ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) - ЧАСТЬ 30

Пластину крепим по каждой из двух граней к стойке двумя наклонными стержнями 

d = 30 мм из арматуры периодического профиля класса А-III, вклеенными под углом β 
= 30° к  продольной  оси  стойки.  Диаметр  стержней  был  определен  путем  пробных 
подсчетов  исходя  из  их  предельной  несущей  способности  на  растяжение  и 
выдергивание.  Длина  стержня  принята  l = 35 см  и  определена  графически  с  учетом 
обеспечения зазора 2 см между встречными стержнями. Усилие растяжения в пластине, 
передающееся  на  вклеенные  стержни,  раскладываем  на  две  составляющие:  N

р

, 

направленные вдоль оси стержней, и Q, направленные перпендикулярно оси стержней. 
Анкерное  усилие,  действующее  на  пластину  с  приваренными  к  ней  наклонными 
стержнями, равно: 

N

a

 = σ

a

F

a

 = 144,3

600 = 86580 Н; 

усилие растяжения, действующее на один вклеенный стержень, 

N

р

 = N

a

cos β/n = 86580

0,866/2 = 37490 Н; 

коэффициент,  учитывающий  неравномерное  распределение  напряжения  сдвига  по 

длине вклеенной части одного стержня, 

k

с

 = 1,2 - 0,02l/d = 1,2 - 0,02

35/2 = 0,85; 

несущая способность вклеенного стержня по сдвигу древесины 

T = π(d + 5)lk

с

m

н

R

ск

/γ

n

 = 3,14(20 + 5)350

0,851,22,1/0,95 = 61980 Н > N

р

 = 37490 Н. 

Вклеенные стержни имеют отгибы длиной 5с = 5

20 = 100 мм для приварки стержней 

к пластинам. Приварка производится по всей длине отгиба с двух сторон стержня. 

Проверяем  прочность  наклонно  вклеенных  стержней,  на  которые  действуют 

составляющие: N

р

 = 37,49 кН; Q = N

a

sin β/n = 86,58

0,5/2 = 21,645 кН; N

a

 = 86,58 кН. 

Расчетная  несущая  способность  стержня  из  арматуры  класса  А-III  при  нагружении 

поперечной  силой  при  сварном  соединении  вклеенного  стержня  с  пластиной 
составляет: 

T

и

 = 7d

2

 = 7

2

2

 = 28 кН; 

Площадь сечения F = πd

2

/4 = 3,14

20

2

/4 = 314 мм

2

; 

[N

р

/(FR

a

)]

2

 + Q/T

и

 = [37490/(314

375)]

2

 + 21645/28000 = 0,101 + 0,773 = 0,874 < 1, 

т.е. прочность стержня обеспечена. 

Проверяем  прочность  анкерной  полосы,  к  которой  привариваются  вклеенные 

стержни, работающей на растяжение с изгибом. 

Изгибающий момент составляет 

M

a

 = 24d

3

 = 24

0,02

3

 = 0,000192 МН

м = 192000 Нмм. 

Площадь сечения нетто полосы с отверстием 22 мм для пропуска стержней d = 20 мм 

F

нт

 = 10(60 - 22) = 380 мм

2

. 

Пластический момент сопротивления полосы: 

cW

нт

 = 1,47(60 - 22)10

2

/6 = 931 мм

2

; 

[N

a

/(F

нт

R

a

)]

2

 + M

a

/(cW

нт

R

a

) = [86580/(380

227)]

2

 + 192000/(931

227) = 1,01 + 0,91 = 1,92 > 

1. 

Увеличиваем сечение анкерной полосы, принимая ее размером 80 

 12 мм, тогда 

F

нт

 = 12(80 - 22) = 696 мм

2

; 

cW

нт

 = 1,47(80 - 22)12

2

/6 = 2040 мм

3

; 

[N

a

/(F

нт

R

a

)]

2

 + M

a

/(cW

нт

R

a

) = [86580/696

227)]

2

 + 192000/(2046

227) = 0,3 + 0,413 = 0,713 

< 1, 

т.е. прочность анкерной пластины обеспечена. 

Расчет анкерных болтов и траверс 

К  пластинам  ниже  отметки -0,05 м  приварены  траверсы  из  профилированной 

листовой  стали  для  пропуска  анкерных  болтов,  замоноличенных  в  фундаменте.  Ось 
двуханкерных  болтов  по  одну  сторону  стойки  находится  на  одной  линии  с  осью 
боковой  пластины  стойки,  поэтому  усилие,  воспринимаемое  этими  болтами,  равно 
усилию растяжения пластины. 

Требуемая площадь  нетто  сечения  одного  анкерного  болта,  выполненного  из  стали 

марки Вст3кп2, равна: 

A

bn

 = N

a

/(2R

ba

m) = 86580/(2

1500,85) = 340 мм

2

, 

где m = 0,85 - коэффициент уменьшения расчетного сопротивления двойных болтов. 

Принимаем анкерные болты d = 24 мм, A

bn

 = 352 мм

2

.

 

Из плоскости рамы анкерные 

болты размещаются на расстоянии 200 мм, а плечо анкерного болта до грани боковой 
пластины составляет c = 200/2 - 50/2 = 75 мм. 

На  каждую  траверсу,  приваренную  к  боковой  пластине,  действуют  изгибающий 

момент и поперечная сила: 

M = c

3

N

a

/2 = 0,075

86,58/2 = 3,247 кНм; 

Q

a

 = N

a

/2 = 86,58/2 = 43,29 кН. 

Траверсы изготавливаются из листовой стали 100 

 10 мм марки Вст3пс6-1. 

