Вопрос 17.

Общая характеристика соединений деревянных конструкций, характеристика работы на цилиндрических нагелях - гвоздях и лобовых врубках. Методы расчета.

Размеры материалов ограничены, поэтому отдельно могут быть применены только в виде стоек и балок. Для создания большинства строительных конструкций необходимо надежное и прочное соединение деревянных соединений между собой. Соединение по длине - сращивание, по ширине - сплачивание, связь под углом - анкеровка.

Разрушение большинства ДК начинается именно в соединениях. Наиболее просто и надежно решаются соединения сжатых элементов, в которых усилия передаются непосредственно от элемента к элементу и не требуется рабочих связей.

Более сложно решаются соединения из элементов с рабочими связями для передачи усилий.

Наиболее сложно решаются соединения растянутых элементов.

По характеру работы все соединения ДК делятся на следующие группы:

а) соединения без специальных связей, требующих расчета, - упоры и врубки;

б) соединения со связями, работающими на сжатие, - шпонками, колодками;

в) соединения со связями, работающими на изгиб, - нагелями - болтами, штырями, гвоз­дями, винтами, пластинами;

г) соединения со связями, работающими на растяжение, - болтами, гвоздями, винтами, хо­мутами;

д) соединения со связями, работающими на сдвиг - клеевыми швами.

Т.к. одни и те же связи входят в разные группы, соединения ДК удобно изучать в следующем порядке:

а) с деревянными связями;

б) с металлическими связями;

в) с клеевыми связями.

Последние - наиболее прогрессивные и технологичные, и являются основными при заво­дском изготовлении ДК.

Металлические соединения являются универсальными и широко используются при обоих основных методах изготовления ДК.

Соединения с деревянными связями являются устарелыми, со значительными затратами ручного труда и применяются при построечном изготовлении ДК.

Все соединения, за исключением клеевых, являются податливыми. Деформации образуются в результате неплотностей от усушки и смятия древесины, при изготовлении и изгиба связей. Величина деформаций при длительных нагрузках в соединениях, где древесина работает попе­рек волокон - 3 мм, а в других случаях - 1,5¸2 мм.

Расчетное усилие, действующее на соединение, не должно превышать расчетной несущей способности соединения (с учетом породы древесины, условий эксплуатации и т.п.)-

T = R× F.

Лобовая врубка. Расчет врубки начинают с определения ее глубины, требуемой по условию:

h_вр ³ 3 см - для бревен, h_вр ³ 2 см - для брусьев.

Поперечная составляющая N_c = А прижимает зуб нижнего пояса к опоре. Продольная N_c×cos(¡) = N_p = T_ск должна быть надежно воспринята сопротивлением скалыванию вдоль во­локон. Среднее скалывающее напряжение должно быть не более:

Требуемая длина скалываемой поверхности должна быть:

l_ск £ 10h_вр ; h_вр £ 1/3 h_бр.

e - плечо сил скалывания; l_ск / e ³ 3.

b - коэффициент, b = 0,25 - для одностороннего скалывания, b = 0,125 - двустороннего.

При конструировании угловых соединений необходимо соблюдать центровку растянутого пояса по ослабленному сечению.

Аварийная связь включается в работу лишь при скалывании зуба растянутого пояса.

Несущая способность врубки из условия смятия:

T = R_смa×F_см.

Соединение на нагелях -гвоздях. Нагелем называется стержень, который соединяя элементы ДК и препятствуя их взаимному сдвигу, сам в основном работает на сдвиг.

Следовательно, в нагельном соединении отсутствуют поперечные силы, образующие распор.

Если несущую способность нагеля привести к одному срезу, т.е. отнести ее к одному рабо­чему шву, пересекаемому нагелем, то расчетное количество нагелей должно быть:

n_н ³ N/N_срT_н ,

T_н - нагельная расчетная несущая способность одного среза нагеля.

Напряженное состояние соединения характеризуется:

а) изгибом нагеля;

б) смятием древесины нагельного гнезда;

в) скалыванием древесины между нагелями;

г) раскалыванием древесины.

Несущая способность по скалыванию и раскалыванию зависит от расстояния между наге­лями.

Несущая способность гвоздя из условия изгиба нагеля:

В некоторых случаях она зависит от толщины и тогда:

То же из условий смятия элементов примыкающих к шву:

- для среднего элемента,

- для крайнего элемента.

Заостренная часть гвоздя в расчете не учитывается длиной 1,5d.

Кроме того следует вычитать из общей длины нагеля по 2 мм на каждый шов между соеди­няемыми элементами.

Если расчетная длина защемленного конца гвоздя £ 4d - то его работу в примыкающем шве не учитывают.

При свободном выходе гвоздя из пакета, расчетную толщину последнего элемента следует уменьшить на 1,5d.

Диаметр гвоздя принимается не более 0,25 толщины прибиваемых элементов.

Расстояние между осями гвоздей:

а) вдоль волокон - S₁^’ = 15d при толщине элемента c ³ 10d; и S₁^’ = 25d при c =4d.

б) от гвоздя до торца вдоль волокон - S₁^’’ = 15d.

в) между гвоздями поперек волокон - S₂ = 4d. При шахматной рас­становке S₂ = 3d.

г) от оси гвоздя до продольной кромки - S₃ = 4d.