20. Соединения на шпонках и шайбах шпоночного типа

Шпонки — 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, 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.

Призматические 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.

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 l_шп>5h_вр. Глубину врез­ки шпонок в брусья следует принимать не менее 2 см и не более 1/5 высоты бруса, а бревна — не менее 3 см и не более 1/4 диаметра бревна.

В настоящее время в зарубежной практике строительст­ва нашли широкое применение тавровые металлические шпонки. 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.

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.

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.

Соединение на пластинчатых нагелях.

Пластинки изготавливают из высушенной до 8% чистой древесины дуба или антисептированной березы. Балкам при изготовлении придается строительный подъем обеспечивающий плотное защемление пластинок. - строительный подъем. Из условия равнопрочности работы пластинки на изгиб и смятия поперек волокон, длина пластинки принимается равнойl_пл=4,5δ_пл (l_пл=54, следовательно δ_пл=12). По всем конструктивным требованиям полученная высота сечения одного бруса 15 и более см.

Пластинки устанавливают равномерно по длине балки с шагом не менее 9δ_пл, во избежание скалывания брусьев между гнездами.

В изгибаемых элементах работа на равномерно распределенную нагрузку, а так же к близких к параболе эпюрах изгибаемых моментов любых др. напряжений, в средней части длиной 0,2l пластинки не устанавливают, т.к. сдвиги в шве очень не велики.

Расчет балок (Деревягина) на пластинчатых нагелях.

Расчет способности одного пластинчатого нагеля вычисляется из условия смятия и изгиба: .

Из условия равнопрочности пластинок при соотношении l_пл=4,5δ_пл

- для стандартной толщины =12мм.

Общее количество пластинок устанавливаемых на участке от опоры до сечения с наибольшим изгибающим моментом (пол пролета) определяется по формуле:

S – статический момент части всего сечения отсеченной швом в котором устанавливаются рассчитываемые пластинки.

I – момент инерции всего сечения (bh³/12).

Когда пластинки в средней части балки не устанавливают, то их число уменьшается на 20%. В таком случаи формула принимает вид: .

Балки Деревягина относятся к классу составных конструкций на податливых связях, т.к. деформация шва может достигать 2мм.

Прочность и жесткость составных элементов несколько ниже чем у цельных, но выше чем у суммы рабочих брусьев. Расчет прочности и жесткости производится как для элементов цельного сечения, а момент инерции и момент сопротивления умножают на поправочный коэф меньше 1, учитывающий податливость связи:

к_w, к_ж – принимают по таблице 13 СНиПа в зависимости от пролета балки и числа швов.