Лекция 6 соединения элементов деревянных конструкций

Содержание: Основные виды соединений. Требования, предъявляемые к соединениям. Указания по расчету. Лобовая врубка с одним зубом.

1.Основные виды соединений

Вследствие ограниченности размеров дерева создание из него строительных конструкций больших пролетов или высоты невозможно без соединения отдельных элементов.

Соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сече­ния конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины - сращиванием. Наряду со сплачиванием и сращиванием, деревянные элементы могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.

В современных деревянных конструкциях соединения эле­ментов между собой осуществляются главным образом с по­мощью специальных деревянных, стальных или пластмассовых рабочих связей. Однако существуют соединения без связей, решаемые путем непосредственного упора друг в друга соот­ветственно отпиленных элементов — лобовые врубки.

Применение того или другого вида соединений определяется видом всей конструкции, в некоторых случаях можно использовать различные ви­ды соединений в одной конструкции.

Преимущество цельной древесины по стоимости по сравнению с клееной делает целесообразным ее применение практически во всех случа­ях, где позволяют запасы природной древесины или возможно ее использование на обычных (не клееных) соединениях.

Применение дощато-клееных конструкций рационально в тех случаях, когда требуется большое попереч­ное сечение элементов, когда необходимо свести к минимуму количество металлических вкладышей, для увеличения огнестойкости, уменьшения воздействия химически агрессивных сред или в случае, когда предъявляют­ся особые требования к архитектурной выразительности сооружения.

Соединения элементов деревянных конструкций по способу передачи усилий разделяются на следующие виды:

1) соединения, в которых усилия передаются непосредственно упором контактных поверхностей соединяе­мых элементов, например, примыканием в опорных частях элементов, вруб­кой и т.д.;

2) соединения на механических связях;

3) соединения на клеях.

Механическими в соединениях деревянных конструкций называют рабочие связи различных видов из твердых пород древесины, стали, различ­ных сплавов или пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчи­ваться или запрессовываться в тело древесины соединяемых элементов. К механическим связям, наиболее широко применяемым в современных дере­вянных конструкциях, относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы, шайбы шпоночного типа, нагельные пластинки и металлические зубчатые пластинки.

Передача сил в соединениях с механическими связями происхо­дит от одного элемента другому через отдельные точки (дискретно). Распре­деление силы по поверхности контакта и в глубину элемента зависит от ви­да механических связей.

2. Требования, предъявляемые к соединениям

Несущая способность и деформативность деревянных конструкций зависит от применяемых соединений. Соединения следует конструировать так, чтобы компенсировать природную хрупкость древесины соединяемых элементов при растяжении и скалывании, вязкой работой их соединений.

При проектировании к соединениям предъявляются опре­деленные требования.

Вязкость соединения. В соединениях деревянных конст­рукций наиболее опасными видами напряженного состояния являются скалывание и разрыв поперечных волокон (раскалы­вание) древесины, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями усушки. В отличие от строительной ста­ли, в древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Поэтому проекти­ровать соединения нужно таким образом, чтобы хрупкая рабо­та древесины на скалывание сочеталась с вязкой работой её на смятие. При этом в первую очередь должна быть максимально использована несущая способность древесины на смятие, преж­де чем произойдет хрупкое разрушение от скалывания или рас­калывания.

Для придания вязкости в растянутых соединениях, как пра­вило, используют принцип дробности (рис. 6.1).

В многонагельных соединениях исключается опасность од­новременного выключения из работы всех связей.

Несущая способность многонагельного соединения выше при одинаковом расходе стали.

При работе одного нагеля остается неиспользованным вы­сокий предел прочности стали на изгиб и древесины на смя­тие, вследствие предшествующего скалывания и раскалывания древесины.

Плотность соединений. Соблюдение этого требования по­зволяет предотвратить появление нерабочих, рыхлых началь­ных деформаций. Поверхность соединенных элементов долж­на быть тщательно подготовлена.