Соединения на врубках

Рис. 65. Примеры узловых соединений элементов на врубке
Рис. 65. Примеры узловых соединений элементов на врубке
Врубки являются старейшим способом соединения деревянных элементов. В настоящее время применяются лобовые врубки — в узловых соединениях и лобовые упоры — в стыках сжатых элементов (рис. 65).

Лобовые врубки применяются в конструкциях из бревен и брусьев. Наиболее распространена лобовая врубка одним зубом (рис. 65, а). Направление рабочей плоскости смятия назначают под углом 90°, а саму плоскость размещают центрально относительно оси примыкающего элемента. Этим достигается обжатие по плоскости скалывания, которое обеспечивает хорошую работу врубки на сдвиг. Глубина врубки не должна превышать 1/3 высоты или диаметра элемента в опорных узлах и 1/4 — в промежуточных узлах ферм (и должна быть не менее 2 см в брусьях и 3 см в бревнах). Длина плоскости скалывания lск должна быть не более 10hвр, этого достаточно для предотвращения возможного выкалывания древесины по косослою, и не менее 1,5h во избежание появления больших растягивающих напряжений, перпендикулярных плоскости скалывания.

Расчет врубки производится по формулам (60) и (61). Ослабленный врубкой элемент проверяется с учетом ослабления и внецентренного действия усилия. Расчетные усилия по рабочим плоскостям находятся разложением продольного усилия примыкающего элемента по нормалям к этим плоскостям.

Соединения лобовыми упорами

Соединения лобовыми упорами применяются для передачи усилия от одного сжатого элемента другому под углом (рис. 65, б) или вдоль осей элементов (рис. 65, д) — стыки верхних поясов ферм и для соединения сжатого элемента с растянутым под углом через подушку или вкладыш (рис. 65, в, г) — промежуточные узлы ферм. Подушка рассчитывается по формулам (60) и (61), а вкладыш по формуле (61), затем проектируется нагельное соединение для прикрепления вкладыша к элементам пояса.

Соединения на шпонках

Шпонками называются вкладыши, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов. Шпонки могут быть призматическими, в виде колодок и кольцевыми.

Рис. 66. Соединения на шпонках и колодках
Рис. 66. Соединения на шпонках и колодках
Призматические деревянные шпонки предназначены для сплачивания составных балок из брусьев и бревен. Они бывают двух типов: продольные и поперечные. Продольные (рис. 66, а) работают на смятие и скалывание вдоль волокон. Поперечные натяжные (рис. 66, б) допускают уплотнение путем подклинивания; работают на смятие и скалывание поперек волокон (выполняются из дуба).

Отличительным признаком работы призматических шпонок является распор, который образуется вследствие поворота шпонки. Распор воспринимается болтами. Рассчитываются такие шпонки по формулам (60) и (61), стяжные болты рассчитываются на растяжение.

Рис. 67. Соединения на пластинчатых нагелях
Рис. 67. Соединения на пластинчатых нагелях
Колодки (шпонки большого размера) предназначены для сплачивания элементов с зазором (рис. 66, в). Их применение рекомендуется для наружных элементов с большими нагрузками, где наличие зазора способствует просушке элементов и увеличивает изгибную жесткость (например, в мостовых балках).

Соединения на пластинчатых нагелях

Соединения на пластинчатых нагелях (рис. 67) выполняются из высококачественного дуба влажностью пл = 1,2 см и ? = 1,6 см; длины lпл = 5,4 см и lпл = 7,2 см. Несущая способность одного нагеля



Конструкции соединения и конструктивные требования приведены на рис. 67.

Соединения на гвоздевых пластинках

Рис. 68. Соединения на гвоздевых пластинках
Рис. 68. Соединения на гвоздевых пластинках
В последнее время одновременно с экспериментальными исследованиями их свойств начинают применяться для соединения досок, брусьев и клеедощатых элементов под любым углом впритык гвоздевые пластинки (рис. 68). Работа такого соединения мало отличается от работы нагельных соединений. Несущая способность соединения зависит от количества гвоздей в пластинке. Получаются гвоздевые пластинки различных размеров и толщин штамповкой.

