Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Соколовский Б.С. Деревянные конструкции в строительстве

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.11 Mб
Скачать

Напряжения в клеевых швах

 

 

 

 

Крутящий

 

Схемы узлов

Расчетная площадь склеіікн

момент

узла

 

F, см-

M к ,

 

 

 

 

 

 

кгс/см

 

 

 

Подкос

7 200

 

 

3,14

 

 

 

4 [ —

17-351 = 1872

 

ют

90>

ч.

г6'

131 чч

Стойка

2(17,8-16) = 570 Верхний пояс

2 f 40 — ^ — ) = 1160

Опорный раскос

2 , 4 0 ^ 8 4 ^ - 1 = 1 1 6 0

Стойка 2 (1916) = 608

Раскос

3 14

2 | — • 15-251 = 590

Накладки верхнего пояса

2 |40 1 9 + 1 4 | = 1 3 2 0

Раскосы

2 [ - ^ 4 - 25-15 1 = 590

П р и м е ч а н и е . На всех схемах узлов показаны размеры расчетных

98

узлов фермы при нагрузке 13,32

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полярный момент сопро­

_

Mк

Нормаль­

 

 

 

 

 

 

 

 

тивления \Ѵ , см'

 

ная

 

 

 

 

Примечания

 

сила N,

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

кгс

кгс/см'

 

 

 

 

 

 

 

кгс/см2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 (3,14- 17а-35)

 

7200

 

 

— 10 797

10 797

 

Швы

по

плоскости

16

 

 

 

 

 

1872

=

склейки

раскосов

=

7940

 

 

 

 

 

= 5,76

нарушены

не были

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (0,218-17,8-162 )

=

17 300

=8,70

+ 4 697

4697

 

 

5,22

Скалывание

по

=

1990

 

1990

 

 

70

 

 

клеевым

 

швам

40 (19* — 104)

 

15 300

 

—9 401

9401

 

 

 

стоек

 

 

 

 

 

 

 

1,12

Скалывание

по

12-19(19 — 10)

~~

3070

 

 

Ибо'

 

клеевым

 

швам

0,105(194 — 104)

 

=

5,0

 

 

 

 

 

верхнего

пояса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

3070

 

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3070

 

=

0,65

—10 797

10 797

=

9,3

Швы

по

плоскости

 

 

 

3070

 

1160

 

склейки

опорных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раскосов

нарушены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не были

 

 

2 (0,208-19-162)

=

14 800

 

4 697

4697

 

 

 

Скалывание по кле­

=

2040

 

2040

 

 

" 6 Ö 8 - 7 - 2 2

евым

швам

стоек

2(3,14-152 -25)

 

- • 7,21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 200

_

7 974

7974

 

 

 

Скалывание по кле­

16

= 2204

 

 

13,5

 

 

2204

~~

 

590:

 

 

евым

швам

раско­

 

 

 

 

 

 

 

сов

 

 

 

 

 

 

=

9,62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40 (19* —144 )

 

34 900

 

9 401

9401

=

 

7,15

Скалывание по кле­

12-19(19 — 14)

 

4834

 

 

1280

 

евым

швам

накла­

 

 

 

 

 

 

док верхнего пояса

 

=

7,22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п^ / І Э * — 1 4 *

- ° ' І 0 5 ( —

=

4834

 

 

 

 

 

 

 

 

(3,14-152 -25)

6400

 

7 974

7974

 

13,5

Швы по

плоскости

16

2204

~ 2 , 9

 

590

:

склейки

раскосов

=

2204

 

 

 

 

 

 

не нарушены

 

 

 

 

 

 

 

 

площадей

склейки элементов.

 

 

 

 

 

 

99

 

б)

 

 

 

 

 

• M

 

I

 

 

 

 

Рис. 60. Схема работы клеевого 'сое-

 

 

 

 

4jfr/nZ

• ' I

 

 

 

динения при

воздействии продольных

40x11?

