Монтажный или аварийный болт врубки

Опорные узлы ферм на лобовых врубках снабжаются монтажными болтами (рис. 5.10), которые выполняют дополнительные функции аварийной связи. Работа болта как аварийной связи в основном расчёте опорного узла не учитывается, поскольку начальная жёсткость его со­противления сдвигу, особенно после усушки древесины, ничтожно мала по сравнению с начальной жёсткостью работы врубки на смятие и скалывание.

Аварийная связь должна полностью включиться в ра­боту лишь при скалывании зуба растянутого пояса (см. рис. 5.10) и обеспечить временное закрепление нижнего конца верхнего пояса в результате соответствующей де­формации болта и работы его на растяжение.

Рис. 5. 10. Работа аварийного (монтажного) болта в случае скалы­вания зуба, опорной лобовой врубки в ферме, несущей узловые на­грузки.

Экспериментальные исследования выявили решающее влияние местного вмятия нижнего концевого ребра верх­него пояса в волокне нижнего пояса на отклонение си­лы отпора N_отп от направления, перпендикулярного пло­скости скалывания. Образовавшаяся местная вмятина, увеличиваясь по мере возрастания силы упора, предотвращает дальнейший сдвиг верхнего пояса даже при отсутствии связей.

¹ Освенский Б. А. О сопротивлении древесины скалыванию при сочетании касательных напряжений вдоль волокон с нормаль­ными напряжениями сжатия поперек волокон, — Лесной журнал, 1982, № 2,

5.4. Соединения на механических связях

5.4.1 Соединения на шпонках и шайбах шпоночного типа

Ш понки — это вкладыши из твердых пород древеси­ны, стали или из пластмасс, которые устанавливаются между сплачиваемыми элементами и препятствуют сдвигу. Для сплачивания деревянных элементов издавна применялись призматические шпонки из твердых пород древесины. Различают призматические деревянные про­дольные шпонки (рис. 5.11,а), когда направления во­локон древесины шпонок и соединяемых элементов со­впадают, и поперечные, когда направление волокон в шпонках перпендикулярно к направлению волокон сое­диняемых элементов. Во втором случае для обеспечения более плотной посадки шпонок они могут быть выполне­ны из двух клиновидных элементов.

П

Рис. 5. 11. Соединения на шпонках

а — призматических продольных деревянных; б — работа призматиче­ских шпонок, а-а - плоскость ска­лывания; в— тавровых металличе­ских

ризматические шпонки, передавая от одного элемен­та другому сдвигающие силы, работают на смятие и ска­лывание. По надежности из деревянных призматических шпонок следует выделить наклонные шпонки. Отличи­тельный признак шпонок — появление опрокидывающего шпонку момента и как результат этого возникновение распора между соединяемыми элементами (рис. 5.11, б). Рассмотрев равновесие шпонки без учета сил трения, можно приближенно определить распор

с учётом сил трения

V=(t_шп/_шп)Т.

Для восприятия распора необходимо устанавливать ра­бочие связи — стяжные болты. Во избежание чрезмерной деформативности шпоночных соединений, а также для уменьшения количества стяжных болтов, длину шпонки по нормам принимают не менее _шп5h_вр. Глубину врез­ки шпонок в брусья следует принимать не менее 2 см и более 1/5 высоты бруса, а бревна — не менее 3 см и не более 1/4 диаметра бревна.

Расчёт соединений на призматических шпонках подобно расчёту соединений на лобовых врубках сводится к проверке несущей способности по смятию и скалыванию древесины шпонок, а также сплачиваемых брусьев или брёвен. При расчёте на скалывание в многорядовых соединениях в связи с вероятностью неравномерного распределения усилий между шпонками и снижения несущей способности вводят коэффициент 0,7. При расчёте соединений на шпонках требуется подбор стяжных болтов и шайб под его головку и под гайку для восприятия распора.

В настоящее время в зарубежной практике строительст- ва нашли широкое применение тавровые металлические шпонки (рис. 5.11,в), Они занимают промежуточное положение между шпонками и пластинчатыми нагелями. Несомненным их преимуществом является простота сборки, упрощенное изготовление гнезда небольшого размера и возможность в связи с этим расположения большего количества шпонок без снижения несущей способности деревянных элементов на скалывание.

