Размеры деревянных элементов и пиломатериалов для изготовления конструкций ограничены, поэтому для увеличения размеров и создания узловых соединений прибегают к соединению досок, бревен и брусьев между собой.
Соединение по длине называется сращиванием; по ширине – сплачиванием; под различными углами – узловыми сопряжениями.
Соединения элементов производятся с помощью различного рода связей. В соединениях связи работают преимущественно:
— на смятие и скалывание (врубки, шпонки);
— изгиб (все виды нагелей);
— выдергивание (шурупы, гвозди);
— растяжение (тяжи, накладки, хомуты, болты);
— на сдвиг (клеевые соединения);
— на предотвращение случайных смещений из плоскости соединяемых элементов (аварийные связи: болты, скобы, хомуты и др.).
Основные виды соединений элементов деревянных конструкций показаны на рис. 2.1.
В настоящее время, наряду с традиционными соединениями, применяются новые виды соединений. Например, в узловых соединениях элементов деревянных ферм используют нагельные соединения «Грэйм» (рис. 2.2,а). Для их установки в зоне узла в поясах и решетке прорезают пазы, в которые вводят стальные оцинкованные пластинки толщиной 1…2 мм (от 2 до 6 пластинок в узле), затем узел скрепляют гвоздями. При конструировании узлов дощатых ферм и рам применяются металлические зубчатые пластины (МЗП) типа «Гэнг-Нейл» (рис. 2.2,б) или фанерные накладки с клеегвоздевой запрессовкой. Металлические зубчатые пластины изготавливаются из листовой стали толщиной 1…2 мм методом холодной штамповки. Разработано большое количество типоразмеров МЗП, отличающихся формой зубьев и пластин.
Рис. 2.1.Традиционные виды соединений элементов
деревянных конструкций:
а – лобовая врубка с одним зубом; б – лобовой упор; в – шпонки; г – колодки; д – цилиндрические нагели; е – пластинчатые нагели; ж – гвозди, работающие на выдергивание; з – растянутые тяжи и болты; и – клеевые соединения досок по пластин
При конструировании стыков КДК применяются вклеенные стальные
стержни, работающие на выдергивание или продавливание (рис. 2.2,в).
Рис. 2.2. Новые виды соединений элементов деревянных конструкций:
а – узловые соединения на стальных пластинках типа «Грэйм»; б – узловые соединения на металлических зубчатых пластинах типа «Гэнг-Нейл»; в – соединения на вклеенных арматурных стержнях (сварка условно не показана)
Основные правила конструирования соединений:
– ослабление сечения элементов связями должно быть минимальным, при этом в одном соединении не рекомендуется использовать разные типы связей ввиду их различной податливости;
– в соединениях растянутых элементов необходимо соблюдать прин-цип дробности, т.е. распределять усилия на большее число связей для увеличения плоскостей скалывания;
– связи размещаются симметрично относительно оси элемента и не должны вызывать в нем появления дополнительных усилий.
Значения предельных деформаций соединений при полном использовании их расчетной несущей способности не должны превышать следующих величин (мм): в лобовых врубках – 1,5; для нагельных соединений всех видов – 2,0; в примыканиях поперек волокон – 3,0; в клеевых соединениях – 0,0.
Лобовые врубки
Врубкой называется примыкание сжатого элемента к растянутому под углом не более 45°, при этом усилие передается непосредственным упором одного элемента в другой без применения дополнительных вкладышей. Врубки применяются при конструировании узлов деревянных и металлодеревянных ферм. Основное достоинство врубок: простота изготовления по шаблонам, практическое отсутствие металлических деталей. Недостатки врубок: передают только сжимающие усилия, ослабляют сечение растянутого элемента врезкой, разрушаются от скалывания, при этом разрушение имеет хрупкий внезапный характер. Классическим примером лобовой врубки с одним зубом является конструкция опорного узла треугольной брусчатой фермы (рис. 2.3). Применяются также лобовые врубки с двумя или тремя зубьями.
Рис. 2.3. Лобовая врубка с одним зубом:
1– опорная подушка; 2 – прибоина; 3 – подбалка; 4 – аварийный болт
Конструирование прямозубых шестерней
