Соединения на металлических зубчатых пластинах (мзп)
Для соединений деревянных элементов толщиной до 70мм применяются металлические зубчатые пластины (МЗП), которые изготавливаются из листовой стали толщиной от 1 до 2мм методом холодной штамповки. Образуется система зубьев, которые отогнуты относительно поверхности пластины под прямым углом.
В МЗП больше, чем в нагельных соединениях реализуется принцип дробности. Это связано с тем, что зубья в пластинах имеют небольшую изгибную прочность и расположены относительно друг друга так часто, что древесина работает больше на смятие, чем на скалывание.
Особенности расчета элементов на МЗП
1. Расчетная несущая способность пластин принимается на 1см2 поверхности. В отличие от нагелей, несущая способность которых нормируется для одного нагеля.
2. Помимо несущей способности соединения, пластинка проверяется на прочность перфорированной поверхности на растяжение и срез. Расчетная несущая способность при срезе принимается на 1см ширины сечения и на 1см длины срезаемого сечения.
Соединения на растянутых связях
Для этих целей СНиП рекомендует применять металлические изделия (тяжи, хомуты, скобы и т.д.). Рассчитываются по правилам металлических конструкций.
Соединения на клеях
Склеивание – наиболее эффективный способ соединения древесины.
Достоинства:
1. Изготовление конструкций любых форм и размеров;
2. Жесткое сплачивание деревянных элементов образует монолитное соединение;
3. Повышение механических свойств клееной древесины за счет рассосредоточения пороков при наборе клееного пакета.
4. Стойкость к воздействию агрессивных сред. Повышение долговечности.
При изготовлении клееных конструкций используют соединение «по пласти» и на «зубчатый шип». Для склеивания фанеры применяют соединение на «ус».
Соединение по «пласти»
Для образования требуемой высоты сечения при одинаковой ширине применяют способ соединения по «пласти».
На качество соединения влияют:
качество клея;
технологические параметры при запрессовке;
подготовка древесины к склейке (сушка до требуемой влажности и фрезерование поверхностей). При пластевом соединении фрезерование кромок происходит после склеивания пакета.
необходимо вести учет влажности клееной конструкции.
Учет влажности необходим в связи с тем, что в процессе эксплуатации влажность клееной конструкции будет соответствовать равновесной влажности с окружающей средой, и при наличии повышенной исходной влажности досок в клеевых соединениях возникают внутренние напряжения от усушки древесины. Величина этих напряжений будет увеличиваться в зависимости от влажности досок и равновесной влажности клееного пакета. Исходя из этих соображений, для изготовления прямолинейных клееных элементов толщиной фрезерованной доски не должна превышать 42мм.
При компоновке поперечного сечения для изгибаемых и сжато -изгибаемых конструкций необходимо рационально использовать пиломатериал различных сортов. В крайних зонах сечения используется древесина I и II сорта, а вредней зоне древесина III сорта.
Соединение на «зубчатый шип»
Для сращивания досок по длине используется соединение на «зубчатый шип».
Нарезка шипа возможна параллельно и перпендикулярно пласти. Наиболее технологичный способ – перпендикулярной нарезки.
Прочность соединения должна соответствовать нормативному сопротивлению древесины II сорта, поэтому к этому виду соединения предъявляются высокие требования по нарезке шипа (регламентированы ГОСТ) и по качеству клея.
Для увеличения надежности конструкции больших пролетов особенно в растянутой зоне в одном сечении допускается стыкование не более 25% всех досок пакета. Требования по размещению стыков на «зубчатый шип» на рис. 11.
Рис. 11. Требования по размещению стыков
на «зубчатый шип»
С
оединение
на вклеенных стержнях
Вклеенные стальные стержни для соединения растянутых, изгибаемых, сжато – изгибаемых элементов из клееной древесины массивных сечений. Это соединение предназначено для решения жестких узловых соединений деревянных конструкций и соединений с железобетонными конструкциями. Принцип вклеивания металлических стержней положен в основу изготовления армированных деревянных конструкций.
Ориентация вклеенных стержней относительно волокон древесины м.б. различной и определяется конструктивными требованиями к узловым соединениям и величиной действующих усилий.
Для растянутых элементов с небольшими усилиями используется вклеивание вдоль волокон. В узлах, где усилия прикладываются поперек волокон, а площадь смятия небольшая, вклеивание осуществляется поперек волокон.
Для большепролетных клееных конструкций (где действуют большие растягивающие усилия и изгибающие моменты) вклеивание стержней д. осуществляться под углом 30-40º к волокнам древесины.
Многолетние испытания показали, что прочность клееной древесины на вклеенных стержнях, выше прочности сечения клееных соединяемых элементов. В этом случае вклеенные стержни играют ту же роль, что и анкера закладных деталей в железобетоне.
При любом направлении вклеивания стержней д. соблюдаться основные требования:
1. Диаметр отверстия д.б. на 5мм больше диаметра стержня.
2. Используются только стальные стержни периодического профиля из арматуры класса А-III, А-IV.
3. Используется только эпоксидный клей с наполнителем цементом.
4. Засверленные отверстия д.б. снабжены компенсационными отверстиями для продувания каналов, выпуска воздуха при заполнении канала клеем и погружении стержней.
5. Диаметр принимается равным 12-25мм.
6. минимальная длина стержня д.б. не менее 10 диаметров.
Расчетная несущая способность вклеенного стержня на выдергивание или продавливание, вдоль волокон в растянутых или сжатых стыках определяется:
Т=Rскπ[d+0,005]l·Кс (
где d – номинальный диаметр стержня; l – длина заделываемой части стержня, но не более 30d; Кс – коэф-нт, который учитывает неравномерное распределение напряжений сдвига по длине стержня, который равен 1,2-0,02l/d; Rск – расчетное сопротивление древесины скалыванию, равное 2,1МПа.
Расстояние между осями стержней не д.б. меньше 3d.
Деформативность соединений на вклеенных стержнях незначительная, поэтому это соединение можно отнести к жесткому соединению при составлении расчетных схем для определения усилий и изгибающих моментов в элементах конструкций.