Для соединения элементов деревянных конструкций под различными углами в узлах ставят круглые центровые шпонки. Характерная особенность всех центровых шпонок — наличие в центре отверстия для стяжного болта. Отверстие для этого болта в соединяемом элементе можно использовать при нарезке круглых или кольцевых гнезд в каждом элементе порознь. На рис. 5.12 показано развитие центровых шпонок и их переход к шайбам шпоночного типа. Центровые односторонние шайбы шпоночного типа воспринимают усилия от центрального бол­та и рассредоточенно передают их на деревянный эле­мент.

В определенный период времени наблюдался спад ин­тереса к применению шпонок. Это объяснялось главным образом тем, что при их применении для соединения де­ревянных элементов цельного сечения, из-за устройства гнёзд под шпонки сильно ослаблялось поперечное сече­ние. Появление клеёных деревянных элементов расшири­ло возможности применения и создания большепролёт­ных деревянных конструкций. Одновременно с этим воз­никла необходимость устройства соединения клеёных элементов для увеличения их длины, а нередко попереч­ного сечения, так как при больших пролётах бывает эко­номичнее делать сечение из нескольких клеёных элементов, соединенных между собой на механических связях. При этом ослабление поперечного сечения в соединениях клеёных элементов составляет не столь ощутимую долю от всего поперечного сечения.

Рис. 5.12. Развитие соединений на центровых шпонках

а — дисковых деревянных; б — тарельчатых чугунных;

в — гладкокольцевых; г — зубчатокольцевых.

а) б) в) г)

Наибольшее распространение в современных деревян­ных клеёных конструкциях за рубежом нашли шайбы шпоночного и нагельного типов.

Из центровых шайб наиболее технологичными и на­дежными для сборных узловых соединений элементов деревянных конструкций являются зубчатые и когтевые шпонки. Они получаются из листовой стали штамповкой на специальных прессах. Зубчатые шпонки могут иметь зубья или когти с одной или двух сторон. Односторонние зубчатые шпонки применяют обычно для устройства сборно-разборных соединений или для прикрепления деревянных элементов к металлическим. В нашей стране проф. В. Г. Ленновым были предложены штампованные когтевые шайбы (рис. 5.13, а). Этот тип зубчатых шпонок нашёл применение и дальнейшее развитие в зарубежной практике строительства.

Соединения на зубчатых шпонках характеризуются высокой несущей способностью и вязкостью. Зубчатые шпонки вдавливают в тело древесины ударным способом или специальными зажимами. К недостаткам соединений на зубчатых шпонках относится образование трещин в сопрягаемых элементах, а также уменьшение несущей способности из-за неравномерности запрессовки шпонок в многорядовых соединениях. Вследствие этого количество зубчатых шпонок в одном ряду ограничивается десятью.

Рис. 5.13. Виды кольцевых и зубчатых шпонок а - когтевая Леннова; б - двусторонняя кольцевая типа Аппель; в - то же односторонняя; г - тарельчатая типа Христоп; д - ногтевая системы Фрис и Нильсона; е – двусторонная зубчато- кольцевая Котова; ж –двусторонная зубчатая типа Гека; з – то же односторонняя; и - двусторонняя кольцевая типа Аллигатор.

Таблица 5.3.

Основные технические характеристики шайб шпоночного типа

(Окончание) таблица 5.3.

Основные технические характеристики шайб шпоночного типа

Основные формы и виды шайб шпоночного типа современных деревянных конструкций показаны на рис. 5.13. В табл. 5.3 даны их основные характеристики. При сплачивании клееных деревянных элементов с помощью шайб шпоночного типа они могут иметь прямую расстановку или располагаться в шахматном порядке с шагом пропорционально диаметру шпонок (см. табл. 5.3).

Металлические шпонки, расположенные внутри деревянных элементов, не требуют в обычных условиях антикоррозионной защиты. При использовании шпоночных соединений в условиях повышенной химической агрессивности окружающей среды применяют антикоррозионное покрытие металлических шпонок, чаще оцинкование.