3.2. Соединения на вырубках

Пример: лобовая с одним зубом.

h_вр ≤ 1/3h

h_вр > 2см

l_ск ≥ 1,5h

l_ск < 10h_вр

На смятие проверяется растянутый стержень, т.к. у него смятие осуществляется под углом к волокнам. Nсм должно быть:

1. Из условия смятия:

N_см ≤ F_см×R_смα =

2. Из условия скалывания:

N_cк ≤ l_ск×b×R_ск

3.3. Соединения на шпонках

Шпонки в деревянных конструкциях – это вкладыши, которые препятствуют взаимному сдвигу соединяемых элементов. Сами шпонки работают на смятие и скалывание. Отличительным признаком шпоночных соединений является распор, для восприятия которого необходимо устанавливать рабочие стяжные связи. Шпонки могут быть призматическими, продольными (прямые и наклонные).

Призматические шпонки выполняются из твердых пород дерева.

h_вр ≤ 1/5h

h_вр > 2см

l_ш ≥ 5h_вр – такой размер обеспечивает лучшее усилие в шпонке и экономию стали

Соединения на призматических шпонках применяются для сплачивания брусьев или бревен в составных балках. Для обеспечения совместной работы шпонок требуется плотная пригонка их в гнезда. Особенно в случае применения более жестких прямых и наклонных продольных шпонок. При эксплуатации поперечных шпонок их необходимо периодически подклинивать.

Т_ш×h_вр=Q_ш×l_ш

В результате эксцентричного приложения совершающих усилий будет возникать распор, равный из условия равновесия шпонки

Распор принимается стяжными болтами, который располагается между шпонками. Диаметр болта и их количество определяют из усилия Q, при этом диаметр в болтах принимается не менее 12мм.

Обеспечение лучшего усилия в шпонке и экономия стали для стяжных болтов длина больше 5hвр

Соединения на шпонках рассчитывают на смятие и на скалывание.

Т_см=R_см×h_вр×b

T_ск=R_ск×l_ск×b

Т_см и Т_ск – максимальные усилия, которые может воспринимать соединение

l_ск=S_o – для прямых

l_cк=S_o+0.5l_мп – для наклонных

Поперечные шпонки более податливы, более мягкие чем продольные, что позволяет включить в равномерную работу все шпонки.

Круглые металлические шпонки

Гладко кольцевая шпонка представляет собой кольцо из тонкой полосовой стали толщиной 3-4мм.

При сборке элементов такие шпонки вставляются в высверленный в каждом элементе кольцевой желобок. В центре кольцевой шпонки ставится стяжной болт

Зубчатокольцевая шпонка представляет собой штампованную стальную полоску с заострёнными кромками, согнутую в холодном состоянии и сваренную концами в кольцо.

Диаметр принимается 10-12см, ширина кольца – 3см.

И та и другая шпонка рассчитывается по эмпирическим формулам в зависимости от диаметра.

Когтевая шайба В.Г. Леннова.

Стальная штампованная круглая пластинка с заострёнными зубьями. Шайба предложена к применению по сортаменту диаметром 8,10,12,15см.

Шайбы устанавливаются ударным способом.

Соединения на МЗП (металлические зубчатые пластины)

3.5. Соединения на нагелях

Нагелем называется деревянный, металлический и пластмассовый стержень, применяемый для соединения деревянных элементов, препятствующий их взаимному сдвигу и работающий в основном на изгиб.

Нагели бывают:

- цилиндрические

- пластинчатые

К цилиндрическим нагелям относят болты, гвозди, винты и металлические стержни.

В отличие от шпоночного соединения в нагельных соединениях не появляется распора. Сдвигаясь, сплачиваемые элементы стремятся опрокинуть нагель, который после некоторого поворота обусловленного неплотностью и смятием древесины упирается в неё сначала по краям элемента, а затем начинает изгибаться. Поверхность контакта нагеля с древесиной увеличивается, что вызывает появление в ней напряжение смятия по всей длине нагеля, при этом напряжение смятия древесины по длине нагеля имеет разные знаки и их равнодействующие образуют две пары взаимноуравновешивающихся сил, что и обеспечивает равновесие нагеля.

Следовательно, равновесие нагеля обеспечивается только продольными силами. Для установки нагелей диаметром более 6мм необходимо просверливать отверстие, гвозди, имеющие малый диаметр забиваются в древесину без предварительного сверления. Соединения на нагелях должны быть обжаты, для чего ставятся стяжные болты в количестве около 25% общего количества нагелей. Растянутые соединения на цилиндрических нагелях могут быть симметричными и несимметричными.

Расстановка нагелей

Несущая способность нагеля зависит от расстояния между ними. Можно найти такие минимальные расстояния при которых несущая способность нагеля по скалыванию и раскалыванию древесины между нагелями будет превышать несущую способность нагеля по его изгибу и смятию древесины нагельного гнезда.

Определяется видом нагеля и выражается в его диаметре

Стальные нагели:

S₁=7d_n

S₂=3,5d_n

S₃=3d_n

Дубовые:

S₁=5d

S₂=2d

S₃=3d

Для гвоздей:

S₁=15d

S₂=4d

S₃=4d

При соблюдении минимальных расстояний несущая способность нагеля вычисляется не из условия скалывания, а только из условия изгиба нагеля и смятия древесины.

Определение несущей способности нагелей.

Каждое сечение нагеля с рабочим швом называется срезом

Работа нагеля отличается от работы заклепки. Несущая способность заклепки определяется из расчета на срез и на смятие.

А изгибающие моменты в заклепке невелики, они не являются определяющими.

Деревянные соединения отношение длины нагеля к его диаметру значительно больше и несущая способность нагеля определяется из условия изгиба нагеля и смятия древесины нагельного гнезда.

Срезающие условия в нагеле невелики. Срезать нагель даже деревянный практически невозможно.

Таблица по определению несущей способности каждого вида нагелей.

1. из условий изгибаТ_u

2. из условий смятия:

а) крайнего элемента T_с

б) среднего элемента Т_d

n=N/T_min