Соединение дерева

Соединение дерева

Для соединений, усилия в которых передаются непосредственно от одного элемента другому либо эти напряжения незначительны, расчетные связи не требуются.

Конструктивные связи

Усилия возникающие в узлах и стыках меньше несущей способности сечений деревянных элементов. Эти связи не нуждаются в расчете.

Соединения в четверть. Доски с выбранными в боковых кромках четвертями сопрягаются друг с другом (рис. 2).

рис. 2. Соединение в четверть

Соединение в шпунт. Доски или бруски сплачиваются боковыми или торцевыми кромками, в одной из которых вырезан гребень, в другой — паз (рис. 3).

рис. 3. Соединение в шпунт

Врубка в полдерева. Брусья или бревна с выборками на половину толщины сопрягаются между собой и стягиваются болтом, (рис. 4) гвоздями или нагелями. Врубка в полдерева отличается от соединения в четверть тем, что там сопрягались боковые поверхности, а здесь — торцевые.

рис. 4. Врубка в полдерева

Косой прируб. Применяется для сращивания бревен и брусьев по длине (шарнирное соединение). В сращиваемых элементах делают наклонные врубки (запилы) длиной, равной удвоенной высоте сечения, с торцами высотой, равной 0,15 высоты сечения (рис. 5). Косой прируб закрепляют болтом, хомутами или гвоздями.

рис. 5. Косой прируб

Лобовые упоры

Для стыковки сжатых элементов применяются лобовые упоры. Простые и надежные соединения, рассчитываемые на смятие от сжимающих напряжений.

Продольный лобовой упор. Это соединение отторцованного (обрезанного под прямым углом) конца сжатого деревянного элемента с опорой, диафрагмой узла или торцом другого такого же элемента в сжатом стыке (рис. 6).

рис. 6. Продольный лобовой упор

Соединение перекрывается конструктивно установленными двусторонними накладками на болтах. В продольном лобовом упоре древесина стыкуемых элементов работает на смятие (сжатие) вдоль волокон.

Поперечный лобовой упор. При этом способе отторцованный сжатый деревянный элемент перпендикулярно упирается в пласть другого элемента (рис. 7) и закрепляется конструктивными накладками (аналогично продольному лобовому упору). При этом торец сжатого элемента работает на смятие вдоль волокон, а пласть другого элемента на местное смятие поперек волокон и нуждается в расчете.

рис. 7. Поперечный лобовой упор

Прочность стыка проверяется только для пласти элемента, в который упирается отторцованный элемент. Прочность пласти при местном смятии поперек волокон должна удовлетворять условию:

N/F_cм ≤ R_c.90° ,

где R_c.90° — расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон по части длины, определяемое по формуле:

R_{c. 90°} = R_cм90° (1 + 8 / (l_см + 1,2)),

при длине незагруженного участка пласти большем, чем lсм и большем, чем толщина элемента. Здесь R_c.90° — расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон по всей поверхности, определяемое по п. 3, таблицы «Расчетные сопротивления древесины»; l_см — длина (в см) площадки смятия площадью F_cм.

Наклонный лобовой упор. Два сжатых деревянных элемента упираются друг в друга под углом. Причем конец одного элемента отторцован (рис. 8). Закрепление узла, как и в предыдущих случаях, делают с помощью конструктивных боковых накладок с болтовым или гвоздевым креплением.

рис. 8. Наклонный лобовой упор

Рассчитывается на смятие площадка под отторцованным концом. Размеры площадки смятия должна быть такими, чтобы выполнялось условие:

N/F ≤ R_{см α},

где N — расчетное продольное сжимающее усилие в наклонном стержне; F — площадь наклонной площадки; R_{см α} — расчетное сопротивление древесины смятию под углом α к направлению волокон, определяемое по формуле:

R_{см α} = R_см / (1 + (R_см / R_cм90° — 1) sin³α),

где R_см — расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон; R_cм90° — расчетное сопротивление древесины местному смятию в узлах, поперёк волокон (определяется по п. 4а, таблицы «Расчетные сопротивления древесины»).

Лобовая врубка

Применяется для устройства ферм и висячих стропильных систем скатных крыш. Делают два типа лобовых врубок: с одним и двумя зубьями (рис. 9). Врубки с двумя зубьями в последнее время не применяются.

рис. 9. Лобовая врубка

Узел на стене центрируют таким образом, чтобы в растянутом (горизонтальном) элементе не возникал изгибающий момент от случайного эксцентриситета продольной силы. Врубка стягивается наклонным болтом, расположенным под прямым углом к сжатому стержню. Этот болт называется аварийным. Он препятствует разъединению деревянных элементов в процессе монтажа и при скалывании верха затяжки (горизонтального элемента).

Длину плоскости скалывания лобовых врубок l_ск принимают не менее 1,5h, где h — полная высота сечения скалываемого элемента. Глубину врезки h_вр принимают не более ¼ h в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более ⅓ h в остальных случаях. При этом глубина врезки h_вр в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах — не менее 3 см.

Лобовая врубка рассчитывается на смятие от действия расчетного сжимающего усилия во врубаемом стержне и на скалывание от действия горизонтальной проекции этого усилия, равного растягивающему расчетному усилию в затяжке (нижнем поясе фермы).

Расчет врубки на смятие выполняется по формуле: N = F_см×R_{см α}, где N — расчетное сжимающее усилие, приложенное к наклонному элементу; F_см = b×h_вр/cosα (здесь b — ширина поперечного сечения растянутого элемента); R_{см α} — определяется по формуле приведенной выше (в «наклонный лобовой упор»), в которой величина R_cм90° находится по п. 5, таблицы «Расчетные сопротивления древесины» для лобовых врубок, с учетом коэффициента условий работы, принимаемого по табл. 4 СНиП II-25-80.

Расчет врубки на скалывание выполняется по формуле: N = R_ск.ср×F_ск×cosα, где F_ск — расчетная площадь поперечного сечения площадки скалывания, определяемая по формуле F_ск = b×l_ск (здесь l_ск — расчетная длина площадки скалывания, принимаемая по величине не более 10h_вр); R_ск.ср — расчетное среднее по длине площадки скалывания сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, определяемое для лобовых врубок по формуле:

R_ск.ср = R_ск/(1 + β×l_ск/e),

где R_ск — расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон, принимаемое по таблице «Расчетные сопротивления древесины»; е — плечо сил скалывания, е = 0,5h, при расчете элементов с несимметричной врезкой; h — высота поперечного сечения растянутого элемента врубки; β = 0,25 при расчете на скалывание растянутых элементов соединений с односторонним расположением площадки скалывания, если обеспечено обжатие по плоскости скалывания. Отношение l_ск/e должно быть по величине не менее 3.

Материал взят из сайта https://ostroykevse.com/