Классификация соединений элементов деревянных конструкций

Классификация соединений элементов деревянных конструкций

В целях повышения несущей способности деревянных конструкций применяют сплачивание (в поперечном направлении), наращивани е (в продольном направлении) и узловые соединения бревен, брусьев, досок и брусков.

 

Соединение элементов деревянных конструкций в настоящее время осуществляют большей частью при помощи специальных деревянных, металлических, пластмассовых и других рабочих связей. Исключение составляют сжатый стык и врубки, решаемые, как правило, путем непосредственного упора соответственно опиленных элементов.

 

Следует иметь в виду, что признак работы на сжатие, изгиб, растяжение и сдвиг относится лишь к самой связи, а не к соединению в целом. Так, например, растянутый стык может быть выполнен и на изгибаемых связях, т. е. на нагелях. Работа связей на смятие не может служить определяющим признаком, поскольку она характеризует поверхностное действие и противодействие соединяемых частей, свойственное всем видам врубок, шпонок, нагелей и растянутых связей; например, растянутые болты передают усилие обычно через шайбу, взаимодействующую с поверхностью древесины тоже путем смятия. Только в соединении на клеях передача основного усилия происходит путем работы клеевого шва не на смятие, а на сдвиг.

 

Сращивание древесины

При продольном соединении двух брусьев применяются следующие способы сращивания, или так называемые врубки.
Сращивание в накладку или в полдерева. Этот способ показан на рис. 42 А — и представляет простейшее соединение двух кусков дерева по длине. Концы брусьев отесывают в полдерева; на длину, равную двойной толщине дерева, накладывают один конец на другой и скрепляют их двумя нагелями (деревянными гвоздями). Нагели располагаются наискось. Такое соединение часто употребляется в бревенчатых стенах и в других случаях, когда давление на бревна производится сверху, но не сбоку.
Косой накладной замок. Сращиваемые части стесываются косо, как показано на рис. 42 Б, — накладываются друг на друга и сколачиваются гвоздями. Это соединение очень непрочно и употребляется большей частью во временных сооружениях.

Косой прирубной замок отличается от предыдущего тем, что концы брусьев не скашиваются совсем, а оставляются небольшие упоры, которые не позволяют брусьям скользить. Такое соединение употребляется в перилах и кружалах и показано на рис. 42 В.

Косой зуб показан на рис. 43 А и делается, как косой прирубной замок, только по середине скоса, поперек во всю ширину бруса, зарубается зуб. Этот зуб мешает бревнам разойтись по длине. Такая врубка употребляется в нижних и верхних обвязках бревенчатых стен, в мостах и т. д.

Прямой зуб показан на рис. 43 Б и делается так: конец бруса на длине, равной 2,5 толщины бруса, стесывается на 2/5 его толщины; отесанный конец делится поперек, пополам, и одна половина (внутренняя) стесывается еще на 1/5 толщины бруса. Так же обделывается и другой брус. Эта врубка ясно показана на рис. 43 Б.

Врубка в полдерева с угловым скосом показана на рис. 44 А. Концы дерева стесываются на половину толщины и концы выступов зарубают углом.
Соответственные угловые гнезда срубаются во внутренних выступах. В эти гнезда входят углы, нарубленные на концах брусьев.
Такая врубка хорошо сопротивляется боковому сдвижению.

Врубка в полдерева с шинами похожа на предыдущую, только вместо углов на выступах нарубаются шипы и соответствующие гнезда. Эта врубка показана на рис. 44 Б.

Сквозной сковородень показан на рис. 45. Конец одного бруса обделывается в виде ласточкина хвоста, а в конце другого делается соответствующее гнездо, как это ясно показано на рис. 45. Такая врубка хорошо сопротивляется растягивающим силам. Размеры врубки показаны на рисунке.

Глухой сковородень отличается от сквозного тем, что шип и гнездо делаются не во всю толщину бруса, а лишь до половины, остальная же половина делается в виде обыкновенного сращивания в полдерева.

Двойной сковородень представляет собою ту же врубку, что и врубка в полдерева с шипами (см. выше), но только шипы и гнезда нарубаются не прямые, а в виде ласточкина хвоста.
Все сковородни соединяются вколачиванием натуго одной штуки в другую молотком или топором.