Геометрические характеристики сечения траверсы равны: 
F = 2

10100 = 2000 мм

2

; W = 2

10100

2

/6 = 333,3

10

2

 мм

3

; I = 2

10100

3

/12 = 1666,7

10

3

 

мм

4

; S = 2

10100

2

/8 = 25000 мм

3

; t = 10 мм 

σ = M/W = 3247000/33330 = 97,42 МПа < R

y

γ

с

/γ

n

 = 240

0,9/0,95 = 227 МПа; 

τ = QS/(Jt) = 43290

25000/(1066,710

3

10) = 64,9 МПа < R

a

 = 0,58R

y

γ

с

/γ

n

 = 0,58

227 = 132 

МПа. 

Прочность сечения траверсы достаточна. 
Траверсы привариваем к боковой пластине двумя угловыми швами с катетом k

f

 = 8 

мм, длиной l

ω

 = 100 мм. Находим момент сопротивления швов 

W

f

 =2β

f

k

f

l

ω

2

/6 = 2

0,78100

2

/6 = 18667 мм

3

; 

площадь поперечного сечения швов 

F

f

 = 2β

f

k

f

l

ω

 = 2

0,78100 = 1120 мм

2

; 

нормальные и касательные напряжения в швах 

σ

f

 = M/W

f

 = 3247000/18667 = 173,9 МПа; 

τ

f

 = Q/F

f

 = 43290/1120 = 38,7 МПа; 

равнодействующую нормальных и касательных напряжений 

2

2

2

2

7

,

38

9

,

173

τ

σ







f

f

 = 178,2 МПа < R

ωf

γ

ωf

γ

с

/γ

n

 = 185

11/0,95 = 195 МПа. 

Определяем толщину шайбы анкерного болта, опирающейся на траверсу. 
Пролет шайбы l = 50 + 10

2/2 = 60 мм, ширина шайбы b = 60 мм. 

Изгибающий  момент  от  сосредоточенной  силы,  передаваемый  на  шайбу  анкерным 

болтом, 

M = N

a

l/(2

4) = 8658060/(24) = 649,410

3

 Н

мм. 

Требуемая толщина шайбы из стали марки Вст3пс6-1 

h

ш

 = 

)

85

,

0

240

60

/(

95

,

0

10

4

,

649

6

)

γ

/(

γ

6

3













c

y

n

bR

M

 = 17,4 мм. 

Принимаем шайбу толщиной 18 мм. 
П р и м е р  2. Запроектировать  деревянную  гнутоклееную  раму  пролетом 18 м, 

шагом 3 м для здания спортивного зала (рис. 

59

). Ограждающие конструкции покрытия 

-  утепленные  плиты  размером 1,5 

 3 м.  Кровля - рулонная.  Район  строительства - 

Петрозаводск. Нагрузки на 1 м горизонтальной проекции рамы, кН/м: 

постоянная  (от  собственного  веса  рамы  и  покрытия)  нормативная  g

н

 = 3,2 и 

расчетная g = 3,55; 

временная снеговая нормативная q

н

 = 4,5; 

расчетная равномерно распределенная q = q

н

c

1

 = 4,5

0,5 = 2,25 и распределенная по 

треугольнику на половине пролета 

q

1

 = q

н

c

2

 = 4,5

2,2 = 9,9, 

коэффициенты c

1

 и c

2

 соответствуют отношению f/l = 1/4 СНиП II-6-74, табл. 5. 

Расчетным сочетанием нагрузок, вызывающим максимальный изгибающий момент, 

является совместное действие нагрузок а и b (рис. 

60

). 

Эпюра  моментов  для  данного  нагружения  представлена  на  рис. 

61

.  Значение 

расчетного момента M = 101,7 кН

м, нормальная сжимающая сила в том же сечении N = 

69,7 кН. 

 

Рис. 59. Схема поперечного разреза здания

 

Боковое действие ветровой нагрузки уменьшает расчетное значение отрицательного 

момента от собственного веса покрытия со снегом и поэтому не учитывалось. 

Для  принятого  эллиптического  очертания  криволинейной  части  оси  рамы  радиус 

кривизны в расчетном сечении r = 7,31 м. 

 

Рис. 60. Расчетная схема рамы с нагрузками (а) постоянная нагрузка от 

собственного веса; (б, в) снеговая нагрузка 

 

Рис. 61. Эпюра расчетных изгибающих моментов

 

Задаемся  постоянной  высотой  сечения  рамы  h = 630 > l/30 = 18000/30 = 600 мм  и 

шириной  сечения  b = 140 мм  при  толщине  слоев  a = 33 мм,  тогда  радиус  кривизны 
внутренней кромки в расчетном сечении r

k

 = t - h/2 ≈ 7 м и r

k

/a = 7000/33 = 210 > 150. 

По 

СНиП II-25-80

  табл. 7, 8, 9 m

б

 = 0,95; m

сл

 = 1, m

гн

 = 0,92, а  расчетное 

сопротивление  изгибу  и  сжатию  вдоль  волокон  при  использовании  сосновых 
пиломатериалов 2-го сорта и введении коэффициента надежности по назначению γ

n

 = 

0,95. 

R

и

 = R

с

 = 15m

б

m

гн

/γ

n

 = 15

0,950,92/0,95 = 13,8 МПа. 

Проверку прочности рамы в расчетном сечении при 

h/r = 0,63/7,31 ≈ 1/11 < 1/7 

производим согласно 

СНиП II-25-80

, пп. 4.17 и 6.28 по формуле 

N/F

расч

 + M

д

/W

расч

 = 69,7

10

2

/8,8

10

4

 + 108,1

10

6

/9,25

10

6

 = 12,5 < R

и

 = 13,8 МПа, 

где 

M

д

 = M/ξ = 101,7/0,94 = 108,1 кН

м. 

Так  как  очертание  гнутоклееной  рамы  с  короткими  прямолинейными  участками