книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие

глухари, шурупы и гвозди при работе на выдергивание (рис. 43) и натяжные муфты. К нерасчетным металлическим связям, при­ меняемым конструктивно, относятся стяжные болты в составных балках на пластинчатых нагелях, хомуты и скобы.

Все металлические элементы соединений, работающие на растяжение, проверяются расчетом по нормам для стальных конструкций. Величины расчетных сопротивлений стали в сдвоен-

П-В. 4-—71, разрешается учитывать во второстепенных элементах (в подшивке потолков, настилах и др.), а также в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной рабо­ той их на сдвиг, как нагелей. Не следует учитывать работу на выдергивание гвоздей при наличии динамических воздействий на конструкцию.

Расчетная несущая способность на выдергивание одного гвоздя, забитого поперек волокон, определяется по формуле

90

Длина защемленной части гвоздя должна быть не менее двух толщин прибиваемого деревянного элемента и не менее \0d гвоз­ дя, а диаметр гвоздей — не более 1/4 толщины прибиваемого элемента (рис. 43).

Расчетная несущая способность на выдергивание винта (глу­ харя или шурупа), завинченного в древесину поперек волокон,

Наиболее технологичными и надежными для сборных соеди­ нений деревянных элементов конструкций при знакопеременной их работе являются штампованные когтевые шайбы В. Г. Леннова (рис. 44). Проведенные испытания этих соединений пока-

Рис. 44. Штампованная когтевая шайба В. Г. Леннова.

зали, что они имеют одинаковую несущую способность в соеди­ нениях вдоль и поперек волокон вследствие «дробности» прило­ жения сминающих усилий. Благодаря плотности и вязкости сое­ динений обеспечивается равномерное распределение усилий меж­ ду ними (при передаче усилия несколькими когтевыми шайбами (рис. 45).

Вдавливание когтевых шайб в деревянный элемент произво­ дится ударным способом, что способствует плотному обжатию когтей волокнами древесины без образования надрывов волокон в гнезде. Для этой цели применяется простейшая копровая уста­ новка, состоящая из направляющей стальной штанги диаметром 20 или 24 мм. Последняя вставляется в заранее просверленное отверстие в деревянном стыкуемом элементе и в болтовое отвер­ стие в шайбе. Эта штанга является направляющей бабы с про­ сверленным таким же отверстием. Для ударного вдавливания

91

когтевой шайбы № 12 достаточно энергии, развиваемой при па­ дении бабы весом 50 кг с высоты 2 м. Вдавливаются в древесину только когти шайбы. Для «кольца усиления» фрезеруется гнездо глубиной 3—5 мм (по толщине кольца).

Рис. 45. Растянутый стык на когтевых шайбах (фасад и разрез).

Кафедрой строительных конструкций Белорусского политехнического ин­ ститута проведены экспериментальные исследования работы когтевых шайб в стыках растянутых элементов. Испытание проводилось на шести образцах

Разрушение стыков происходило при нагрузках 3,2—3,3-кратной расчет­ ной. При этом три стыка разрушились от смятия когтей шайб и три — от раз­ рыва и скалывания досок.

Пример 11. Рассчитать растянутый стык нижнего пояса фермы из брусьев сечением 13X15 см. Расчетное усилие в поясе 11 г. В качестве связей принять когтевые шайбы. Материал — кедр сибирский.

Принимаем диаметр когтевой шайбы dm = 12 см. По табл. 18 определяем: расчетное усилие для одного среза соединения — 2160 кГ, диаметр болта — 2,4 см, минимальные размеры сечения элементов — 7,5X15 см, площадь ослаб­ ления элемента одной шайбой—18 смг. Поправочный коэффициент на породу древесины — 0,9 (табл. 10).

Решение. Принимаем накладки стыка сечением 7,5X15 см. Определяем требуемое количество срезов соединения

11000 п = 0,9-2160 = 5,7.

Принимаем 6 срезов. Для воспринятая усилия этих срезов ставим по 12 когте­ вых шайб на обеих сторонах стыка (рис. 45). Расстояние между шайбами (в осях) равно 2rfm = 2-12=24 см.

Длина накладок

/ н а к л = 2 ( 3 + 1 ) 2 й ш = 16-12=192 см.

92

§ 26. СОЕДИНЕНИЯ НА КЛЕЮ

Общие сведения. В отличие от рассмотренных выше средств соединения клей является идеальным средством сопряжения, полностью обеспечивающим монолитность соединения, подобно сварке в стальных конструкциях.

