Лобовая врубка

Врубкой называют соединение (рис.3.7), в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохранилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняются не топором, а электро- или мотопилой, цепнодолбежником и п.т.

Основной областью применения врубок являются узловые соединения брусчатых и бревенчатых ферм, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу.

Рис. 3.7. Лобовые врубки в опорных узлах брусчатых ферм, несущих узловые

нагрузки

Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д.к.) должны быть скреплены вспомогательными связями - болтами, хомутами, скобами и т.п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные на­грузки.

Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из трех предельных состояний: 1) по смятию площадки упора 2) по скалыванию площадки 3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки /г_вр, которая ограничивается нормами где - высота растянутого элемента. При этом несущая способность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом прочности. Решающее значение имеет, как правило, несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.

Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалывание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле:

— расчетное сопротивление древесины скалыванию для максимального напряжения; - расчетная длина плоскости скалывания, принимается не более 10 глубин врезки в элемент; е - плечо сил сдвига, принимаемое при расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без зазора между элементами (см. рис.3.7) и при расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой; - коэффициент, принимаемый 0, 25. Отношение должно быть не менее 3.

Установлено, что с увеличением глубины врубки при постоянной длине плоскости скалывания снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания (см. рис. 3.8, 3.9).

Рис. 3.8. Распределение касательных (а) и нормальных (б) напряжений по плоскости скалывания для

Рис. 3.9. Распределение

касательных (а) и нормальных

(б) напряжений по плоскости

скалывания для 1_СКI е = 10

Таблица 3.2

Коэффициенты концентрации

/о/е
а=0	а =30°	а =45°	1с, - 45°]/ МО0
	0, 500/0, 333=1, 500	0, 505/0, 333=1, 515	0, 563/0, 333=1, 690	1, 114
	0, 375/0, 250=1, 500	0, 401/0, 250=1, 605	0, 503/0, 250=2, 010	1, 250
	0, 312/0, 200=1, 560	0, 357/0, 200=1, 785	0, 460/0, 200=2, 300	1, 290
	0, 287/0, 167=1, 720	0, 356/0, 167=2, 130	0, 427/0, 167=2, 560	1, 200
	0, 271/0, 125=2, 170	0, 322/0, 125=2, 580	0, 374/0, 125=2, 990	1, 160
	0, 266/0, 100=2, 660	0, 303/0, 100=3, 030	0, 330/0, 100=3, 300	1, 088

Выявлена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвига от отношенияи от угла смятия (табл.3.2). На основе

данных, приведенных в табл.3.2, можно сделать следующие выводы:

1) чем больше отношение тем больше коэффициент концентрации напряжений сдвига;

2) чем меньше угол тем меньше коэффициент концентрации напряжений сдвига;

3) чем больше нормальная к плоскости сдвига составляющая, тем выше значение концентрации напряжений сдвига.

При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалыва­ию вдоль волокон