ,                                                      (9.65)

де E_mean,fin – остаточне середнє значення модуля пружності; E_mean – середнє значення модуля пружності; G_mean,fin – остаточне середнє значення модуля зсуву; G_mean – середнє значення модуля зсуву; K_ser,fin – остаточний модуль жорсткості; K_ser – модуль жорсткості, який визначається з виразів таблиці 9.10; k_def – коефіцієнт деформації виробів з деревини і матеріалів на її основі. Для з’єднань він приймається за таблицею 3.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1.

Коефіцієнт k_def може приймати такі значення:

1) якщо з'єднання включає дерев'яні елементи з однаковою повзучістю, то k_def повинен прийматися рівним подвоєному значенню, наведеному в таблиці 3.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1;

2) якщо з'єднання включає два елементи на основі деревини з різною повзучістю,  k_def повинен прийматися рівним:

,                                             (9.66)

де k_def,1 и k_def,2 – коефіцієнти деформації для відповідних елементів на основі деревини;

3) якщо вологість деревини, що застосовується, досягає межі її гігроскопічності і в умовах експлуатації вона здатна висохнути, значення k_def , наведені в таблиці 3.2 СН РК ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, приймаються рівними 1,0.

9.5.4.27 Для конструкцій за граничними станами ULS, процедура розрахунку залежатиме від того, чи впливає на розподіл зусиль в елементах конструкції розподіл жорсткості. Якщо вузли в конструкції розраховуються як не шарнірні, розподіл результуючого зусилля в елементах буде визначатися розподілом жорсткості і при розрахунку зусиль по граничних станах ULS повинні використовуватися кінцеві середні значення параметрів жорсткості, які визначаються з виразів

,                                              (9.67)

,                                                      (9.68)

,                                                      (9.69)

де ψ₂ – значення коефіцієнта практично-постійного впливу, що викликає найбільші напруження. Якщо це є постійним впливом, то використовують значення рівне 1. Якщо визначення ψ₂ вважається складним, то допускається приймати як коефіцієнт значенням 1 (значення ψ₂ див. в таблиці 2 частина 1 цього посібника).

Відповідно до вимог ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, для розрахунків значення K_u п. 9.5.4.21 має прийматися наступним:

 ,                                                    (9.70)

де K_ser – миттєвий модуль податливості кріпильного елемента в площині зсуву, представлений у таблиці 9.10.

Для граничних станів ULS необхідно визначити тільки деформацію елементів конструкції, в яких існує ризик, що переміщення в такому стані може призвести до недопустимих наслідків, тобто таку деформацію системи решіток, які можуть призвести до неприпустимого руйнування, що призводить до небезпеки для об'єкта.

9.5.4.28 Розрахунок дерев'яних конструкцій (рами, ферми тощо) з з’єднаннями у вузлах на механічних зв'язках повинен виконуватися з урахуванням піддатливості вузлів. Якщо конструкція є статично невизначеною, то зміщення у з'єднаннях впливають на розподіл зусиль в елементах конструкції. Якщо з'єднання володіють різною повзучістю, то враховуючи ефект переміщення конструкції в кінцевому деформованому стані, результуючі зусилля по граничних станах ULS будуть змінюватися і повинні бути визначені розрахунком.

При розрахунку конструкцій з використанням програмних комплексів, поведінка при зсуві в з’єднаньах може бути врахована введенням лінійно пружного пружинного елемента в кожному зміненому з'єднанні з осьовою жорсткістю, рівною поперечній жорсткості з'єднання. Також можуть бути змодельовані пружинні елементи з крутильною жорсткістю, що імітує напівжорстку поведінку при крученні.

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов