Лекция № 12
Соединения на зубчатых пластинах.
Нагельные зубчатые пластины являются собственно самым современным типом нагельных соединений. Используются они как узловые детали для сплачивания деревянных элементов или для их наращивания и соединения под углом.
Первыми из зубчатых пластин получили широкое применение пластины системы "Мениг" (рис. 6), которые устанавливаются между соединяемыми деревянными элементами. Пластинки этой системы изготовляют из пенопласта толщиной 3 мм и слоя синтетической смолы, усиленной стекловолокном толщиной 2 мм. В этой пластинке закреплены сквозные обоюдоострые нагели диаметром от 1,6 мм и длиной по каждую сторону пластинки от 25 мм и более. Толщина соединяемых деревянных элементов может достигать 80 мм.
Рис. 6 Соединения на нагельных пластинках системы "Мениг"
Несмотря на наличие определенных достоинств пластины системы "Мениг" – например, свернутые в рулон они могут быть разрезаны на части требуемого размера, наибольшее распространение получили металлические зубчатые пластины (МЗП). Наиболее известны МЗП системы "Ганг-Нейл" (рис.7).
Рис. 7 Соединения на металлических зубчатых пластинах (МЗП)
а – металлические зубчатые пластинки системы "Ганг-Нейл"; б – узел дощатой фермы на МЗП; в – МЗП-1,2; г – МЗП-2.
МЗП представляет собой стальные пластинки толщиной 1—2 мм, на одной стороне которых после штамповки на специальных прессах получаются зубья различной формы и длины. МЗП ставят попарно по обе стороны соединяемых элементов таким образом, чтобы ряды МЗП располагались в направлении волокон присоединяемого деревянного элемента, в котором действуют наибольшие усилия.
Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а также по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.
Кроме того проверяют саму пластинку на растяжение и срез.
Проектирование конструкций следует производить в соответствии с "Рекомендациями по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на металлических зубчатых пластинах", разработанными ЦНИИСК (Москва, 1983 г.).
Соединения на растянутых связях
К растянутым связям относят гвозди, винты (шурупы и глухари), работающие на выдергивание, скобы, хомуты, стяжные болты и тяжи. Различают связи натяжные и ненатяжные, временные (монтажные) и постоянные. Все виды связей, и особенно постоянные, воспринимающие расчетные усилия, должны быть защищены от коррозии (оцинковкой, покрытием водостойкими лаками и т.п.). Расчет связей на растяжение производят в соответствии с нормами расчета металлических конструкций.
Гвозди сопротивляются выдергиванию только усилиями поверхностного трения между ними и древесиной гнезда. Силы трения могут уменьшиться при образовании в древесине трещин, которые снижают силу сжатия гвоздя, поэтому для гвоздей, работающих на выдергивание, обязательно соблюдение тех же норм расстановки, которые приняты для гвоздей, работающих как нагели на изгиб.
Расчетная длина защемления гвоздя lзащ (без учета острия 1,5dгв) должна быть не менее 10 dгв и не менее чем две толщины прибиваемой доски. В свою очередь толщина прибиваемой доски должна быть не менее 4 dгв.
Шурупы (винты, завинчиваемые отверткой) и глухари (винты диаметром 12—20 см, завинчиваемые ключом) удерживаются в древесине не только силами трения, но и упором винтовой нарезки в прорезаемые ею в древесине винтовые желобки.
Рис. 8. Учет длины защемления гвоздей, работающих на выдергивание
для воздушно – сухой древесины Rвыд = 0,3 – 0,4 МПа; для сырой древесины Rвыд = 2 – 2,5 МПа
Расстановка шурупов и глухарей и размеры просверленных гнезд должны обеспечивать плотный обжим стержня глухаря древесиной без ее раскалывания. Расстояния между осями винтов в продольном направлении должны быть не менее S1 = 10dв; а поперек волокон S2 = S3 = 5dв. Диаметр прилегающей к шву части гнезда должен точно соответствовать диаметру ненарезной части стержня глухаря. Для надежного упора винтовой нарезки выдергиваемого шурупами глухаря диаметр заглубленной части гнезда по всей длине нарезной части глухаря должен быть на 2 - 4 мм меньше полного его диаметра.
Если при конструировании можно допустить разреженную расстановку шурупов и глухарей диаметром не более 8 - 16 мм, то сверлят гнезда уменьшенного на 2 - 3 мм диаметра на всю длину защемления.
Глухари и шурупы лучше всего использовать для крепления к деревянным брусьям и доскам металлических накладок, хомутов, шайб и т. п. При этом глухари и шурупы заменяют не только нагели, но и стяжные болты. Если с помощью глухарей или шурупов присоединяют деревянные или фанерные элементы, работающие на отрыв, решающее значение приобретает не сопротивление выдергиванию нарезной части, а сопротивление смятию древесины головкой глухаря или шурупа. В таком случае необходимо под головку подкладывать металлическую шайбу размером 3,5dвинт×3,5dвинт×0,25 dвинт.
Рис. 9. Правильное и неправильное применение скоб в качестве вспомогательных растянутых связей
Скобы (рис. 9) из круглой (или квадратной) ; стали толщиной 10—18 мм применяют в качестве вспомогательных растянутых или фиксирующих связей в сооружениях из круглого леса или брусьев, в мостовых опорах, лесах, бревенчатых фермах и т. п. В дощатых деревянных конструкциях скобы не применяют, так как они раскалывают доски. Скобы как правило забивают концами (шипами) в цельную древесину без сверления гнезд. Несущая способность одной скобы, забитой без сверления, даже при соблюдении увеличенных норм расстановки неопределенна.
Экспериментальные исследования выявили эффективность забивки без сверления скоб из проката крестового профиля dск = 15 mm (dск - диаметр описанной окружности). При достаточной длине шипа (6 - 7 dск) несущая способность таких скоб приблизительно равна несущей способности нагеля из круглой стали диаметром 15 мм.
Хомуты, так же как и скобы, относятся к растянутым связям. Отличительной особенностью хомутов является охватывающее их положение по отношению к соединяемым деревянным элементам.
Рабочие болты и тяжи, т. е. растянутые металлические элементы, применяют в качестве анкеров, подвесок, растянутых элементов металлодеревянных конструкций, затяжек арочных и сводчатых конструкций. Все элементы тяжей и рабочих болтов следует проверять расчетом по нормам для стальных конструкций и принимать диаметром не менее 12 мм.
Клеевые соединения