33Классификация соединений элементов деревянных конструкций

В целях повышения несущей способности деревянных конструкций применяют сплачивание (в поперечном направлении), наращивание (в продольном направлении) и узловые соединения бревен, брусьев, досок и брусков.

 

Соединение элементов деревянных конструкций в настоящее время осуществляют большей частью при помощи специальных деревянных, металлических, пластмассовых и других рабочих связей. Исключение составляют сжатый стык и врубки, решаемые, как правило, путем непосредственного упора соответственно опиленных элементов.

 

Следует иметь в виду, что признак работы на сжатие, изгиб, растяжение и сдвиг относится лишь к самой связи, а не к соединению в целом. Так, например, растянутый стык может быть выполнен и на изгибаемых связях, т. е. на нагелях. Работа связей на смятие не может служить определяющим признаком, поскольку она характеризует поверхностное действие и противодействие соединяемых частей, свойственное всем видам врубок, шпонок, нагелей и растянутых связей; например, растянутые болты передают усилие обычно через шайбу, взаимодействующую с поверхностью древесины тоже путем смятия. Только в соединении на клеях передача основного усилия происходит путем работы клеевого шва не на смятие, а на сдвиг.

 

Основные виды соединений (при сплачивании)

1. Соединения на врубках, работающих без специальных рабочих связей. Соединения безраспорные; требуются лишь вспомогательные поперечные связи (устаревший вид сплачивания)

 

 

Рис. 1. Схема соединения на врубках

 

2. Соединения на шпонках, работающих в основном на сжатие (с), аналогично сжатым раскосам фермы (с). Распор Q_шп воспринимается рабочими поперечными связями (р) — болтами, хомутами и т. п., работающими на растяжение аналогично растянутым стойкам фермы (р)

 

Рис. 2. Схема соединения на шпонках

 

3. Соединения на нагелях, работающих в основном на изгиб (и), аналогично стойкам (и) безраскосной фермы. Соединения безраспорные, требуются лишь вспомогательные поперечные связи

 

Рис. 3. Схема соединенияна нагелях

 

 

4. Соединения на клею, работающем в основном на сдвиг (τ), аналогично сварному шву в металлических балках. Поперечная связь обычно обеспечивается самим клеевым швом

 

Рис. 4. Схема соединения на клею

Основные требования к соединениям элементов деревянных конструкций

Способ соединения элементов деревянных конструкций оказывает большое влияние на их несущую способность.

 

Соединение растянутых деревянных элементов, создает наибольшие трудности которые связаны с их местным ослаблением. В ослабленном сечении могут концентрироваться опасные, не учитываемые расчетом, местные напряжения (например, вследствие поперечного изгиба неразрезного растянутого пояса фермы в результате провисания конструкции). Кроме того, в стыковых и узловых соединениях растянутых деревянных элементов наибольшую опасность представляют скалывающие и раскалывающие (местные О_pо) напряжения, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями от усушки.

 

Скалывание и разрыв вдоль или поперек волокон относят к хрупким видам работы древесины. В древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Для компенсации природной хрупкости древесины используют вязкую податливость работы соединений элементов. Наиболее вязким видом работы является работа древесины на смятие.

 

Требование вязкости, предъявляемое ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций, сводится к следующему: обеспечить выравнивание напряжений (усилий) в параллельно работающих брусьях или досках, а также в зубьях, нагелях и т. п. использованием вязкой податливости работы древесины на смятие, до того как произойдет хрупкое разрушение от разрыва или скалывания наиболее напряженного волокна.

 

Для растянутых элементов деревянных конструкций обеспечения вязкости соединения, осуществляется применением «принцип дробности», который позволяет избежать опасности скалывания древесины путем увеличения числа площадок скалывания.

 

В качестве примера на рис. 1 приведен результат опытной проверки эффективности использования принципа дробности в соединении на нагелях растянутых досок одинакового сечения. Применение вместо одной сосредоточенно приложенной связи шестнадцати дает увеличение несущей способности дробного соединения и увеличение его вязкости (A₁₆ ≥ A₁ в диаграмме работы соединений на рис. 1), измеряемой количеством работы сопротивления A₁₆ ≥ А₁.

