Расчет элементов на поперечный изгиб. Подбор сечения

Расчет элементов на центральное растяжение. Подбор сечения.

4.1 Центрально растянутые элементыПроверка прочности центрально растянутых элементов производится по формуле: N/fнт £ Rр (3)

Обратная задача - подбор требуемой площади сечения растянутого элемента решается при помощи формулы:

Fтр = N/kослRр (4)В этих формулах:N - расчетное продольное усилие в элементе;

р - расчетное сопротивление растяжению;Fит = Fбр - площадь нетто наиболее ослабленного сечения элемента (расчетная);Kосл = Fнт/Fбр - коэффициент, учитывающий ослабление сечения и принимаемый в пределах от 1 (отсутствие ослаблений) до 0,5 (наибольшее ослабление должно быть не более 50% площади брутто - Fбр).

При определении площади ослаблений (Fосл) все ослабления, расположенные на участке длиной 20 см, считаются совмещенными в одном сечении во избежание разрыва по зигзагу.

Если ослабления элемента расположены несимметрично относительно центра тяжести его поперечного сечения, то такой элемент должен рассчитываться как внецентренно растянутый.

Несмотря на высокую прочность чистой древесины па растяжение (1000 кг/см2), разрушение деревянных элементов в конструкциях при стечении неблагоприятных условий может произойти при значительно более низких напряжениях порядка 150 - 300 кг/см2.Главной причиной столь резкого падения прочности древесины при растяжении являются пороки - сучковатость, косослой и др., влияние которых учитывается умножением нормативного сопротивления на коэффициент kпор = 0,36.При изготовлении растянутых деревянных элементов необходимо строго следить за тем, чтобы содержание упомянутых пороков не превышало норм, установленных ТУ для элементов I категории.

Другой причиной, влияющей на понижение прочности растянутых деревянных элементов, являются резкие изменения поперечного сечения врубками, врезками, отверстиями, вызывающими концентрацию напряжений в ослабленных ими сечениях. Учет концентрации напряжений производится снижением расчетного сопротивления для элементов, имеющих ослабления в расчетном сечении, примерно на 20%.

Прочность древесины на растяжение поперек волокон практически равна нулю и не может быть использована в несущих конструкциях.

при поперечном изгибе возможно наступление предельных состояний обеи групп. Одно предельное состояние наступает при потере прочности от действия нормальных или касательных напряжений. Второе предельное состояние-при потере устойчивости. Оба предельных состояния относятся к первой группе. И вторая группа предельных состояний достигается при развитии прогибов более допустимых величин, которые даны в СНиПе 4.3 Изгибаемые элементы - настилы, обрешетки, обшивки, стропильные ноги, балки, прогоны - являются самыми распространенными элементами в деревянных зданиях и сооружениях. Так, например, в деревянных покрытиях зданий расход древесины на основные несущие конструкции (фермы) составляет 15 - 20% от общего расхода древесины на покрытие. Остальные 85 - 80% составляет объем элементов крыши, в основном - изгибаемых. Поэтому рациональное проектирование изгибаемых элементов и полное использование их несущей способности ведут к экономии лесоматериала.

Деревянные изгибаемые элементы менее чувствительны и порокам древесины, чем растянутые, но более, чем сжатые. Балки цельного сечения разрешается выполнять из древесины второй категории. Особенно неблагоприятно отражаются на прочности балок сучки, выходящие на ребро растянутой кромки сечения.

При установке балок рекомендуется ставить их той кромкой вниз, которая на ребрах имеет меньше сучков.

Расчет изгибаемых элементов состоит из проверки прочности (несущей способности) и проверки жесткости (прогиба). Различают два вида работы элементов на изгиб: простой изгиб, когда нагрузка действует в плоскости одной из главных осей инерции сечения изгибаемого элемента и косой изгиб, когда направление нагрузки не совпадает ни с одной из главных осей инерции. Косой изгиб наблюдается в поставленных наклонно балках и прогонах покрытий, выполняемых из досок или брусьев. В элементах круглого сечения косого изгиба быть не может. Расчет на косой изгиб производится лишь в том случае, когда балки имеют возможность прогибаться в любом направлении. При прочном соединении балок с жесткой в своей плоскости крышей прогиб их в плоскости крыши становится невозможным, и они рассчитываются на простой изгиб в направлении, перпендикулярном к плоскости крыши. Расчет изгибаемых элементов на прочность при простом изгибе производится по формуле: M/Wрасч £ Rи (11)а при косом изгибе, учитывая, что в наиболее напряженной точке

s = sx + sy = Mx /Wx + My/Wy

Mx /Wx + My/Wy £ Rи (12)

Здесь М - расчетный изгибающий момент;

Мx и Мy - составляющие расчетного изгибающего момента относительно главных осей х и у; sx и sy - соответствующие моментам Мх и My напряжения изгиба;

Rи - расчетное сопротивление древесины изгибу;

Wрасч - расчетный момент сопротивления рассматриваемого поперечного сечения, определяемый для цельных элементов по площади сечения нетто; для составных стержней момент сопротивления нетто умножают на поправочный коэффициент kw; Wx и Wу - расчетные моменты сопротивления рассматриваемого поперечного сечения для осей х и у.

Особенности работы изгибаемых элементов учитываются введением в расчетное сопротивление коэффициентов условий работы, которые отражают влияние различных факторов, повышающих или понижающих сопротивление древесины изгибу. За нормальный случай принимается работа на изгиб досок, брусков и брусьев с размерами сторон сечения менее 14 см, для которых mи = 1,0. Крупные брусья, имеющие размеры сторон сечения 14 см и более при отношении высоты сечения к его ширине h/b< 3,5 показывают некоторое повышение прочности в работе на изгиб, вследствие уменьшения отрицательного влияния перерезанных пилой волокон древесины на прочность массивных деревянных элементов. Для этого случая принимается коэффициент условий работы mи = 1,15. По той же причине для изгибаемых бревен, у которых отсутствуют врезки в расчетном сечении, в расчетное сопротивление введен коэффициент условий работы mи = 1,2. Прочность бревен, имеющих врезки, приравнивается к прочности брусьев соответствующих размеров.

Дата добавления: 2015-04-24