И соединения на растянутых связях

К растянутым связям относятся гвозди, шурупы, глухари, работающие на выдергивание, скобы, хомуты, стяжки, болты. Расчет металлических связей на растяжение выполняют в соответствии с нормами расчета металлических конструкций.

Сопротивление гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах ( нагели, подшивка потолков и т.п.) или в конструкциях, где гвозди работают на выдергивание и одновременно препятствуют взаимному сдвигу соединяемых элементов. Гвозди сопротивляются выдергиванию за счет усилий трения между ними и древесиной.

Не допускается учитывать работу на выдергивание гвоздей, забитых в торец деревянного элемента (вдоль волокон и при динамической нагрузке на соединение).

Расчетная несущая способность на выдергивание одного гвоздя (в МН), забитого в древесину находится по формуле:

, (3.12)

где – расчетное сопротивление выдергиванию на единицу поверхности соприкосновения гвоздя с древесиной; =0,3МПа- для сухой древесины и =0,1МПа- для сырой древесины, высыхающей в конструкции;

- диаметр гвоздя, м;

- расчетная длина защемленной, сопротивляющейся выдергиванию части гвоздя, м.

Расчетная длина защемления гвоздя (без учета острия ) должна быть не меньше и не менее чем две толщины пробиваемой доски(рис.3.10а). При в формулу (3.12) вводится диаметр, равный 5 мм. При определении расчетной длины защемления гвоздя из его длины вычитается по 2 мм на каждый шов соединения.

Рис. 3.10. Соединения на гвоздях (а) и шурупах (б), работающих на выдергивание

Расчетную несущую способность на выдергивание одного шурупа (в мН) определяют по формуле, аналогичной (3.13):

, (3.13)

где -расчетное сопротивление выдергиванию шурупа или глухаря на единицу соприкасания нарезанной части шурупа с древесиной; для сухой древесины ;

-наружный диаметр нарезной части шурупа, сопротивляющаяся выдергиванию;

-длина нарезной части шурупа, соприкасающаяся выдергиванию, м;

Расстановка гвоздей, шурупов и глухарей при работе их на выдергивание такая же, как в соединениях, работающих на сдвиг (табл. 3.1).

Применение соединений на вклеенных и стальных стержнях (рис. 3.2в) из арматуры периодического профиля класса А300, А400 диаметром 15-25мм, работающих на выдергивание и продавливание, допускается в условиях эксплуатации конструкций при температуре воздуха . Влажность древесины при вклеивании стержней не должна превышать 12%. Для соединения элементов конструкций в радиопрозрачных сооружениях и в зданиях с агрессивной средой применяют стержни из стеклопластика типа АГ-4С. Предварительно очищенные и обезжиренные стержни вклеиваются клеями на основе эпоксидных смол в просверленные отверстия или в профрезерованные пазы (рис.3.2). Диаметры отверстий и размеры пазов должны быть больше диаметров арматурных стержней на 5 мм.

Расчетную несущую способность (в МН)вклеиваемого стержня на выдергивание и продавливание вдоль и поперек волокон в растянутых и сжатых стыках элементов определяют по формуле

, (3.14)

где - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон;

- диаметр вклеиваемого стержня, м;

- длина заделываемой части стержня, м, которую следует принимать по расчету, но не менее и не более ;

- коэффициент учета неравномерности распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня; этот коэффициент определяется по формуле:

, (3.15)

расстояния между осями вклеенных стержней вдоль волокон следует принимать не менее ,

а до наружных граней не менее .

Расчетная несущая способность (в МН), вклеенного под углом к волокнам деревянного элемента стального стержня на выдергивание и продавливание в стыках конструкции определяется по формуле

, (3.16)

где – расчетное сопротивление древесины выдергиванию или продавливанию вклеенного стержня; ;

-диаметр отверстия под стержень, м;

- длина заделываемой части стержня, м; ;

-коэффициент учета неравномерности распределения напряжений сдвига, который определяется по формуле 3.15.

-коэффициент, учитывающий зависимости расчетного сопротивления от диаметра стержня, ;

- площадь сечения стержня;

- расчетное сопротивление материала стержня.

Значения расчетных несущих способностей вклеенных стержней при работе соединения на сдвиг, растяжение с изгибом, выдергивание с изгибом приводятся в таблице 3.8, в пособии [3].

Клеевые соединения

Клеевые соединения наиболее надежных и эффективный способ соединения деревянных элементов, они позволяют обеспечить монолитность соединения. Применение клеев дает возможность получения клееных конструкций больших размеров и различных форм сечения и очертания. В клееных элементах больших сечений (которые могут достигать значений 2-2,5м) возможно рационально размещать пиломатериалы различного качества по площади сечения в соответствии с напряженным состоянием элемента, чем достигается экономия за счет меньшего использования первосортных лесоматериалов. Благодаря дробному распределению пороков в многослойных клееных элементах снижается отрицательное влияние пороков на прочность. Кроме того, недопустимые пороки могут быть вырезаны из досок при компоновке клееного пакета. Поскольку склеиванию подвергаются относительно тонкие, хорошо просушенные доски, снижаются внутренние усилия и напряжения, коробление и растрескивание элементов сводится к минимуму. Клеевое соединение в основном работает на сдвиг вдоль клеевых швов.

Для изготовления прямолинейных элементов рекомендуется использовать пиломатериалы толщиной не более 50 мм (до острожки). Для гнутоклееных элементов толщина досок не должна превышать радиуса изгиба и не должна быть более 40 мм. С учетом острожки максимальная толщина доски не должна превышать 42 мм для прямолинейных элементов и не более 33 мм для гнутоклееных элементов. Ширину досок необходимо согласовать со стандартными размерами пиломатериалов. Припуски на усушку и механическую обработку принимается для пиломатериалов равными: при ширине(мм) от 80 до 100-10мм; от 110 до 180-15мм; от 200 до 250-20мм. Склеиваемые поверхности должны быть чисто остроганы непосредственно перед нанесением на них клея и запрессовкой пакета. Влажность пиломатериалов во время изготовления и приемки конструкций должна быть в пределах 8-12%.

Основные виды клеевых соединений для изготовления КДК ( клееных деревянных конструкций) представлены на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Клеевые соединения заготовок для изготовления клееных деревянных элементов: а) по пласти; б) по кромке; в) по длине впритык; г) по длине на ус; д) по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на пласти заготовок; е) по длине на зубчатом шипе с выходом зубьев на кромки заготовок

Для соединения досок по длине в настоящее время применяются зубчатые шипы на ГОСТ 19414-90. Обычно используют шипы, изображенные на рис. 3.11д и 3.11е.

Типичные соединения клеевых соединений элементов деревянных конструкций под углом показаны на рис.3.12, а продольное сращивание элементов дощато-клееных элементов - на рис. 3.13.

Рис. 3.12. Клеевые соединения элементов деревянных конструкций под углом:

а) в карнизном узле рам; б) в коньковом узле треугольных 2-шарнирных арок;

Рис. 3.13 Нормальное продольное сращивание элементов дощато-клееных ДК на «зубчатый шип» и фанерных элементов «на ус», осуществляемое в заводских условиях