Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках, работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)

 

 

Рис. 1. Схема соединения на врубках

 

2. Соединения на шпонках, работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q_шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) — болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)

 

Рис. 2. Схема соединения на шпонках

 

3. Соединения на нагелях, работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

 

Рис. 3. Схема соединенияна нагелях

 

 

4. Соединения на клею, работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

 

Рис. 4. Схема соединения на клею

 

Основные требования к соединениям элементов деревянных конструкций

 

Способ соединения элементов деревянных конструкций оказывает большое влияние на их несущую способность.

 

Соединение растянутых деревянных элементов, создает наибольшие трудности которые связаны с их местным ослаблением. В ослабленном сечении могут концентрироваться опасные, не учитываемые расчетом, местные напряжения (например, вследствие поперечного изгиба неразрезного растянутого пояса фермы в результате провисания конструкции). Кроме того, в стыковых и узловых соединениях растянутых деревянных элементов наибольшую опасность представляют скалывающие и раскалывающие (местные О_pо) напряжения, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями от усушки.

 

Скалывание и разрыв вдоль или поперек волокон относят к хрупким видам работы древесины. В древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Для компенсации природной хрупкости древесины используют вязкую податливость работы соединений элементов. Наиболее вязким видом работы является работа древесины на смятие.

 

Требование вязкости, предъявляемое ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций, сводится к следующему: обеспечить выравнивание напряжений (усилий) в параллельно работающих брусьях или досках, а также в зубьях, нагелях и т. п. использованием вязкой податливости работы древесины на смятие, до того как произойдет хрупкое разрушение от разрыва или скалывания наиболее напряженного волокна.

 

Для растянутых элементов деревянных конструкций обеспечения вязкости соединения, осуществляется применением «принцип дробности», который позволяет избежать опасности скалывания древесины путем увеличения числа площадок скалывания.

 

В качестве примера на рис. 1 приведен результат опытной проверки эффективности использования принципа дробности в соединении на нагелях растянутых досок одинакового сечения. Применение вместо одной сосредоточенно приложенной связи шестнадцати дает увеличение несущей способности дробного соединения и увеличение его вязкости (A₁₆ ≥ A₁ в диаграмме работы соединений на рис. 1), измеряемой количеством работы сопротивления A₁₆ ≥ А₁.

 

Эффективность применения принципа дробности объясняется равномерным распределением усилий между многими параллельно работающими связями. Степень равномерности распределения в значительной мере зависит от точности проведения соединения, от начальной плотности прилегания рабочих поверхностей в связях.

 

 

Рис. 1. Проявление принципа дробности в работе стыкового соединения растянутых досок (5×12 см)

при замене одного стального нагеля диаметром 2,4 см 16 тонкими нагелями диаметром 0,6 см

 

Для сжатых элементов вязкость достигается работой древесины на смятие. Сжатый стык реализуемый простым лобовым упором позволяет не опасаться хрупкого разрушения древесины.

 

Обеспечение плотности соединения путем предотвращения нерабочих, рыхлых деформаций является вторым из основных требований, предъявляемых ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций.

ИЗ СНиПА

6.41. Опирание несущих деревянных конструкций на фундаменты, каменные стены, стальные и железобетонные колонны и другие элементы конструкций из более теплопроводных материалов (при непосредственном их контакте) следует осуществлять через гидроизоляционные прокладки.

Деревянные подкладки (подушки), на которые устанавливаются опорные части несущих конструкций, следует изготовлять из антисептированной древесины преимущественно лиственных пород.

6.42. Металлические накладки в соединениях конструкций, эксплуатируемых в условиях, где возможно выпадение конденсата, должны отделяться от древесины гидроизоляционным слоем.

6.43. Покрытия с деревянными несущими и ограждающими конструкциями следует проектировать, как правило, с наружным отводом воды.

6.44. В ограждающих конструкциях отапливаемых зданий и сооружений должно быть исключено влагонакапливание в процессе эксплуатации. В панелях стен и плитах покрытий следует предусматривать вентиляционные продухи, сообщающиеся с наружным воздухом, а в случаях, предусмотренных теплотехническим расчетом, использовать пароизоляционный слой.

Рулонные и пленочные материалы, используемые в качестве пароизоляции в плитах и панелях стен, у которых обшивки соединены гвоздями или шурупами с деревянными или с клееным каркасом из фанеры или древесины, должны укладываться сплошным непрерывным слоем между каркасом и обшивкой.

В ограждающих конструкциях с соединением обшивок с каркасом на клею следует применять окрасочную или обмазочную пароизоляцию. Швы между панелями и плитами должны быть утеплены и уплотнены герметизирующими материалами.

 

34 Соединение древесины с помощью наращивания Наращиванием называется соединение брусьев или бревен по вертикальному направлению. Наращивание часто встречается в стройках, сваях и т. д. Наращивание шипом. Этот способ показан на рис. 48 и состоит в том, что один торец бруса обделывается шипом, а в другом выдалбливается соответствующее гнездо. Шип вставляется в гнездо, и таким образом происходит соединение. Шипы бывают круглые, четырехгранные равносторонние и плоские. Они делаются или вырезными, когда шип вырубается из самого бруса, или вставными, тогда в торцах обоих соединяемых брусьев высверливаются или выдалбливаются отверстия, куда и вставляется шип. Наращивание шпунтом. На торце одного бруска во всю толщину его нарубают гребень, а на торце другого вырубают соответствующее гнездо, как показано на рис 49 А. Гребень вводится в гнездо, и торцы плотно пригоняются друг к другу. Иногда гребень и гнездо делаются не во всю титану бруса, а лишь до 2/3 их, тогда получается соединение с боковым шипом. Наращивание в полдерева состоит в том, что сращиваемые брусья срезаются на полдерева, на длине около 1 метра, затем соединяются и обхватываются железными кольцами и хомутами. Такое наращивание часто употребляется в сваях. Наращивание крестообразным шипом показано на рис. 49 Б и состоит в том, что на торце одного бруса нарубается крест, а на торце другого выбирается гнездо. Разметка обоих торцов делается одинаковой. Каждая сторона торца делится на три равные части. Для получения крестового шипа выбираются угловые части бруса, а для получения гнезда — средние. Крестовой шип входит в гнездо, и таким образом производится наращивание двух брусьев. Часто соединяют брусья также с помощью накладок, которые потом стягиваются болтами.

 

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.