Прямой натяжной зуб показан на рис. 46 и отличается от обыкновенного прямого зуба только тем, что в соединении получается отверстие, в которое молотком загоняется деревянный ключ, имеющий вид немного суживающегося четырехгранного брусочка.
Иногда натяжной зуб делается более сложным, как это видно из рис. 47. Размеры, которые имеет эта врубка, показаны на рисунке.
Вместо прямых натяжных зубов делаются иногда косые натяжные зубы. Они делаются так же, как и простые косые зубы, но только по середине врубки оставляется отверстие, куда заколачивается деревянный ключ, так же. как и в прямом натяжном зубе.
Натяжные зубы употребляются в обвязках построек, в стропилах и в балках мостов.

 

Зубчато-кольцевые шпонки

По характеру работы все средства соединения деревянных конструкций можно разделить на четыре группы:

1. работающие преимущественно на смятие и скалывание. К ним относятся врубки (лобовые, щековые и др.), шпонки различного вида (призматические, круглые, гладко- и зубчато-кольцевые);

2. работающие преимущественно на изгиб. К ним относятся все остальные нагели (болтовые, гвоздевые, шурупы и др.); нагели из твердого дерева цилиндрические и пластинчатые;

3. работающие.преимущественно на сдвиг (различные виды клеев);

4. работающие на растяжение. К ним относятся: болты, тяжи хомуты, стальные накладки, шурупы, глухари и скобы, а также гвозди.

В то время как нагельные сопряжения работают главным образом на изгиб, шпоночные, в отличие от них, работают преимущественно на срез и смятие. Это ясно видно на примере простых прямоугольных шпонок. Если два бруса соединены между собой деревянной прямоугольной шпонкой, то при сдвиге одного бруса относительно другого в направлении, указанном стрелками, шпонка будет срезаться и сминаться.

Все шпоночные сопряжения разделяются па две группы:

1. прямоугольные шпонки и

2. круглые или кольцевые.

Прямоугольные шпонки, могут иметь различные направления волокон. Шпонка, у которой волокна дерева направляем так же, как и в брусе. Такая шпонка называется жесткой шпонкой, так как она мало сминается под действием усилий.

Для того чтобы облегчить пригонку, необходима точная разметка..

В некоторых случаях направление волокон у шпонок изменяют таким образом, чтобы они были под прямым углом к волокнам балки. Такие шпонки называются мягкими шпонками, так как они сминаются значительно больше, чем первые. Для того чтобы уменьшить это смятие, для шпонок применяют более твердые породы дерева: дуб, лиственницу. В мягких шпонках имеется возможность шпонку сделать составной из двух клиньев, как это изображено.

В узлах деревянных ферм в настоящее время часто применяются кольцевые шпонки. Различают гладкие кольца и зубчатые кольца. Гладкая кольцевая шпонка представляет собой отрезок полосового железа, согнутый в кольцо, причем между концами остается небольшой запор, равный одной трети ширины полосы. Такое кольцо врезается в две соединенные доски, так, что оно заходит в каждую доску на половину своей ширины. Через центр кольца пропущен болт, который стягивает все соединение. Благодаря круглой форме такое кольцо может применяться в центрированных узлах для передачи больших усилий.

При работе с кольцевыми конструкциями необходимо придерживаться следующих правил.

Следить за тем, чтобы места постановки колец не совпадали с какими-либо пороками или сучьями. Доска сама по себе может быть неплохой, но если имеется такое совпадение, доску в дело пускать нельзя. Следить за правильной разметкой и центрировкой всей стопки. Следить за тем, чтобы резцы были наточены и правильно поставлены, так как дорожка должна быть чисто прорезана и иметь совершенно гладкие стенки.

Кроме гладких кольцевых и пенок в последнее время стати применяться зубчато-кольцевые шпонки. Зубчато-кольцевые шпонки представляют собой замкнутые кольца с зубцами. Такая шпонка закладывается между двумя соединяемыми элементами и вдавливается в древесину при завинчивании гайки у болта. Таким образом, здесь элементы центрируются по болтовой дыре. Для того, чтобы затяжка болта шла легче, употребляют специальные ключи и полированные шайбы. Так же как и при гладко-кольцевой шпонке, следует избегать в месте постановки шпонки сучков, так как, если зубец шпонки попадет на твердый сучок, возможен перекос шпонки.

Дальнейшим шагом вперед явилось применение зубчатой кольцевой шпонки; последняя, в отличие от гладкой кольцевой, не требует предварительной подготовки гнезда и позволяет упростить конструктивное решение узлов ферм. Однако отсутствие специального оборудования, необходимого для запрессовки таких шпонок, большая трудоемкость сборки препятствуют широкому внедрению их в -практику строительства.

