Лобовые врубки деревянных конструкций

В нормальном решении лобовой врубки площадку смятия пропиливают перпендикулярно направлению сжимающей силы N_c = N_cм (рис 1).

Поперечная составляющая сжимающей силы N_сsin γ =А при этом прижимает зуб нижнего пояса в зоне максимальных скалывающих напряжений. Продольная составляющая N_c cos γ = N_p = Т_ск должна быть надежно воспринята сопротивлением скалыванию вдоль волокон древесины; среднее скалывающее напряжение должно быть не более

τ^ср_ск= Т_ск/F_ск=( N_c cos γ)/(l _скb)≤ R^cр_cк = R_ск/(1+ βl _ск/e),

где R_ск —основное (максимальное) расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон R_ск = 24 кг/см², умноженное на соответственные коэффициенты, зависящие от породы древесины, режим эксплуатации и т.п.

Рис. 1. Нормальная лобовая врубка

Для того чтобы вся вертикальная составляющая силы Nc надежно прижимала скалываемый зуб через упор I—II, в нерабочем примыкании II—III следует оставлять зазор (до 2—3 см в конце III).

Рис. 2 иллюстрирует нормальное решение лобовой врубки в опорном узле малопролетной брусчатой фермы при узловом нагружении ее.

Рис. 2. Нормальное решение лобовой врубки

(а - правильная центрировка (Ц) опорного узла по F_нт; б — неправильная центрировка опоры по F_бр(Ц');

возрастает неравномерность распределения не только σ_р (но и ослабленному сечению), но и τ)

При конструировании узловых сопряжений сквозных деревянных конструкций необходимо соблюдать центрировку по ослабленным сечениям.

В приведенной на рис. 2 конструкции опорного узла брусчатой фермы центрировка сжимающей силы N_c по площадке смятия F_см осуществляется путем расположения центра тяжести площадки смятия на оси сжатого пояса. Полагая, что в предельном состоянии напряжения σсм равномерно распределены по площадке смятия, можно рассчитывать сжатый пояс на действие силы N_c, центрально приложенной в узле.

Равномерность распределения напряжений σр в ослабленном врубкой сечении растянутого пояса обеспечивается целесообразным назначением места расположения центра опоры. Во избежание смещения его при монтаже фермы положение опорной подушки должно быть заранее фиксировано (например, прибойной, рис. 2).

Центрировка лобовой врубки по сечению нетто обязательна также в случаях распределенного приложения нагрузки к сжатому поясу (рис. 3). При этом центр узла Ц и соответственное положение опорной реакции определяются пересечением усилия Np в нижнем поясе, центрированного по сечению нетто, с усилием в верхнем поясе, отклоненным в центре площадки смятия от направления оси сжатого пояса под воздействием поперечной составляющей внеузловых нагрузок (см. графическое построение на рис. 3).

Рис. 3. Нормальное решение лобовой врубки в опорном узле простейшей треугольной фермы из бревен при действии распределенной по верхнему поясу нагрузки

(штрих-пунктиром показана осевая центрировка, практически достаточно точная для бревенчатых деревянных конструкций)

Опорный узел треугольных бревенчатых или брусчатых ферм является самым ответственным конструктивным узлом фермы, поэтому в нем должны встречаться комлевые концы, нижнего и верхнего поясов. Рекомендуется применение обзольных брусьев, у которых при минимальной опиловке тонкого конца бревна в опорном узле сопрягаются обрезные комлевые концы почти без обзола.

Опорная подбалка (рис. 2), конструктивно подкрепляющая нижний пояс фермы в месте максимального ослабления его врубкой, одновременно должна защищать его от непосредственного соприкосновения с опорой. Подбалка и опорный лежень, как правило, должны быть антисептированы.