 

 

'

сил и крутящего

момента

1

20xlè\

 

 

 

 

 

 

 

I

 

WO

WO

300

Paie. 58. График зависимости прочно­

Площадь

сти клеевого

соединения,

работаю­

 

скалывания

F (смг)

щего на скалывание

-при

действии

 

 

 

 

 

крутящего

момента,

от

площади

Xкгс/см2

 

 

 

 

склейки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

109.7ß

8,78

S42

W

5,48

4.57

 

 

 

 

 

I

10 70 30 40 50

SO 70 80 9-7

Рис. 59. График изменения величин разрушающих напряжений в зависи­ мости от угла склейки при воздейст­ вии крутящих моментов

О — результаты

испытания

Купера

и

Структа;

ф

результаты

испытания

уз­

лов фермы;

0—

результаты испытания

образцов,

склеенных

под

углом 90°,

по

 

данным

А.

И. Павлова

 

тельные напряжения в плоскостях склейки имеют наибольшие значения по серединам более длинных сторон плоскостей скле­ ивания. Они будут противоположны по направлению и поэтому

одно из них обязательно совпадет с направлением

напряжения

от продольной силы. Наибольшее касательное

напряжение

можно было бы получить как сумму этих составляющих (рис. 60).

По данным испытаний фермы пролетом 6 м было установ­ лено, что клеевые соединения в некоторой части узлов при раз­ рушающей нагрузке 13,32 т нарушены не были. Это находится

в соответствии с малой величиной крутящих моментов, полу­ ченной по расчету (см. эпюру на рис. 55). Сохранились клееные швы в опорных узлах № / и 7, частично в узлах № 2, 4 и 6 (см. та'бл. 26). Ниже приводятся величины касательных напряжений от крутящих моментов [2] и от продольных сил в этих узлах.

Из табл. 28 видно, что величины касательных напряжений от воздействия крутящих моментов относительно невелики. Каса­ тельные напряжения от воздействия продольных сил по своей

100

величине примерно соответствуют напряжениям в клеевых швах узлов подвергшихся разрушению. В разрушившихся узлах каса­ тельные напряжения от продольной силы нигде не достигли своей предельной величины (см. рис. 36).

№ п/п

Т а б л и ц а 27

Величины разрушающих напряжений в клеевых соединениях при воздействии крутящих моментов

 

 

Угол

склейки

 

 

Авторы работ

13°

15°

30°

40°

60°

Примечания

90°

1

Д . Купер И

 

6,1 9,76 8,78

5,48 4,88

 

А. Структ.

Ис­

 

 

 

пытание образцов

9,62

7,97

2

Б. С. Соколовский, 7,22 5,0

 

Испытание

фермы,

 

 

 

/ = 6 м

 

 

 

3 А. И. Павлов. Ис­

5,42

пытание образцов

 

При постоянной пло­ щади склейки. Соеди­ нения нз досок 76x38 а) При переменной площади склейки. Соединения из до­ сок 190x42 и 160х

Х42 мм;

б) для угла 90° при­ нято среднее зна­ чение разрушающих напряжений, равное

7,24 + 8,70

2 = 7,97 кгс/см2 (см.

табл. 26) Соединения из досок шириной 130—150 мм

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

28

 

Величины касательных напряжений

 

 

_ _

 

Наименование узлов

X,

кгс/см1

а,

кгс/см'

 

 

 

 

 

 

0,91

 

5,76

 

Узлы №2 и б,

крепление

опорных

раскосов

0,65

 

9,30

 

 

 

 

 

 

 

2,9

 

13,50

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

29

Предел прочности на скалывание при кручении

 

 

 

Углы склейки, а

R

ск

,

кгс/см'

Углы склейки, а

R ,

кгс/см'

 

 

 

'

ск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10°

 

 

 

6,0

50°

 

7,5

 

15°

 

 

 

7

60°

 

5,5

 

25°

 

 

 

9

90°

 

5,5

 

40°

 

 

 

9

 

 

 

 

 

101

Из изложенного можно сделать вывод о превалирующем вли­ янии крутящих моментов на прочность клеевых соединений. Ис­ следования трех авторов показывают близкие по величине ре­ зультаты. Исходя из этого, можно принять в опытном порядке величины разрушающих напряжений за предел прочности на скалывание при кручении, при кратковременном воздействии нагрузки. Величины, приведенные в графике (рис. 59) даны с некоторым округлением в табл. 29.

Полученные результаты следует рассматривать как предва­ рительные. Желательно дальнейшее продолжение исследова­ тельских работ по склейке под углом, с учетом одновременного действия крутящих моментов и продольных сил. Такие работы могут иметь важное значение также для расчета клееных рам с фанерными накладками 'в карнизных узлах, клеевые швы кото­ рых работают на кручение.

Г л а в а IV

ИЗГОТОВЛЕНИЕ КЛЕЕНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.Общие сведения

Вэтой главе кратко изложены общие сведения по техноло­

гии изготовления клееных конструкций на основе отечественной и зарубежной практики, а также освещаются отдельные вопро­ сы технологии по данным работ, проведенных автором в строительных организациях.

Технология изготовления клееных конструкций состоит из следующих основных операций: отбор и сортировка пиломате­ риалов, сушка, обработка поверхностей для склеивания, нане­ сение клея, запрессовка, выдерживание в прессах под давлени­ ем, обработка поверхностей готовых элементов и отправка их на склад.

Пиломатериал, предназначенный для изготовления клееных конструкций, сушится в сушильных камерах до влажности 10— 15%, сортируется по качеству, раскраивается по длине с вы­ резкой дефектных мест и подготовляется для склейки на «зуб­ чатый стык». Длина склеенной нитки досок обычно равна длине конструкции .или ее элемента. После склейки осуществляется острожка элементов на четырехстороннем строгальном станке.

Для склейки несущих конструкций в СССР обычно приме­ няется водостойкий фенолформальдегидный клей марки КБ-3. Отверждение этого клея производится при температуре 16—і18°С. В целях ускорения отверждения в ряде случаев применяется нагрев. Недостаток клея —его токсичность, проявляющаяся до полного его отверждения; поэтому в сборочных цехах необхо­ димо устройство специальной приточно-вытяжной вентиляции. Помещения для приготовления клея и мойки посуды, кистей,

102

переносных клеемешалок и т. п. требуют усиленной

вентиляции

и специальных мероприятий по охране труда.

 

Жизнеспособность клея

КБ-3 после введения

отвердителя

(контакт Петрова) равна

примерно 1,5—2 ч, поэтому каждая

партия клея приготовляется в количестве, которое может быть использовано в процессе сборки ,и запрессовки соответствующе­ го количества клееных элементов.

Другой недостаток этого клея, который выявляется в даль­ нейшем, в процессе эксплуатации, — повышенная хрупкость клеевых швов, что особенно заметно в конструкциях, не защи­ щенных от воздействия переменной влажности, солнечной ра­ диации и повышенных температур. При нормальных условиях эксплуатации в закрытых помещениях прочность клеевых швов сохраняется длительное время.

Более устойчивы к климатическим и температурным воздей­ ствиям резорциновые клеи, разработанные в США. В Англии широкое применение находит резорциновый клей «Каскофен» и др. В ФРГ для производства клееных конструкций применя­ ются мочевиноформальдегидные клеи различных марок. Наря­ ду с этими клеями за рубежом применяются также и поливинилацетатные клеи, отличающиеся длительной жизнеспособностью, бесцветностью клеевого шва, быстротой отверждения. Недоста­ ток их — малая водостойкость.

2. Изготовление клееных балок

Запрессовка клееных балок обычно осуществляется в специ­ альных горизонтальных и вертикальных ваймовых прессах, а также в пневматических и гидравлических прессах.

В СССР клееные балки изготовляют преимущественно в ваймовых прессах. Наряду с этим довольно широко применялась запрессовка гвоздями; этот способ трудоемок и требует пос­ тоянного технического надзора. При запрессовке пакета необ­ ходимо соблюдение двух основных требований: во-первых, доски должны быть тщательно калиброваны (недопустимы их покоробленность и различная толщина); во-вторых, намазка клеем, осуществляемая клеевыми вальцами, пистолетами-рас­ пылителями или кистями, должна быть равномерной, при строгом соблюдении установленной инструкцией [15] вязкости клея и времени сборки и запрессовки.

При гвоздевой запрессовке в местах неплотного примыкания досок, т. е. при толстом (более 0,3 мм) клеевом шве, делается дополнительный гвоздевой забой.

Способом гвоздевой запрессовки в период 1948—1954 гг. бы-, ло изготовлено большое количество клееных балок двутаврово­ го профиля и прямоугольного сечения. Эти балки уложены на десятках тысяч квадратных метров площади междуэтажных и чердачных перекрытий в Ленинграде, Североморске, Севастопо-

103

ле, Риге, Омске, Бежице и других городах. В настоящее время гвоздевая запрессовка применяется для изготовления полуарок пролетом 45 м для покрытий складов солей, калийных комбина­ тов в Солигорске, Соликамске и др. Этот, казалось бы, кустар­ ный способ запрессовки балок и арок с помощью гвоздей имеет то преимущество, что не требует быстрой сборки всего пакета, ограниченного временем жизнеспособности клеевого раствора.

