РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ  СОЕДИНЕНИЙ НА ВКЛЕЕННЫХ ШАЙБАХ. ЧАСТЬ 2

Арискин М.В.(к.т.н.), Гуляев Д.В.(инженер), Родина Е.В.(магистр)

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Анализ работы соединений на вклеенных шайбах и результаты их испытаний дают основание отнести их, согласно рекомендациям [1],  к первой группе соединений деревянных конструкций, куда входят соединения с линейной зависимостью упругой деформации от усилия в диапазоне расчетной несущей способности. Кроме того, как показали испытания, сам процесс разрушения образцов носит пластический характер, т.е. при этом не наблюдалось хрупких сколов или разрывов, приводящих к мгновенному разрушению образцов с явными разрушениями образцов.

Указанные обстоятельства позволяют произвести оценку несущей способности соединения на вклеенных шайбах как для I группы при пластическом характере разрушений.

Для учета вероятностной части коэффициента надежности в табл. 2 подсчитаны нормативные и расчетные значения кратковременных предельных нагрузок на основе данных, приведенных в табл.1 . Вероятностные коэффициенты надежности при этом подсчитаны с доверительной вероятностью для  нормативных значений -95%, для расчетных -99%.

Для учета временной части коэффициента надежности (k1) воспользуемся рекомендациями [1] основанными на исследованиях длительной прочности древесины.

При пластическом разрушении для соединений I группы предлагается формула.

k1(t) = 1.97 – 0.119×lg t – для срока службы 50 лет;

k1(t) = 1.91 – 0.112×lg t – для срока службы 25 лет;                              (1)

k1(t) = 1.94 – 0.116×lg t – среднее для сроков службы 25 ¸ 50 лет.

где t = tI1 / 38.2-приведенное время (tI1-продолжительность испытания с постоянной скоростью нагружения.

Серия

Образцов

Средняя разрушающая нагрузка,

, кН

Коэффициент вариации,

Сv

Нормативная

, кН

Вероятностная часть коэффициента надежности, k1 для нормативной нагрузки

Расчетная,

, кН

Вероятностная часть коэффициента надежности, k2 для расчетной нагрузки

ВШ-60-6-Б

75,52

0,0253

72,41

1,043

71,11

1,062

ВШ-60-8-Б

88,06

0,0215

85

1,036

83,62

1,053

ВШ-60-10-Б

100,6

0,03

95,62

1,052

93,58

1,075

ВШ-80-6-Б

83,46

0,022

80,48

1,037

79,18

1,054

ВШ-80-8-Б

96,2

0,018

93,31

1,031

92,14

1,044

ВШ-80-10-Б

109,7

0,017

106,4

1,031

105,37

1,041

ВШ-100-6-Б

88,78

0,029

84,55

1,05

82,81

1,072

ВШ-100-8-Б

104,5

0,051

95,78

1,091

92,15

1,134

ВШ-100-10-Б

119,9

0,027

114,62

1,046

112,37

1,067

Таблица 1 Нормативные и расчетные величины предельных нагрузок соединений на ВШ

 Произведена оценка несущей способности соединения на вклеенных шайбах как для I группы при пластическом характере разрушения. Результаты расчетов приведены в табл.2.

Серия

Образцов

Средняя величина разрушающей нагрузки Рразр, кН

Значение коэффициентов

Коэффициент надежности k при k2 факт.

Экспериментальные значения расчетной несущей способности шпонки Nт, кН

b

k2

k3

k1(t) (средние для 25 ¸50лет)

ВШ-60-6-Б

75,52

0.8

1,062

1.1

1,791

1,674

45,11

ВШ-60-8-Б

88,06

0.8

1,053

1.1

1,783

1,652

53,30

ВШ-60-10-Б

100,6

0.8

1,075

1.1

1,776

1,680

59,88

ВШ-80-6-Б

83,46

0.8

1,054

1.1

1,786

1,656

50,39

ВШ-80-8-Б

96,2

0.8

1,044

1.1

1,778

1,633

58,91

ВШ-80-10-Б

109,7

0.8

1,041

1.1

1,772

1,623

67,59

ВШ-100-6-Б

88,78

0.8

1,072

1.1

1,783

1,682

52,78

ВШ-100-8-Б

104,5

0.8

1,134

1.1

1,774

1,771

63,12

ВШ-100-10-Б

119,9

0.8

1,067

1.1

1,768

1,661

72,18

Таблица 2 Расчетные несущие способности соединений на ВШ

Для наглядности влияния Dш и t на расчетную несущую способность данные таблицы 3 представлены в форме табл.4

Для практических расчетов целесообразно иметь аналитические формулы для подсчета расчетной несущей способности соединения. С этой целью проведен анализ зависимости разрушающей нагрузки от диаметра (Dш) и толщины (t).

Как показали многочисленные испытания определяющим фактором в обеспечении несущей способности является преимущественно работа древесины на смятие под шайбой, которая зависит от площади А=Dшt

Диаметр шайбы

(Dш),мм

Величина [N], kH

при толщине

шайбы  (t), мм

6

8

10

60

45,11

53,30

59,88

80

50,39

58,91

67,59

100

52,78

63,12

72,18

Таблица 3 Величина расчетной несущей способности соединения на ВШ (кН).

Список литературы

1. ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. Рекомендации по испытанию соединений деревянных конструкций. М., Стройиздат, 1981г.