Применение водостойких клеев позволяет из маломерного лесоматериала создавать клееные конструкции индустриального изготовления больших размеров и различных форм сечения. Размеры сечений клееных конструкций практически не ограни­ чиваются. Применение клееных элементов больших сечений по­ зволяет рационально размещать пиломатериалы различного ка­ чества по площади поперечного сечения в соответствии с напря­ женным состоянием элемента. Этим достигается минимальный расход первосортного лесоматериала и высокая прочность изги-

93

баемых элементов. Многослойные клееные элементы из тонких досок обладают повышенной прочностью еще и потому, что бла­ годаря дробному распределению пороков древесины (сучков, косослоя и пр.) по сечению элемента влияние их на прочность конструкции в значительной степени понижается. Кроме того, массивные клееные элементы обладают значительной огнестой­ костью.

Требования, предъявляемые к клеям. К строительным клеям, применяемым в деревянных конструкциях, предъявляются сле­ дующие основные требования:

прочность клеевого шва на скалывание вдоль волокон и рас­ тяжение поперек волокон должна быть выше прочности склеи­ ваемой древесины;

клеевой шов должен быть водоустойчивым,- т. е. сохранять прочность на все время эксплуатации сооружения в условиях возможного переменного тепловлажностного режима;

клеевой шов должен быть грибоустойчивым, т. е. не подвер­ гаться гниению;

клей должен обладать способностью отверждаться как в го­ рячем, так и холодном состоянии, иметь достаточную жизнеспо­ собность, обеспечивающую промазку склеиваемых элементов и их запрессовку до схватывания клея.

Виды клеев. Для деревянных элементов, не защищенных от атмосферных воздействий, применяются только водо- и биостой­

Клеи приготовляют непосредственно перед склейкой, так как жизнеспособность их не превышает 2—3 часа.

Некоторой разновидностью фенольных клеев является резор­ циновый клей ФР-12*, состоящий из резорциновой смолы ФР-12 (100 весовых частей) и отвердителя (в порошке) — параформальдегида (13 весовых частей). Клей ФР-12 водостоек и нетоксичен. Поэтому, когда невозможно обеспечить в помещении требуемую вентиляцию, следует применять нетоксичные резорциновые клеи.

* Резорцин представляет собой двухатомный фенол.

94

внутренних дверей и других деталей. К средневодостойким отно­ сятся также казеиново-цементный (К-Ц) и казеиновый клеи. Казеиново-цементный клей представляет собой смесь казеинового

клеи МФ и МФС-1 для горячего и холодного склеивания фанеры

в виде пленки. Приклейка осуществляется в прессах под давле­ нием 10—15 кГ/см2 при температуре от 130 до 140° С (со ступен­ чатым повышением температуры: 60, 90, 140°С). Продолжитель­ ность склейки под давлением 1,5—2 ч для жидких клеев и 1 ч для пленочных клеев при температуре 140°.

Наибольшая прочность у эпоксидных клеев ЭД-5 и ЭД-6. Они могут быть получены как холодного, так и горячего отверж­ дения. Эти клеи дороги и дефицитны. Для снижения содержания эпоксидных смол в них вводят различные добавки и наполнители.

Технология склеивания. Помещения, в которых производится работа с фенолформальдегидными клеями, должны хорошо вен­ тилироваться, так как пары фенола токсичны. После отверждения фенолформальдегидные клеи безвредны. Резорциновый клей

ности воздуха, отвечающей равновесной влажности склеиваемой древесины (приложение V I I ) .

Склеивание деревянных конструкций следует производить под давлением 3—5 кГ на 1 см2 клеевого шва. Выдержка под давлением колеблется от 4 до 24 часов в зависимости от темпе­ ратуры в помещении и формы склеиваемой конструкции — пря­ молинейной или криволинейной. Запрессовка склеиваемых эле­ ментов осуществляется прессами, струбцинами и ваймами.

Более простой запрессовкой является способ гвоздевого при­ жима. Этот способ заключается в том, что каждая доска или брусок запрессовывается сразу после ее промазки клеем прижи­ мом гвоздями к нижележащему элементу. Длину гвоздей назна­ чают равной толщине двух соединяемых досок. Расстановка запрессовочных гвоздей показана на рис. 46.

Необходимо отметить, что клееные конструкции более эконо-

95

мичны при запрессовке их элементов в прессах. Гвоздевая за­ прессовка значительно увеличивает трудоемкость и стоимость изготовления конструкции.

