В последнее время для узловых соединений дощатых элементов нашли применение металлические зубчатые пластины (МЗП). Наибольшее распространение в зарубежной практике строительства получили МЗП системы «Ганг-Нейл».
МЗП (рис. 15) 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 специализированными организациями, оснащенными оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций. Ручная запрессовка МЗП не рекомендуется.
Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а так же по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.
МЗП изготавливаются из листовой углеродистой стали толщиной 1,2 и 2 мм. Антикоррозийную защиту МЗП выполняют оцинковкой или покрытиями на основе алюминия.
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 80–200 мм с длиной зубьев 23,5 мм. В таблице ниже приведены основные расчетные характеристики соединений типа МЗП-1,2 и МЗП-2.
| Обозначение | Напряженное состояние соединения | Характерный угол β, α, γ, град |
Расчетная несущая способность соединений с пластинами типа | |
|---|---|---|---|---|
| МЗП-1,2 | МЗП-2 | |||
| R, МПа, рабочей площади соединения | Смятие древесины и изгиб зубьев при углах между направлением волокон и действующим усилием β | 0–15 | 0,8 | 0,8 |
| 30 | 0,7 | 0,7 | ||
| 45 | 0,6 | 0,6 | ||
| 60 | 0,5 | 0,5 | ||
| 75–90 | 0,4 | 0,4 | ||
| Rp, кН/м, ширины рабочего сечения пластины | Растяжение пластины при величине угла между продольной осью пластин и действующим усилием α | 0–15 | 115 | 35 |
| 45–90 | 200 | 65 | ||
| Rсp, кН/м, длины срезаемого сечения пластины | Срез пластины при величине угла между продольной осью пластины и направлением срезывающего усилия γ | 65 | 35 | 65 |
| 45 | 50 | 95 | ||
| 90 | 35 | 65 | ||
Несущую способность соединения на металлических зубчатых пластинах Nc, кН no условиям смятия древесины и изгиба зубьев при растяжении, сдвиге и сжатии, когда элементы воспринимают усилия под углом к волокнам древесины, определяют по формуле: Nc = 2RFp, где R — расчетная несущая способность по таблице; Fp — расчетная площадь поверхности МЗП на стыковом элементе, определяемая за вычетом площадей участков пластины в виде полос шириной 10 мм, примыкающих к линиям сопряжения элементов и участков пластины, которые находятся за пределами зоны рационального расположения МЗП. Последняя ограничивается линиями, параллельными линии стыка, проходящими по обе стороны от нее на расстоянии половины длины стыка.
Учет эксцентриситета приложения к МЗП равнодействующей усилия при расчете опорных узлов треугольных трехшарнирных арок осуществляется снижением расчетной несущей способности соединения умножением на коэффициент k, определяемый в зависимости от уклона стропил. При уклоне 0 градусов k=1; при 15°, k=0,85; при 18°, k=0,8; при 22°, k=0,7; при 25°, k=0,675; при уклоне более 25°, k=0,65.
Несущую способность металлических зубчатых пластин Nр при растяжении находят по формуле: Np=2bRp, где b — размер пластины в направлении, перпендикулярном направлению усилия, см; Rp — расчетная несущая способность пластины на растяжение, кН/м, по таблице.
Несущую способность металлических зубчатых пластин Qср при срезе определяют по формуле: Qcp = 2lcpRcp, где lcp — длина среза пластины без учета ослаблений, см; Rcp — расчетная несущая способность пластины на срез, кН/м, определяемая по таблице.
При совместном действии на пластину усилий среза и растяжения должно выполняться условие:
(Np/2bRp)² + (Qcp/2lcpRcp)² ≤ 1
При проектировании конструкций на МЗП следует стремиться к унификации типоразмеров МЗП и сечений пиломатериалов в одной конструкции. Площадь соединения на каждом элементе (с одной стороны) должна быть для конструкции пролетом до 12 м не менее 50 см², а для конструкций пролетом до 18 м — не менее 75 см². Минимальное расстояние от плоскости соединения элементов должно быть не менее 60 мм. МЗП следует располагать таким образом, чтобы расстояния от боковых кромок деревянных элементов до крайних зубьев были не менее 10 мм.
Если при сочленении деревянных элементов будут использоваться МЗП других фирм-изготовителей, то расчет производится по рекомендациям и техническим характеристикам на изделия этих фирм.