Соединения на растянутых связях

Рис. 69. Соединения на растянутых связях
Рис. 69. Соединения на растянутых связях
К растянутым связям относятся: гвозди и винты, работающие на выдергивание; скобы, хомуты; накладки, планки, прокладки из листовой стали, из КАСТ-В и из фанеры; расчетные болты и тяжи, стяжные болты (могут выполняться из СВАМ). Стальные связи должны защищаться от коррозии.

Гвозди, работающие на выдергивание, учитываются только при расчете второстепенных элементов (подшивка потолка, укладка пола, настила и др.), а также в конструкциях, где гвозди одновременно работают на сдвиг при забивке их поперек волокон древесины (рис. 69, а).

Расстановка гвоздей производится по правилам для гвоздей, работающих на сдвиг.

Винты (глухари, шурупы) (рис. 69, б) могут применяться для крепления в ответственных местах. При расстановке принимается s1 = 10d, s2 = s3 = 5d.

Расчетная несущая способность гвоздя или винта



где Rвд — расчетное сопротивление выдергиванию (для гвоздя из сухой древесины — 0,3 МПа; из сырой — 0,1 МПа; для винта — 1 МПа); l1 — расчетная длина защемленной части.

Скобы выполняются из круглой стали d = 12...18 мм и применяются в нерасчетных соединениях при сплачивании составной балки (рис. 69, в) или при вязке узла (рис. 69, г).

Хомуты охватывают присоединяемый элемент и при помощи болтов и гаек подтягивают его к другому (рис. 69, д). Выполняются хомуты из круглой или полосовой стали с подкладками, обеспечивающими допустимую площадь смятия элемента.

На рис. 69, е показан пример решения опорного узла фермы с применением натяжных гнутых хомутов.

Накладки (планки) применяются, в основном, как крепления растянутых элементов. Они крепятся винтами и глухими нагелями. В последнее время роль этих креплений в деревянных и пластмассовых конструкциях возросла, так как появились различные системы сквозных конструкций, основанных на применении полосовой стали и листовых высокопрочных материалов КАСТ-В, ФБС, ДСП-Б в растянутых креплениях стыков и в узловых соединениях решеток ферм с поясами. Расчет накладок в соединении рассмотрен выше.

Расчетные болты и тяжи, работающие на растяжение, применяются в подвесках, анкерах, в растянутых элементах ферм, затяжках арок и сводов и т. п.

Болты имеют на одном конце нарезку, а на другом — головку. Тяжи имеют нарезку с обоих концов, а также могут иметь на одном или обоих концах петли. Применение петель дает положительный эффект, так как оно не вызывает ослабления соединяемых стержней. Недостатком его является отсутствие напряжения в соединении, которое в случае необходимости производится при помощи особого натяжного устройства.


При наличии нарезки хотя бы на одном конце тяжа сечение его определяют по площади нетто. Стальные растянутые элементы проверяют по формуле



где Rp — расчетное сопротивление растяжению прокатной стали соответствующей марки при проверке по ненарезанной части, а при проверке сечения по нарезке — с введением поправочного коэффициента 0,8; при расчете двойных и тройных тяжей и болтов в обоих случаях дополнительно вводится поправочный коэффициент 0,85.

Площадь шайбы определяется из расчета на смятие под углом ? = 90...60° к волокнам:



где Rсм? — расчетное сопротивление смятию древесины под шайбами (табл. 8). Толщина шайбы определяется из расчета на изгиб.

В ответственных соединениях на тяжах следует ставить контргайки, которые закрепляют гайки в необходимом положении и предохраняют нарезку от случайного срыва.

Стяжные болты в соединениях ставятся без расчета на растяжение. Если соединение должно быть разборным, то отверстия делают на 0,5 мм более диаметра болта. При учете стяжных болтов в работе на сдвиг диаметры болтов и отверстий делают одинаковыми. Диаметр стяжных болтов принимают не менее 1/40 толщины пакета. Размеры шайб для них назначают 3,5d х 3,5d х 0,3d, где d — диаметр болта.