Балка пакетного типа не может находиться в прессе в тече­ ние времени, необходимого для полимеризации клея, так как производительность пресса была бы при этом ничтожной. Воз­ можно осуществлять запрессовку в пресс-вагонетках, количество которых должно быть достаточным для обеспечения беспрерыв­ ности технологического процесса, учитывая необходимый срок выдержки под давлением [15]. Вместе с тем это требует допол­ нительных расходов на оборудование и соответствующей пло­ щади цеха для размещения пресс-вагонеток.

Новые возможности представляет запрессовка гвоздями при использовании специальных пневматических молотков для за­ бивки гвоздей. Трудоемкость запрессовки сокращается в не­ сколько раз и этот способ в отдельных случаях может конкури­ ровать со способом запрессовки в прессам. В США, ФРГ, Фин­ ляндии и других странах этот новый инструмент получил широ­ кое распространение. Пневматический молоток при наличии соответствующего приспособления допускает программирован­ ную забивку гвоздей.

Для приготовления клея и нанесения его на склеиваемую поверхность '.необходимы клеемешалки, клеевые вальцы или пистолеты для нанесения клея. Индустройпроектом и ЭКБ ЦНИИСК разработана клеемешалка для приготовления клея. За рубежом аналогичные клеемешалки выпускаются фирмами

«Драй-Торрмаш», «Дей» и др. В

клеемешалках предусмотре­

ны механизмы, обеспечивающие

нагрев и охлаждение смеси.

Для нанесения вязких клеев (КБ-3) удобны выпускаемые нашей промышленностью пистолеты марки КВС-2 с увеличенным про­

тив других

марок диаметром

сопла.

Двухсопловые

пистолеты

разработаны

и выпускаются

фирмой

«Эрсопрей». Они

сконст­

руированы

с

раздельной подачей компонентов

клея;

смешива­

ние их происходит в факеле

пистолета только

при

выходе из

аппарата. Значительным преимуществом этих пистолетов явля­ ется возможность нанесения клея в течение суток, независимо от срока его жизнеспособности. При массовом поточном изго­ товлении однотипных балок целесообразно применять автома­ тические линии склеивания непрерывного действия с нагревом

вполе ТВЧ или в специальных камерах.

ВСССР опытную установку для склеивания брусьев любой длины разработал ЦНИИМОД. Испытания установки дали положительные результаты.

ВФинляндии, ФРГ и США на специальных заводах имеются

104

выполненными на «ус» и «вразбежку». Стенка была выполнена из двух слоев тонких маломерных строганых досок толщиной 21 мм. Для запрессовки балок был запроектирован и выполнен специальный стенд с винтовыми зажимами (рис. 63).

Изготовление балок производилось следующим образом. Вначале были склеены отдельно нижние пояса в виде сплошной ленты из одного слоя толщиной 36 мм со стыками на «ус». Да­ лее на стенде по шаблону укладывали доски верхнего и нижне­

го поясов, а также доски ребер жесткости, намазанные

клеем;

затем поверх досок под углом

30° укладывали один слой ГТРНКИ

из заранее опиленных по длине досок толщиной 19 мм.

После

намазки слоя клеем укладывали второй слой досок

стенки

в

обратном направлении. Далее

собранные

на стенде

элементы

запрессовывались винтовыми

зажимами,

расставленными

по

длине балки через 480 мм. Балки выдерживались в прессах

в

течение 12 ч при температуре

-т-18°С. После снятия

винтовых

зажимов наклеивали второй слой поясных досок и производили вторичную запрессовку. После вторичного выдерживания в те­ чение 12 ч балку освобождали от зажимов и снимали со стенда.

При сборке двухслойной стенки балки особое внимание было уделено тщательной калибровке досок. Отклонение размеров по толщине не превышало ±0,5 мм, что в значительной степени уменьшило возможность появления непроклеек в швах при за­ прессовке.

