3.5. 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

3.6 Соединения на металлических зубчатых пластинках

В настоящее время для узловых соединений дощатых элементов начали применять металлические зубчатые пластинки (МЗП).

МЗП- стальная пластинка толщиной 1-2мм, на одной стороне которой после выштамповке на прессах получают зубья различной формы и длины (рис.3.2а,б). МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов так, чтобы ряды МЗП располагались в направлении волокон присоединяемого деревянного элемента, в котором действует наибольшие усилия.

Изготовление конструкций с МЗП должно выполняться на специализированных предприятиях или в деревообрабатывающих цехах, оснащенными оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний. Ручная запрессовка МЗП не допустима. Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластины, а также по условиям прочности при работе на растяжение, сжатие и срез.

Расчетная несущая способность соединений на МЗП зависит от типа пластин с заданной геометрией зуба. Высота зубьев рекомендуется не более 12-кратной толщины пластины. Несущая способность соединения на МЗП ( в кН) по условиям смятия древесины определяют по формуле:

, (3.17)

где - расчетная несущая способность на 1 см² рабочей площади соединения, МПа, величина R определяется по таблице 3.6 [3].

- расчетная поверхность МЗП с одной стороны стыка, определяется за вычетом площадей участков пластин в виде полос шириной 10 мм.

Расчетную несущую способность МЗП (в кН) при растяжении находят как

, (3.18)

где - размер пластинки в см в направлении, перпендикулярном направлению усилия, без учета перпендикулярном направлению усилия.

- расчетная несущая способность пластины на растяжение, кН/м, определяется по таблице 3.6 [3].

Несущую способность МЗП при срезе находятся по формуле

, (3.19)

где - длина среза сечения пластинки без учета перфорации, см;

- расчетная несущая способность пластины на срез, кН/м, определяется по таблице 3.6 [3].

При совместном действии на пластинки усилий среза и растяжения должно выполняться условие

(3.20)

Расчетные сопротивления МЗП смятию, растяжению и срезу зависят от типа МЗП и величина угла между направлением волокон и действующим усилиям. В ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко разработаны «Рекомендации по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на МЗП». В учебнике [3] в табл.3.6 приводятся значения расчетных несущих способностей соединений с пластинами ПЗП-1.2 или МЗП-2, которые обычно применяют в России. Пластины ПЗП-1.2 и МЗП-2 (в соответствии с толщиной применяемой стали) имеют размеры: длина 160-340 мм и ширина 80-140 с длиной зубьев 14,8 мм(пластина МЗП-1.2); длина 160-400 мм и ширина 80-200 мм с длиной зубьев 23,5 мм.