Соединения на металлических зубчатых пластинах (МЗП)

Для узловых соединений дощатых элементов в последнее время на­шли применение металлические зубчатые пластины (МЗП). Наиболь­шее распространение в зарубежной практике строительства получили МЗП системы «Ганг-Нейл» (рис. 34.5).

МЗП представляет собой стальные пластины толщиной 1—2 мм, на одной стороне которых после выштамповки на специальных прессах по­лучаются зубья различной формы и длины. МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов таким образом, чтобы ряды МЗП рас­полагались в направлении волокон присоединяемого деревянного эле­мента, в котором действуют наибольшие усилия. Изготовление конст­рукции должно производиться на специализированных предприятиях или в деревообрабатывающих цехах, оснащенных оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций. Ручная запрессовка МЗП недопустима.

Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а так­же по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.

МЗП рекомендуется изготовлять из листовой углеродистой стали марок 08кп или 10кп толщиной 1,2 и 2 мм. Антикоррозийную защиту МЗП

 

 

выполняют оцинковкой или покрытиями на основе алюминия в соответствии с рекомендациями по антикоррозийной защите стальных закладных деталей и сварных соединений сборных железобетонных и бетонных конструкций.

В нашей стране применяют соединения на металлических зубчатых пластинах типа МЗП-1.2 и МЗП-2 (в соответствии с толщиной применя­емой стали). Пластины МЗП-1.2 имеют размеры: длина 160—340 мм и ширина 80—140 мм с длиной зубьев 14,8 мм, а пластины МЗП-2 соот­ветственно: длина 160—400 мм и ширина 8—200 мм с длиной зубьев 23,5 мм. В табл. 34.5 приведены основные расчетные характеристики соединений типа МЗП-1.2 и МЗП-2.

Соединения на клеях

Склеивание древесины — наиболее прогрессивный способ соедине­ния деревянных элементов, отвечающий индустриальному способу из­готовления. Наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол) открыло возможности широкого использо­вания клееных конструкций в индустриальном строительстве.

В настоящее время применяют в основном синтетические клеи. Для деревянных элементов, не защищенных от атмосферных воздействий и в сооружениях с изменяющимся температурно-влажностным режимом применяют фенолформальдегидные, резорциновые, фенольно-резорциновые, алкилрезорциновые клеи.

К достоинствам клееных конструкций относятся возможность ком­поновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамен­ та, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах, возможность автоматизации процессов изготов­ления конструкций в заводских условиях, незначительная металлоем­кость, повышенная огнестойкость вследствие значительной массивнос­тиклееных элементов.

Недостатками клееных конструкций считаются необходимость тща­тельного контроля изготовления в заводских условиях и сложность из­готовления соединений на монтаже.

В настоящее время для создания клееных конструкций используют доски и брусья хвойных пород влажностью не более 12% и толщиной не более 42 мм в прямолинейных элементах и 33 мм — в криволинейных. Применяют дощатые клееные конструкции в сочетании со строительной фанерой, а также с фанерой и сталью. Склеивание проводят под давле­нием 0,3—0,5 МПа при длительности запрессовки 4—24 ч. Применяе­мые клеи должны обеспечивать прочность клеевого шва не ниже проч­ности древесины на скалывание вдоль и растяжение поперек волокон.

Основной вид клеевого соединения — продольная склейка досок в пакете. Применяют и другие типы сопряжений, в частно­сти, продольные стыки: впритык— самый простой, хоро­шо работает на сжатие, на ус и на зуб— равно­прочны с основной древесиной при работе на сжатие и растяжение; скле­ивание досок под углом не рекомендуется из-за большой разницы в уса­дочных деформациях древесины вдоль и поперек волокон. Продольные стыки отдельных досок в пакете следует располагать вразбежку.

 

       

 

          

 

 

3.4. Простейшие строительные конструкции, их расчет и конструирование.

Общие сведения.