 

Эффективность применения принципа дробности объясняется равномерным распределением усилий между многими параллельно работающими связями. Степень равномерности распределения в значительной мере зависит от точности проведения соединения, от начальной плотности прилегания рабочих поверхностей в связях.

 

 

Рис. 1. Проявление принципа дробности в работе стыкового соединения растянутых досок (5×12 см)

при замене одного стального нагеля диаметром 2,4 см 16 тонкими нагелями диаметром 0,6 см

 

Для сжатых элементов вязкость достигается работой древесины на смятие. Сжатый стык реализуемый простым лобовым упором позволяет не опасаться хрупкого разрушения древесины.

 

Обеспечение плотности соединения путем предотвращения нерабочих, рыхлых деформаций является вторым из основных требований, предъявляемых ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций.

ИЗ СНиПА

6.41. Опирание несущих деревянных конструкций на фундаменты, каменные стены, стальные и железобетонные колонны и другие элементы конструкций из более теплопроводных материалов (при непосредственном их контакте) следует осуществлять через гидроизоляционные прокладки.

Деревянные подкладки (подушки), на которые устанавливаются опорные части несущих конструкций, следует изготовлять из антисептированной древесины преимущественно лиственных пород.

6.42. Металлические накладки в соединениях конструкций, эксплуатируемых в условиях, где возможно выпадение конденсата, должны отделяться от древесины гидроизоляционным слоем.

6.43. Покрытия с деревянными несущими и ограждающими конструкциями следует проектировать, как правило, с наружным отводом воды.

6.44. В ограждающих конструкциях отапливаемых зданий и сооружений должно быть исключено влагонакапливание в процессе эксплуатации. В панелях стен и плитах покрытий следует предусматривать вентиляционные продухи, сообщающиеся с наружным воздухом, а в случаях, предусмотренных теплотехническим расчетом, использовать пароизоляционный слой.

Рулонные и пленочные материалы, используемые в качестве пароизоляции в плитах и панелях стен, у которых обшивки соединены гвоздями или шурупами с деревянными или с клееным каркасом из фанеры или древесины, должны укладываться сплошным непрерывным слоем между каркасом и обшивкой.

В ограждающих конструкциях с соединением обшивок с каркасом на клею следует применять окрасочную или обмазочную пароизоляцию. Швы между панелями и плитами должны быть утеплены и уплотнены герметизирующими материалами.

34 Соединение древесины с помощью наращивания Наращиванием называется соединение брусьев или бревен по вертикальному направлению. Наращивание часто встречается в стройках, сваях и т. д. Наращивание шипом. Этот способ показан на рис. 48 и состоит в том, что один торец бруса обделывается шипом, а в другом выдалбливается соответствующее гнездо. Шип вставляется в гнездо, и таким образом происходит соединение. Шипы бывают круглые, четырехгранные равносторонние и плоские. Они делаются или вырезными, когда шип вырубается из самого бруса, или вставными, тогда в торцах обоих соединяемых брусьев высверливаются или выдалбливаются отверстия, куда и вставляется шип. Н аращивание шпунтом. На торце одного бруска во всю толщину его нарубают гребень, а на торце другого вырубают соответствующее гнездо, как показано на рис 49 А. Гребень вводится в гнездо, и торцы плотно пригоняются друг к другу. Иногда гребень и гнездо делаются не во всю титану бруса, а лишь до 2/3 их, тогда получается соединение с боковым шипом. Н аращивание в полдерева состоит в том, что сращиваемые брусья срезаются на полдерева, на длине около 1 метра, затем соединяются и обхватываются железными кольцами и хомутами. Такое наращивание часто употребляется в сваях. Наращивание крестообразным шипом показано на рис. 49 Б и состоит в том, что на торце одного бруса нарубается крест, а на торце другого выбирается гнездо. Разметка обоих торцов делается одинаковой. Каждая сторона торца делится на три равные части. Для получения крестового шипа выбираются угловые части бруса, а для получения гнезда — средние. Крестовой шип входит в гнездо, и таким образом производится наращивание двух брусьев. Часто соединяют брусья также с помощью накладок, которые потом стягиваются болтами.