Для клееных конструкций применяется в основном древесина хвойных пород, а в отдельных случаях — лиственных. Влажность склеиваемой древесины должна соответствовать эксплуатацион­ ной равновесной влажности данной конструкции и не превышать

а — балки-пакеты, склеиваемые из досок плашмя (# — гвозди, забиваемые при запрес­ совке склеиваемого шва; н гвозди, забиваемые при запрессовке предыдущего шва); б — двутавровые балки со стенкой из досок на ребро (ф — гвозди, забиваемые в верх­

нюю полку; Н гвозди, забиваемые в нижнюю полку).

в многослойных элементах высотой свыше 30 см, а также в не за­ щищенных от увлажнения конструкциях и в криволинейных эле­ ментах—30—40*мм. Склеиваемые поверхности древесины должны быть чисто остроганными на станках не ранее чем за 12 часов до склейки (во избежание коробления и запыления после ее обра­ ботки). Строжка пиломатериалов должна производиться после

96

их сушки. Склеивание элементов осуществляется в основном вдоль волокон.

Ширина деревянных элементов, склеиваемых под углом 90°, не должна превышать 10 см при фенолформальдегидном клее и 8 см — при казеиновом.

При компоновке многослойных элементов конструкции для устранения в клеевом шве опасных отдирающих напряжений при

Клей

/

+

Клей

•к

усушке и разбухании древесины необходимо соблюдать согла­ сованное направление годовых слоев склеиваемых элементов (рис.47).

Клееные балки применяются, как правило, двутаврового се­ чения, а элементы ферм, рам и арок — прямоугольного. Отноше­ ние высоты прямоугольного или двутаврового сечения к его ши­ рине h/b принимается: для балок — не более 6; сжатых прямо­ линейных элементов — не более 5; криволинейных — не более 4.

Конструкция стыков на клею и клеестальные шайбы. Основ­ ным видом клееного сопряжения является продольная склейка параллельно уложенных в пакете досок. Сопряжение отдельных досок при помощи клея возможно по длине и ширине пакета. Клеевое соединение по длине осуществляется «на ус», на зубча-

тый шип и впритык (рис. 48). Соединение на клею предназначено в основном для работы на сдвиг вдоль клеевых швов.

Стыки «на ус» и на зубчатый шип применяются в прямоли­ нейных многослойных растянутых элементах для всех досок в растянутой зоне изгибаемых элементов на глубину 0,1 высоты сечения, но не менее чем в двух крайних досках.

Рис. 49. Соединения на клеестальных шайбах:

а — растянутый стык; б — узел дощатой фермы; / — шурупы для погашения отрываю­ щих усилий; 2 — клеестальные шайбы; 3 — стальные накладки; 4 — прогон.

Для криволинейных (гнутых) элементов при отношении ра-

т

диуса кривизны г к толщине а доски — ^30 0 доски стыкуются

<на ус» или зубчатый шип в крайних зонах глубиной не менее 0,1

г

высоты сечения. При отношении — <300 стыки всех досок осу-

ществляют.«на ус» или на зубчатый шип.

В остальных случаях стыки могут производиться торцевым упором (впритык) или на зубчатый шип.

98

Стыки в клееном пакете располагаются вразбежку с расстоя­ нием между осями стыков соседних досок не менее 20 толщин наиболее толстой из стыкуемых досок. В одном сечении допус­ кается стыкование досок не более 25% от общего их числа в па­ кете, причем в наиболее напряженной зоне — не более одной доски. Стыки досок не должны образовывать направленных в одну сторону ступенек.

ш

Стыки досок по ширине сечения осуществляются впритык без приклейки по продольным кромкам, причем расстояние между стыками в соседних рядах по высоте сечения должно быть не ме­ нее 4 см. Продольные кромки стыков склеиваются лишь в досках, расположенных в верхнем и нижнем слоях пакета.

Для сборно-разборных элементов деревянных конструкций удобным средством соединения являются клеестальные шайбы, представляющие собой стальную пластинку с отверстием для болта. Пластинка приклеивается к деревянным элементам водо­ стойкими клеями серии БФ.

Передача усилия от одного элемента на другой происходит в следующем порядке: древесина, клеевой шов, металлическая пластинка (клеестальная шайба), болт, металлическая накладка (и дальше в обратном порядке на древесину другого соединяемо­ го элемента, рис. 49). Сосредоточенное усилие от болта при по­ мощи клеестальной шайбы передается на деревянный элемент рассредоточенно по большой площади, равной площади плас­ тинки. Этим самым достигается равномерное распределение на-