Меню разделаНа главную

СОЕДИНЕНИЯ
ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ


Соединения без специальных связей

Для соединений, усилия в которых передаются непосредственно от одного элемента другому либо эти напряжения незначительны, расчетные связи не требуются.

Конструктивные связи

Усилия возникающие в узлах и стыках меньше несущей способности сечений деревянных элементов. Эти связи не нуждаются в расчете.

Соединения в четверть. Доски  с выбранными в боковых кромках четвертями сопрягаются друг с другом (рис. 2).

соединение в четвертветь
рис. 2. Соединение в четверть

Соединение в шпунт. Доски или бруски сплачиваются боковыми или торцевыми кромками, в одной из которых вырезан гребень, в другой — паз (рис. 3).

Соединение в шпунт
рис. 3. Соединение в шпунт

Врубка в полдерева. Брусья или бревна с выборками на половину толщины сопрягаются между собой и стягиваются болтом, (рис. 4) гвоздями или нагелями. Врубка в полдерева отличается от соединения в четверть тем, что там сопрягались боковые поверхности, а здесь — торцевые.

Врубка в полдерева
рис. 4. Врубка в полдерева

Косой прируб. Применяется для сращивания бревен и брусьев по длине (шарнирное соединение). В сращиваемых элементах делают наклонные врубки (запилы) длиной, равной удвоенной высоте сечения, с торцами высотой, равной 0,15 высоты сечения (рис. 5). Косой прируб закрепляют болтом, хомутами или гвоздями.

Косой прируб
рис. 5. Косой прируб

Лобовые упоры

Для стыковки сжатых элементов применяются лобовые упоры. Простые и надежные соединения, рассчитываемые на смятие от сжимающих напряжений.

Продольный лобовой упор. Это соединение отторцованного (обрезанного под прямым углом) конца сжатого деревянного элемента с опорой, диафрагмой узла или торцом другого такого же элемента в сжатом стыке (рис. 6).

Продольный лобовой упор
рис. 6. Продольный лобовой упор

Соединение перекрывается конструктивно установленными двусторонними накладками на болтах. В продольном лобовом упоре древесина стыкуемых элементов работает на смятие (сжатие) вдоль волокон.

Поперечный лобовой упор. При этом способе отторцованный сжатый деревянный элемент перпендикулярно упирается в пласть другого элемента (рис. 7) и закрепляется конструктивными накладками (аналогично продольному лобовому упору). При этом торец сжатого элемента работает на смятие вдоль волокон, а пласть другого элемента на местное смятие поперек волокон и нуждается в расчете.

Поперечный лобовой упор
рис. 7. Поперечный лобовой упор

Прочность стыка проверяется только для пласти элемента, в который упирается отторцованный элемент. Прочность пласти при местном смятии поперек волокон должна удовлетворять условию:

N/F ≤ Rc.90° ,

где Rc.90° — расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон по части длины, определяемое по формуле:

Rc. 90° = Rcм90° (1 + 8 / (lсм + 1,2)),

при длине незагруженного участка пласти большем, чем lсм и большем, чем толщина элемента. Здесь Rc.90° — расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон по всей поверхности, определяемое по п. 3, таблицы «Расчетные сопротивления древесины»; lсм — длина (в см) площадки смятия площадью F.

Наклонный лобовой упор. Два сжатых деревянных элемента упираются друг в друга под углом. Причем конец одного элемента отторцован (рис. 8). Закрепление узла, как и в предыдущих случаях, делают с помощью конструктивных боковых накладок с болтовым или гвоздевым креплением.

Наклонный лобовой упор
рис. 8. Наклонный лобовой упор

Рассчитывается на смятие площадка под отторцованным концом. Размеры площадки смятия должна быть такими, чтобы выполнялось условие:

N/F ≤ Rсм α,

где N — расчетное продольное сжимающее усилие в наклонном стержне; F — площадь наклонной площадки; Rсм α — расчетное сопротивление древесины смятию под углом α к направлению волокон, определяемое по формуле:

Rсм α = Rсм / (1 + (Rсм / Rcм90° - 1) sin³α),

где Rсм — расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон; Rcм90° — расчетное сопротивление древесины местному смятию в узлах, поперёк волокон (определяется по п. 4а, таблицы «Расчетные сопротивления древесины»).

Лобовая врубка

Применяется для устройства ферм и висячих стропильных систем скатных крыш. Делают два типа лобовых врубок: с одним и двумя зубьями (рис. 9). Врубки с двумя зубьями в последнее время не применяются.

Лобовая врубка
рис. 9. Лобовая врубка

Узел на стене центрируют таким образом, чтобы в растянутом (горизонтальном) элементе не возникал изгибающий момент от случайного эксцентриситета продольной силы. Врубка стягивается наклонным болтом, расположенным под прямым углом к сжатому стержню. Этот болт называется аварийным. Он препятствует разъединению деревянных элементов в процессе монтажа и при скалывании верха затяжки (горизонтального элемента).

Длину плоскости скалывания лобовых врубок lск принимают не менее 1,5h, где h — полная высота сечения скалываемого элемента. Глубину врезки hвр принимают не более h/4 в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более h/3 в остальных случаях. При этом глубина врезки hвр в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах — не менее 3 см.

Лобовая врубка рассчитывается на смятие от действия расчетного сжимающего усилия во врубаемом стержне и на скалывание от действия горизонтальной проекции этого усилия, равного растягивающему расчетному усилию в затяжке (нижнем поясе фермы).

Расчет врубки на смятие выполняется по формуле: N = Fсм×Rсм α, где N — расчетное сжимающее усилие, приложенное к наклонному элементу; Fсм = b×hвр/cosα (здесь b — ширина поперечного сечения растянутого элемента); Rсм α — определяется по формуле приведенной выше (в «наклонный лобовой упор»), в которой величина Rcм90° определяется по п. 5, таблицы «Расчетные сопротивления древесины» для лобовых врубок, с учетом коэффициента условий работы, принимаемого по табл. 4 СНиП II-25-80.

Расчет врубки на скалывание выполняется по формуле: N = Rск.ср×Fск×cosα, где Fск — расчетная площадь поперечного сечения площадки скалывания, определяемая по формуле Fск = b×lск (здесь lск — расчетная длина площадки скалывания, принимаемая по величине не более 10hвр); Rск.ср — расчетное среднее по длине площадки скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое для лобовых врубок по формуле:

Rск.ср = Rск/(1 + β×lск/e),

где Rск — расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, принимаемое по таблице «Расчетные сопротивления древесины»; е — плечо сил скалывания, е=0,5h, при расчете элементов с несимметричной врезкой; h — высота поперечного сечения растянутого элемента врубки; β=0,25 при расчете на скалывание растянутых элементов соединений с односторонним расположением площадки скалывания, если обеспечено обжатие по плоскости скалывания. Отношение lск/e должно быть по величине не менее 3.