Рис. 62. Виды шпонок: а-призматические: б-центровые; 1-продольная; 2-поперечная; 3- косая; 4-дисковая: 5-гладкая кольцевая: 6-зубчато-кольцевая шпонка

39 конструктивные требования к лобовым врубкам

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ЛОБОВЫХ ВРУБОК, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Врубка - примыкание сжатого эл-та к растянутому под углом не более 45градусов. При этом усилия от одного эл-та к др. передается непосредств. без вкладышей и др. рабочих связей.

Врубки прим-ся при конструир-и узлов треуг дерев.иметалло-дерев. ферм.

Достоинства: 1. простота изгот-я по шаблонам; 2. высокая несущая способность; 3. незначит. расход стали.

Недостатки: 1. перед-ся только сжимающие усилия; 2. врубки ослабляют сеч-ерастяг. эл-та врезкой; 3. разрушаются от скалывания.

Правила конструирования лоб.врубки с одним зубом: 1. ось сжатого эл-та д. проходить ч\з центр площадки смятия перпендик. к ней; 2. ось растян. эл-та центрируется по сеч-ю эл-та; 3. миним. глубина врезки д.б. не менее 20 мм; макс. глубина - не более 1/3h сеч-я растян. эл-та в опорных узлах и не более 1/4h в промежуточн; 4. длина площадки скалывания д.б. не менее 1,5hрастян. эл-та и не более 10h врезки; 5. врубка стягивается аварийным болтом, кот.ставится перпенд. к оси сжатого эл-та; d болта=16-24 мм; 6. размеры подбалки и опорной подушки назнач-ся конструктивно.

Расчет:

1. на смятие:

2. на скалывание:

3. на растяжение нижнего пояса:

 

Из СНИпА

Соединения на врубках

5.9. Узловые соединения элементов из брусьев и круглого леса на лобовых врубках следует выполнять с одним зубом (рис. 7).

Рис. 7. Лобовая врубка с одним зубом

Рабочая плоскость смятия во врубках при соединении элементов, не испытывающих поперечного изгиба, должна располагаться перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. Если примыкающий элемент помимо сжатия испытывает поперечный изгиб, рабочую плоскость смятия во врубках следует располагать перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил.

Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами.

5.10. Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание согласно указаниям пп. 5.2 и 5.3, принимая расчетное сопротивление скалыванию поп. 5 табл. 3.

5.11. Длину плоскости скалывания лобовых врубок следует принимать не менее 1,5 h, где h - полная высота сечения скалываемого элемента.

Глубину врубки следует принимать не более ¹/₄ h в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более ¹/₃ h в остальных случаях, при этом глубина врубок h ₁ в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах - не менее 3 см.

5.12. Расчет на смятие лобовых врубок с одним зубом следует производить по плоскости смятия (см. рис. 7). Угол смятия древесины? следует принимать равным углу между направлениями сминающего усилия и волокон сминаемого элемента.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам для лобовых врубок следует определять по формуле (2) примеч. 2 к табл. 3независимо от размеров площади смятия.

 

Классификация соединений элементов деревянных конструкций

В целях повышения несущей способности деревянных конструкций применяют сплачивание (в поперечном направлении), наращивани е (в продольном направлении) и узловые соединения бревен, брусьев, досок и брусков.

 

Соединение элементов деревянных конструкций в настоящее время осуществляют большей частью при помощи специальных деревянных, металлических, пластмассовых и других рабочих связей. Исключение составляют сжатый стык и врубки, решаемые, как правило, путем непосредственного упора соответственно опиленных элементов.

 

Следует иметь в виду, что признак работы на сжатие, изгиб, растяжение и сдвиг относится лишь к самой связи, а не к соединению в целом. Так, например, растянутый стык может быть выполнен и на изгибаемых связях, т. е. на нагелях. Работа связей на смятие не может служить определяющим признаком, поскольку она характеризует поверхностное действие и противодействие соединяемых частей, свойственное всем видам врубок, шпонок, нагелей и растянутых связей; например, растянутые болты передают усилие обычно через шайбу, взаимодействующую с поверхностью древесины тоже путем смятия. Только в соединении на клеях передача основного усилия происходит путем работы клеевого шва не на смятие, а на сдвиг.