Деревянные арки являются в настоящее время наиболее распространенными основными несущими конструкции деревянных покрытий зданий различного назначения. Они применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий, имеющих пролеты 12...80 м. В практике зарубежного строительства применяются деревянные арки с пролетами до 100 м и более. Их изготовляют путем склеивания надежными синтетическими клеями гнутых и прямых клеедеревянных элементов значительных длин и сечений требуемой несущей способности. Конструкции клеедеревянных арок являются простыми, состоят из минимального числа элементов. Существенное значение имеет также архитектурная выразительность деревянных арочных покрытий. К достоинствам деревянных арок из клеедеревянных элементов следует также отнести их повышенный предел огнестойкости и достаточно длительное сопротивление загниванию и разрушению в химически агрессивных средах.

По статическим схемам деревянные арки разделяются на трехшарнирные, имеющие два опорных и один коньковый или иногда так называемый ключевой шарнир, и двухшарнирные, имеющие только два опорных шарнира. По особенностям опирания на опоры арки делятся на две основные группы: без затяжек и с затяжками, или с нижними поясами. По форме осей арки делятся на следующие типы: сегментные – имеют верхние пояса, оси которых располагаются на общей части окружности; стрельчатые, состоящие из двух полуарок, оси которых располагаются на двух одинаковых частях окружности, стыкующихся под углом в коньковом шарнире; треугольные, состоящие из двух одинаковых прямых полуарок, смыкающихся в коньковом шарнире под углом. Треугольные арки называются иногда также треугольными распорными системами, а когда имеют затяжки – безраскосными треугольными фермами. Однако эти конструкции работают и рассчитываются так же, как и арки с другими формами осей. Возможны также арки, состоящие из полуарок с ломаными осями.

Трехшарнирные арки являются наиболее распространенными. Они статически определимы, и усилия в их сечениях не зависят от осадок опор и деформаций затяжек. Наличие конькового шарнира позволяет предусматривать в нем монтажный стык и перевозить арки к месту установки в виде транспортабельных полуарок.

Двухшарнирные арки применяются реже. Усилия в их сечениях зависят от осадок опор, деформаций затяжек и они не могут делится простыми шарнирными узлами на более транспортабельные элементы.

Арки без затяжек опираются на фундаменты или соседние конструкции и являются наиболее простыми. Однако их опоры должны рассчитываться не только на вертикальные, но и на горизонтальные (распор) опорные давления. Арки с затяжками несколько сложнее предыдущих по конструкции, но их опоры рассчитываются только на вертикальные опорные давления.

Клеедеревянные арки из клееных элементов заводского изготовления имеют наиболее широкую область применения. Их формы, размеры и несущая способность могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам и формам. Склеенные из досок плашмя в условиях заводского изготовления эти арки имеют повышенную стойкость против загнивания, химической коррозии и значительный предел огнестойкости. Элементы этих арок могут иметь любую из указанных выше форм оси в покрытиях с пролетами 12...80 м.

Сегментные клеедеревянные арки в условиях отечественного строительства имеют, как правило, трехшарнирную схему. Двухшарнирными выполняются только некоторые малопролетные сегментные арки, которые могут изготовляться и доставляться к месту установки в полностью собранном виде. Двухшарнирные арки особо больших пролетов, верхний пояс которых из условий изготовления и транспортирования должен быть расчленен на несколько транспортабельных элементов жесткими стыками, в отечественном строительстве пока не применялись.

Сегментные клеедеревянные арки без затяжек (рис. 1, а, поз. 1), имеющие значительную высоту, достигающую половину длины их пролета, опираются обычно опираются обычно непосредственно на фундаменты и применяются в покрытиях общественных однопролетных зданий без стен. Невысокие сегментные клеедеревянные арки без затяжек, имеющие высоту, равную около 1/6длины пролета, используют преимущественно в покрытиях среднего наибольшего пролета трехпролетных общественных зданий. Они опираются на элементы несущего каркаса боковых пролетов, которые воспринимают их и вертикальные и горизонтальные опорные давления. Большепролетные сегментные клеедеревянные арки применялись в отечественном строительстве.

