Визначення зусилля

Внесемо конструктивні зміни у торець колони – зробимо у середній його частині врубку.

Це примусить зминатися деревину торця в межах ділянки х майже рівномірно. Найменше зусилля в анкерах N_а буде за мінімального розміру х площини зминання. Знаходимо x_min за умови розвитку напружень зминання до рівня розрахункового опору деревини – σ_max=R_зм. Нехтуючи незначною різницею у величинах е за різних положень анкерів, приймаємо плече пари сил e=h-x/2. Максимальні напруження зминання

,

Визначимо величину х з рівняння

; => 2R_змbx²-x(N+4R_змbh)+4M+2hN=0; =>;

38,304х²-3076,0768х+11323,68=0; => х=3,867см,

Приймаємо х=4см.

Мінімальні напруження зминання

σ_min=N/(2bx)=42,4/(2•12•4)=0,442кН/см².

N_а=(σ_max-σ_min)xb=(1,596-0,442)•4•12=55,392кН.

2) Проектування анкерного кріплення

Кут нахилу вклеєних стержнів до напряму волокон деревини приймають близько 30˚;.

Стрижні виконують з арматурної сталі класу не нижче А300С(R_а=285МПа). Глибина вклеювання стрижнів 10d≤l≤30d (d – номінальний діаметр стрижня). Відстань між вклеєними стрижнями вздовж волокон деревини S₁≥10d, впоперек волокон S₂=4d, S₃=3d – за дворядкового розміщення стрижнів чи S₂=S₃=2,5d – за шахового розміщення стержнів. Розрахункова несуча здатність одного з стрижнів на висмикування

Т=R₃₀π(d+0,5)lk_c,

де R₃₀=0,35+3,5sin30˚cos30˚+1,8cos30˚=3,43МПа; k_c=1,2-0,2l/d.

Кількість стрижнів n=N_аcos30˚/Т.

Вклеєні стрижні перевіряють на одночасну дію розтягування N_р=N_аcos30˚ і згинання N_зг=N_аsin30˚ за формулою

,

де Т_п – розрахункова несуча здатність стрижня на один зріз за умови його роботи на згинання, кН; Т_п=7d²

Отже маємо:

.

Приймаємо мінімально допустимий стержень з умов зварювання d=8мм.

Визначаємо товщину анкерного листа

δ_а=N_а/(R_ab),

δ_а=55,392/(140•10^-1•12)=0,33см=3,3мм.

Приймаємо товщину анкерного листа 6мм, як мінімальну допустиму, щоб можна було виконати зварювальний шов катетом 5мм. Ширину анкерного листа приймають в межах колони. Виступаючу довжину анкерного листа приймають конструктивно.

10. Розрахунок і конструювання п’ятикутної метало-дерев’яної ферми

Опір клеєної деревини другого сорту згинанню, стискуванню, зминанню вздовж волокон

R_зг=R_C=R_зм=14•т_Ш/γ_п=14•0,95/9=14,78МПа;

- другого сорту, розтягуванню вздовж волокон

R_P=9•m₀•m_Ш/γ_п=9•0,8•0,95/0,9=7,6МПа;

- третього сорту, стискуванню і зминанню вздовж волокон

R_C=R_зм=10•0,95/0,9=10,55МПа;

- першого сорту, розтягуванню вздовж волокон

R_P=12•m₀=12•0,8/0,9=10,67МПа.

Зважаючи на те, що висота перерізу верхнього пояса не перевищує 50см – т_б=1, товщина шару в клеєних елементах δ_Ш=3,5см після стругання дощок з двох сторін – т_Ш=0,95; співвідношення радіуса кривини гнутої дошки до її товщини >500 – т_гн=1; т₀=0,8.

Розрахункова характеристика сталі

R_ст=230γ_с/γ_п=230•0,9/0,9=230МПа,

де 230МПа – за даними таблиці 51, а коефіцієнт умов роботи γ_с=0,9 – за даними таблиці 6, п.5 БНіП ІІ-23-81.

Геометрична схема ферми