Классификация соединений деревянных элементов. Расчет врубки и лобовых упоров. Клеевые соединения.

 

Пиломатериалы, применяемые в строительстве, имеют ограниченные размеры поперечного сечения (250 ÷ 275 мм) и максимальную длину до 6,5 м. Лесоматериалы, имеющие большие размеры, поставляются по особому заказу по повышенной стоимости. В связи с этим для создания конструкций больших пролетов или высоты необходимо соединять отдельные элементы.

Способы соединений: Сращивание (соединение элементов по длине), Сплачивание (соединение элементов для увеличения размеров поперечного сечения),

Анкеровка (соединение элементов под углом или прикрепление к опорам).

Для осуществления соединений используют различные средства (связи). Это различные детали, позволяющие обеспечить заданную форму конструкции, и передавать значительные усилия с одного элемента на другой. Самым распространенным видом соединений деревянных элементов являются нагели – гибкие стержни или пластинки из стали, пластмасс или древесины твердых пород (дуба или антисептированной березы).

По характеру работы соединения могут быть разделены на следующие группы:

• без специальных связей, требующих расчета (лобовые упоры, врубки). Чаще всего это сжатые элементы, в которых усилия передаются от элемента к элементу и не требуют рабочих связей;

• со связями, работающими:

– на сжатие (шпонки, колодки);

– на изгиб (болты, стержни, гвозди, винты, пластинки);

– на растяжение (болты, винты, хомуты);

– на сдвиг, скалывание (клеевые швы);

• податливые (податливость – способность связей давать возможность соединяемым элементам сдвигаться друг относительно друга). Деформации в податливых соединениях возникают в результате:– неплотностей, образующихся при изготовлении, от усушки и

смятия древесины, особенно поперек волокон;– изгиба связей;

• жесткие – соединения, не обладающие податливостью. (клеевые соединения.)

Конструктивные врубки: и лобовые упоры

• врубка в полдерева - соединение концов брусьев, бревен с вырезками до половины их толщины, стянутое болтом.

• косой прируб - продольное сращивание болтами брусьев или бревен, в концах которых сделаны односторонние вырезы. Применение: для соединения прогонов и балок по длине.

• сплачивание в четверть- сплачивание досок кромками по ширине. Механически образуют пазы, в которые входят выступы соседних досок. Применение: обшивки наружных стен.

• сплачивание в шпунт- сплачивание досок или брусьев кромками, в одной из которых вырезан выступ, а в другой – шпунт, равный 1/3 толщины доски, в который входит выступ соседней доски. Применение: настилы из досок.

Лобовые упоры: • продольный,

• поперечный,

 

• наклонный.

 

Клеевое соединение

Клеевые стыки по их расположению и особенностям работы могут быть разделены:

1. поперечный:• стык по пластям,

• стык по кромкам,

• стык по пластям и кромкам.

 

2. продольный:• «на ус»,

• зубчатый шип,

• встык с односторонней накладкой,• встык с двумя накладками.

угловой:• зубчатый шип.

Лобовая врубка.

Врубка – соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или рабочих связей. Основной областью применения являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса растянутому нижнему. Соединяемые элементы должны быть скреплены вспомогательными связями – болтами, хомутами, скобами, которые рассчитывают на монтажные нагрузки.

Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из 3 предельных состояний:1) по смятию площадки упора,2) по скалыванию площадки упора,3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса.

Площадь смятия определяется глубиной врубки, которая может быть не более1/3 высоты растянутого элемента. Решающее значение, как правило, имеет несущая способность врубки из условия скалывания. Согласно СНиП II-25-80,лобовую врубку на скалывание для угла 45º рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле: , где R_ск - расчетное сопротивление древесины скалыванию, l_ск - расчетная длина площади скалывания, е –плечо сил сдвига, β=0,25 коэффициент. Для угла в 30º: .

Лобовые упоры: а - продольные; б - поперечные; в - наклонные; 1 - стяжной болт; 2 - узловое крепление; 3 - опора; 4 -штырь

Лобовые упоры являются наиболее простыми и надежными соединениями, применяемыми в большинстве видов деревянных конструкций для крепления сжатых стержней. Они работают и рассчитываются на смятие, возникающее в них от действия сжимающих усилий. На растяжение они работать не могут. Лобовые упоры бывают продольными, поперечными и наклонными.

Лобовая врубка работает и рассчитывается на смятие от действия сжимающего усилия во врубаемом стержне N и скалывание от действия горизонтальной проекции этого усилия Т, равного растягивающему усилию в нижнем поясе фермы.

Смятие древесины. От действия сжимающего усилия N по площади упора торца сжатого стержня в рабочую поверхность врезки растянутого возникают равномерные напряжения смятия . Площадь смятия F определяют в зависимости от глубины врубки hвр, угла наклона сжатого стержня а и ширины врубки b, которая в брусьях равна ширине сечения, а в бревнах диаметром d находят из выражения . Соответственно площадь смятия равна во врубках брусьев ; во врубках бревен .

Расчет производят по прочности рабочей площади врезки при местном смятии под углом к волокнам растянутого стержня . Расчетное сопротивление местному смятию под углом к волокнам ввиду малой длины площади смятия и значительного поддерживающего действия соседних участков древесины определяют по формуле (5.14) с учетом повышенного коэффициента условий работы :