Сегментные клеедеревянные арки с затяжками (рис. 1, б, поз. 2) имеют обычно небольшие пролеты и высоты порядка 1/6длины пролета. В большинстве случаев они имеют трехшарнирные схемы. При малых пролетах эти арки выполняются двухшарнирными, что уменьшает трудоемкость их изготовления и упрощает транспортирование в полносборном виде. Верхние пояса этих арок обычно имеют ширину сечений, не превышающую 17 см, и изготовляются без поперечных стыков досок по кромкам.

Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из стальных уголков или арматурных стержней, которые во избежание провисания поддерживаются стальными прутковыми подвесками. Нижние пояса арок могут быть также клеедеревянными. Это значительно повышает жесткость их при транспортировании и установке в полносборном виде.

Сегментные клеедеревянные арки с затяжками применяются в качестве основных несущих конструкций обычных деревянных покрытий зданий со стенами, на каркас которых они передают только вертикальные опорные давления, так как эти арки не имеют распора. К аркам может крепиться легкий подвесной потолок. При этом скрываются затяжки, уменьшается объем и улучшается архитектурная выразительность покрываемых помещений.

Стрельчатые клеедеревянные арки (рис. 1, в)всегда имеют трехшарнирные схемы, как правило, без затяжек. Они состоят из двух полуарок кругового очертания осей и имеют пролеты 18...80 м. Высота стрельчатых арок обычно близка к половине длины их пролетов. При меньших пролетах эти арки имеют сечения шириной не более 17 см без поперечных стыков досок, а при больших пролетах их сечения имеют большую ширину и состоят из досок, стыкуемых по ширине.

Стрельчатые арки чаще применяются в качестве основных несущих конструкций деревянных покрытий производственных зданий значительной высоты без стеновых ограждений и они опираются непосредственно на фундаменты, передавая им и вертикальные, и горизонтальные опорные давления. Наиболее рационально применение стрельчатых клеедеревянных арок без затяжек в покрытиях зданий, где кроме обычных распределенных нагрузок действуют еще сосредоточенные в зоне конька нагрузки от подвесного технологического оборудования, например от веса тельфера с грузом или веса транспортерной галереи.

Величины усилий в сечениях стрельчатых арок в большой мере зависят от величины, характера и соотношения значений действующих на эти арки нагрузок. Чем больше относительная величина сосредоточенных в зоне конька арки нагрузок, тем ближе рациональная форма оси арки должна приближаться к треугольной, при которой от этих нагрузок возникают минимальные отрицательные изгибающие моменты. Чем больше отно­сительные величины распределенных нагрузок, тем больше форма оси арки должна приближаться к круговой или параболической, при которой изгибающие моменты являются положительными и тоже приближаются к минимальным значениям.

При действии как распределенных, так и сосредоточенных в зоне конькового узла нагрузок оптимальной формой оси арки является стрельчатая - промежуточная. При этом кривизна полуарок может быть принята такой, при которой наибольшие положительные и отрицательные изгибающие моменты будут минимальными и близкими по величине.

В настоящее время расширяется применение стрельчатых клеедеревянных арок пролетом 18 и 24 м для покрытий прирельсовых и глубинных складов минеральных удобрений.

Аналогичную область применения имеют также арки, состоящие из полуарок с ломаными осями, имеющими один или два излома. Такие полуарки состоят из прямых участков, соединенных в местах переломов оси наклонными зубчатыми шипами. Эти арки более трудоемки в изготовлении, однако их преимуществом является то, что они могут быть основой плоских участков настила и кровли.

Треугольные клеедеревянные арки могут быть только трехшарнирными с затяжками или без них. Длина пролета этих арок обычно не превышает 30 м. Они проще в изготовлении, чем сегментные, так как состоят из прямых полуарок. Такие арки могут служить основой плоских настилов двускатной асбестоцементной кровли, наиболее рациональной для деревянных покрытий. Основным недостатком треугольных арок является возникновение в их сечениях значительно больших изгибающих моментов от основных распределенных нагрузок, чем в сечениях сегментных арок. Это ограничивает рациональные длины их пролетов.

