2. Расчет соединений элементов деревянных конструкций

2.1. Общие сведения

Размеры деревянных элементов и пиломатериалов для изготовления конструкций ограничены, поэтому для увеличения размеров и создания узловых соединений прибегают к соединению досок, бревен и брусьев между собой.

Соединение по длине называется сращиванием; по ширине – сплачиванием; под различными углами – узловыми сопряжениями.

Соединения элементов производятся с помощью различного рода связей. В соединениях связи работают преимущественно:

- на смятие и скалывание (врубки, шпонки);

- изгиб (все виды нагелей);

- выдергивание (шурупы, гвозди);

- растяжение (тяжи, накладки, хомуты, болты);

- на сдвиг (клеевые соединения);

- на предотвращение случайных смещений из плоскости соединяемых элементов (аварийные связи: болты, скобы, хомуты и др.).

Основные виды соединений элементов деревянных конструкций показаны на рис. 2.1.

В настоящее время, наряду с традиционными соединениями, применяются новые виды соединений. Например, в узловых соединениях элементов деревянных ферм используют нагельные соединения «Грэйм» (рис. 2.2,а). Для их установки в зоне узла в поясах и решетке прорезают пазы, в которые вводят стальные оцинкованные пластинки толщиной 1…2 мм (от 2 до 6 пластинок в узле), затем узел скрепляют гвоздями. При конструировании узлов дощатых ферм и рам применяются металлические зубчатые пластины (МЗП) типа «Гэнг-Нейл» (рис. 2.2,б) или фанерные накладки с клеегвоздевой запрессовкой. Металлические зубчатые пластины изготавливаются из листовой стали толщиной 1…2 мм методом холодной

Рис. 2.1. Традиционные виды соединений элементов

деревянных конструкций:

а – лобовая врубка с одним зубом; б – лобовой упор; в – шпонки;

г – колодки; д – цилиндрические нагели; е – пластинчатые нагели;

ж – гвозди, работающие на выдергивание; з – растянутые тяжи и

болты; и – клеевые соединения досок по пласти

штамповки. Разработано большое количество типоразмеров МЗП, отличающихся формой зубьев и пластин.

При конструировании стыков КДК применяются вклеенные стальные

стержни, работающие на выдергивание или продавливание (рис. 2.2,в).

Рис. 2.2. Новые виды соединений элементов деревянных конструкций:

а – узловые соединения на стальных пластинках типа «Грэйм»; б – узловые

соединения на металлических зубчатых пластинах типа «Гэнг-Нейл»;

в – соединения на вклеенных арматурных стержнях (сварка условно не

показана)

Основные правила конструирования соединений:

– ослабление сечения элементов связями должно быть минимальным, при этом в одном соединении не рекомендуется использовать разные типы связей ввиду их различной податливости;

– в соединениях растянутых элементов необходимо соблюдать прин-цип дробности, т.е. распределять усилия на большее число связей для увеличения плоскостей скалывания;

­– связи размещаются симметрично относительно оси элемента и не должны вызывать в нем появления дополнительных усилий.

Значения предельных деформаций соединений при полном использовании их расчетной несущей способности не должны превышать следующих величин (мм): в лобовых врубках – 1,5; для нагельных соединений всех видов – 2,0; в примыканиях поперек волокон – 3,0; в клеевых соединениях – 0,0.