Запрессовка поясов балки в два приема потребовала излиш­

ней

затраты времени

на выдержку, в

прессе и была

вызвана

тем, что при большой

протяженности балки (12 м) и ограничен­

ной

по времени

жизнеспособности

фенолформальдегидного

клея

КБ-3 (1,5 ч)

практически не было

возможности

склеить и

запрессовать всю балку в такой короткий срок. -При применении пистолетов для нанесения клея марки КВС-'2, и особенно двухсопловых пистолетов с раздельной подачей компонентов клея, •срок запрессовки может быть сокращен не менее чем на 30%.

3. Изготовление клееных свай

Изготовление клееных пакетов, предназначенных для свай, производилось на деревообделочных предприятиях Министерст­ ва морского флота [18], в цехах, оборудованных для этой цели.

Запрессовка осуществлялась с помощью гвоздей и в опытном лорядке на стенде с винтовыми зажимами.

Преимуществом первого способа, несмотря на его трудоем­

кость, является то, что свая в процессе сборки занимает

'место

на верстаке сравнительно короткое время (45—60 мин),

после

чего она может быть перемещена на стенд для выдержки в те­ чение времени, необходимого для отверждения клея.

При изготовлении по второму

способу необходима выдержка

в прессе сваи в запрессованном

состоянии в течение 7—8 ч,

что

нерентабельно; поэтому целесообразно иметь набор из 6—7

пе-

107

реносных стендов-зажимов, транспортируемых с помощью

тельфера или на вагонетках.

 

 

 

Представляет интерес особенность

склепки

широких

пакетов

с двумя-тремя досками в каждом ряду. Такого рода

клееные

пакеты были

использованы в качестве

свай в

гидротехническом

строительстве

[17]. В гражданском строительстве они

могут

найти применение в виде стоек и колонн, а также в виде мачт при строительстве линии электропередач (рис. 64).

Применение пневматических молотков для забивки гвоздей позволит сократить трудоемкость запрессовки. Этот способ мо­ жет стать вполне целесообразным, особенно если иметь в виду

возможность программированной забивки

гвоздей.

Учитывая

большую длину свай и наличие в каждом

слое, состоящем

из

двух и трех досок (табл. 32), 6—9 стыков

на «ус», независимо

от способа запрессовки необходима предварительная

склейка

каждой нитки досок. При склейке на «ус»

можно

пользоваться

винтовыми зажимами. Выдерживание в зажимах

может

быть

сокращено при устройстве

местного подогрева зажатых стыков

до температуры 50—60°С.

При наличии шипорезных станков и

высокочастотной установки целесообразно использовать стыко­ вание ниток досок на зубчатый шип, как более производитель­ ное. Зубчатые стыки выполняются с длиной зуба 30—'SO мм, с шагом 8—12 мм и с затуплением конца зуба 0,3 мм.

На Московском деревообрабатывающем комбинате № 3- Главмосстроя действует поточная линия для склейки заготовок столярных изделий. Продолжительность склеивания на высоко­

частотной установке английской фирмы «Филдинг»

составляет

6500

1—5

мин

[16]. Перед сборкой на

клее

следует

г

Ш a

п Р е Д в а Р и

т е л ь н о

подготовить

весь

пакет,

собрав

 

 

его насухо на параллельно расположенном вер­

 

 

стаке с целью ускорения сборки на клее и про­

 

 

верки плотности

прилегания

досок

по пласти и

 

 

по кромкам по избежание могущих быть непро­

 

 

клеек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нанесение клея удобнее

всего

производить

 

 

упомянутым выше пистолетом К.ВС-2 или двух-

 

 

сопловым

пистолетом.

 

 

 

 

 

 

 

Применение

клеенамазывающих вальцов типа

 

 

К.В-2 и Kß-20 при изготовлении сваи

или клее­

 

 

ных пакетов иного назначения менее удобно, так

 

 

как после прохождения досок через вальцы необ­

 

 

ходима еще дополнительная

промазка

кромок.

 

 

 

Лучшее качество склейки при запрессовке

 

 

широких

пакетов в винтовых

прессах

получается

клееной' маТта

п р и

н а л и ч и

и ДВ УХ

прижимных

площадок,

кото-

для

линии

' Р ы е обеспечивают запрессовку по

всей

ширине

электропередач

пакета (рис. 65).

 

 

 

 

 

108

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