Треугольные клеедеревянные арки без затяжек (рис. 1,б, поз. 1) имеют в большинстве случаев высоту, близкую к половине длины их пролета. Особенно рационально применение этих арок в покрытиях складских зданий треугольного профиля без стен, где арки опираются непосредственно на фундаменты. В этих зданиях обычно имеется технологическое оборудование, подвешенное к коньковым узлам арок, например монорельс тельфера. При этом изгибающие моменты в сечениях арки возникают только от распределенных нагрузок. Сосредоточенные в коньке нагрузки вызывают в сечениях арки только продольные сжимающие силы, которые мало влияют на размеры сечений полуарок. Полуарки этих арок крепятся в узлах так, что между осями продольных сил от распределенных нагрузок и осями полуарок образуется эксцентриситет и соответствующий изгибающий отрицательный момент, который уменьшает момент от распределенных нагрузок.

Треугольные клеедеревянные арки с затяжками (рис. 1, б, поз. 2) имеют высоту порядка 1/6длины пролета. Сечения их верхнего пояса обычно имеют ширину, не превышающую 17 см. Затяжки этих арок в большинстве случаев изготовляются из уголковой или арматурной стали и поддерживаются от провисания прутковыми стальными подвесками. Нижние пояса малопролетных клеедеревянных арок целесообразно выполнять тоже клеедеревянными. При этом значительно повышается жесткость арок в процессе их транспортирования и установки, а также предел их огнестойкости и стойкости в химически агрессивных средах. В этих арках тоже используется эффект эксцентричного крепления полуарок в узлах для уменьшения изгибающих моментов от распределенных нагрузок, как и в арках без затяжек. В отечественном сельскохозяйственном строительстве чаще применяются треугольные клеедеревянные арки с затяжками из арматурной стали пролетами 12 и 18 м.

Треугольные трехшарнирные арки из брусьев с соединениями из деревянных пластинок и затяжками из стальной арматуры пролетом до 12 м, опирающиеся на конструкции стен, могут применяться в деревянных покрытиях зданий, возводимых в районах, где отсутствует заводское изготовление клеедеревянных конструкций.

Арки из цельнодеревянных элементов могут быть сегментными и треугольными. Сегментные кружально-дощатые арки имеют двухшарнирную схему пролетом до 12 м и высоту от 1/6 до 1/2 длины пролета. Такая арка состоит в большинстве случаев из двух слоев косяков. Косяк представляет собой короткую толстую доску переменной высоты сечения, верхняя кромка которой обрезается по дуге окружности радиуса, равного радиусу оси арки. Стыки косяков располагаются в шахматном порядке. Косяки плотно приторцовываются по длине и соединяются с серединами соседних косяков болтами или гвоз­дями. Распор таких арок воспринимается затяжками или фундаментами. Эти арки имеют небольшую несущую способность и ставятся с шагом, не превышающим 2 м. Их изготовляют в небольших деревообрабатывающих мастерских и применяют в деревянных покрытиях временных зданий.

Треугольные цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему и затяжки. Их пролеты не превышают 12 м, а высота равна около 1/6длины пролета. Верхние пояса этих арок состоят из цельных брусьев или бревен, а затяжки обычно из стальной арматуры. Они имеют невысокую несущую способность и применяются во временных зданиях, опираясь на их наружные стены.

Дощатые цельнодеревянные арки имеют трехшарнирную схему, треугольную форму оси и дощатые нижние пояса. Они применяются при пролетах до 12 м и высоте порядка 1/6пролета. Нижний пояс этих арок состоит, как правило, из двух досок, соединенных продольным стыком в середине пролета. Верхний пояс — из двух толстых досок с прокладками и зазором, равным их толщине. Эти арки применяются в двускатных покрытиях временных зданий.