Особенности соединения деревянных конструкций со стальными связями реферат

Обновлено: 01.07.2024

Создавая силовую схему деревянного каркаса здания, приходится в той или иной степени использовать способы соединения деревянных элементов, опыт выполнения которых формировался веками. При этом соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины — сращиванием. Кроме того, деревянные элементы каркаса могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.

Искусство подгонки деревянных соединений шлифовалось столетиями. Раньше, когда промышленное изготовление металлических соединителей (гвоздей, шурупов и т.п.) не было налажено и их себестоимость была высока, научились так подгонять концы или края деревянных заготовок друг к другу, чтобы они выдерживали эксплуатационную нагрузку и сопротивлялись воздействию окружающей среды.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяют на следующие виды:

Рис. 1. Гвозди, используемые в строительстве: А — круглый гвоздь; Б — с выпуклой шляпкой; В — напольный гвоздь; Г — овальный гвоздь; Д — гвоздь без шляпки; Е — панельный гвоздь; Ж — штукатурный гвоздь; 3 — настенный гвоздь.

Соединения на механических связях обладают достаточно высокой прочностью и надёжностью. Передача сил в таких соединениях происходит от одного элемента к другому через отдельные точки и компенсируется силами трения между металлом и волокнами древесины (гвоздевое соединение) или упорами винтовой нарезки и прорезаемыми в древесине винтовыми желобками (соединение на шурупах). Гвоздевые соединения осуществляются при помощи гвоздей. Наиболее применимые из них даны на рис.1. Количество гвоздей определяют расчётным путём, а в некоторых случаях назначают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, обшивке потолков и перегородок и т.п. В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород, гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные отверстия (рис. 2). Причем, диаметр отверстий должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя. В соединениях из досок мягких пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного сверления. При забивке гвоздей следует придерживаться нескольких правил, которые повышают эффективность соединения и избавляют от нежелательных последствий:

• чтобы древесина не раскололась во время забивания гвоздя, нужно притупить его кончик (или откусить его кусачками). Такой гвоздь будет сминать волокна древесины, а не раскалывать её;
• нужно помнить, что гвоздь, забитый вдоль волокон, держится намного слабее, чем гвоздь, забитый поперек волокон;
• несколько забитых гвоздей, расположенных близко друг к другу вдоль одного слоя древесины, могут ее расколоть. Древесина расколется и в том случае, когда толстый гвоздь забить близко от кромки. Чтобы избежать этого, гвозди лучше брать меньшего диаметра, увеличивая их количество. Забивать их лучше в шахматном порядке.

Расстановка шурупов и глухарей и размеры просверленных гнёзд должны обеспечивать плотный обжим стержня с древесиной, исключая ее раскалывание. Расстояния между осями винтов в продольном направлении должны быть не менее 10 диаметров стержня, а поперёк волокон — 5 диаметров. Диаметр прилегающей к шву части гнезда должен точно соответствовать диаметру ненарезной части глухаря. Диаметр заглубленной части шурупа или глухаря по всей длине нарезной части должен быть на 2—4 мм меньше полного его диаметра, что обеспечит надёжный упор винтовой нарезки.

В древесину шуруп завертывают отвёрткой или шуруповёртом, а не забивают. При забивании шурупа в древесину винтовое соединение получается непрочным, так как сминается нарезка и нарушается древесина в месте прохождения шурупа. При этом соединение теряет до 40% силы, удерживающей шуруп в древесине. Для прочного соединения шуруп необходимо заворачивать до отказа. При этом прочность соединения во многом зависит от плотности древесины, размеров и количества шурупов, глубины их завертывания. В древесину твёрдых пород шурупы заворачивают в заранее просверленные отверстия, диаметр которых должен составлять 0,9 от диаметра ненарезанной части шурупа. Во влажную древесину заворачивать шурупы не рекомендуется, так как они будут быстро корродировать и прочность соединения нарушится.

Рис. 5. Болты: А — болт с ограждением; Б — крепежный: В — машинный; Г — каретный.	Рис. 6. Соединения на нагелях: 1 — дубовый нагель; 2 — стальной нагель-болт; 3 — пустотелый нагель; 4 — стальной нагель без шляпки; 5 — нагель-гвоздь; 6 — пластинчатые нагели.

Болтами (рис. 5) можно соединять как изогнутые, так и прямые детали. Крепёжный болт используется для крепления досок сечением 50x100 мм. Машинный и каретный болты применяют для установки деревянных деталей на стальных конструкциях. Параметры болта определяют заданным его диаметром и длиной от нижней плоскости шляпки до конца. Длина крепежного болта с плоской шляпкой измеряется от верхушки до конца.

Соединения на нагелях препятствуют взаимному сдвигу стыкуемых элементов, поэтому гвозди и шурупы в некоторой степени можно считать разновидностью нагелей. В нагельном соединении, находящемся под воздействием внешней нагрузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагели бывают стальные, пластмассовые и деревянные, а по форме — цилиндрические и пластинчатые (рис. 6). В конструкциях, которые находятся в агрессивной среде, используют алюминиевые, пластмассовые и дубовые нагели.

Древесина для нагеля подбирается из твердых пород, а ее влажность должна быть на 3-5% ниже, чем влажность основной древесины. В этом случае при достижении баланса влажности нагель плотно заклинивается в гнезде, создавая прочное соединение. Если влажность нагеля и основной древесины будет одинаковой, то при высыхании древесины плотность посадки нагеля уменьшается и соединение может разрушиться. Выбор того или иного диаметра нагеля целиком и полностью зависит от толщины соединяемых деталей и от требований к прочности соединения. Расчетную несущую способность на один срез нагеля определяют исходя из трех условий:

• изгиба металлического нагеля;
• смятия древесины крайнего соединяемого, а также более тонкого элемента толщиной а;
• смятия древесины среднего соединяемого, а также более толстого элемента толщиной с.

Различают две группы соединения на нагелях: симметричные и нессиметричные. Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях сосны и ели принимают равному одному из значений, приведённых в таблице.

Методика определения несущей способности основных видов цилиндрических нагелей.

Схемы соединений	Напряженное состояние соединения	Расчетная несущая способность на один шов сплачивания (условный срез)
		Гвоздя стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля	Дубового нагеля
Симметричные соединения	Смятие в средних элементах	0,5 cd	0,3 cd
	Смятие в крайних элементах	0,8 ad	0,5 ad
Несимметричные соединения	Смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений	0,35 cd	0,2 cd
	Смятие в более тонких средних элементах двусрезных соединений	0,8 ad	0,5 ad

Соединения на клеях — наиболее прогрессивный способ соединения древесины, отвечающий индустриальным методам изготовления. Этому во многом способствует наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол), открывших широкие возможности использования клееных конструкций в индустриальном и гражданском строительстве. К достоинствам клееных конструкций относятся возможность компоновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамента, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах и т.д. Недостатком клееных конструкций считается необходимость тщательного контроля в заводских условиях и сложность изготовления соединений при монтаже.

Технологический процесс склеивания состоит из нескольких операций, поэтому правильная подготовка поверхностей и подбор склеиваемых деталей по годичным слоям древесины играют не последнюю роль в прочности соединения. Если древесина неверно подобрана, то в процессе эксплуатации (при изменении температурно-влажностного режима) детали могут неравномерно разбухать, в результате клеевое соединение разрушится. Прочное и надежное соединение получится тогда, когда соблюдаются следующие условия:

• влажность древесины при склеивании должна быть такой, как в и процессе эксплуатации. При этом обе склеиваемые детали должны иметь одинаковую влажность;
• склеиваемые поверхности должны располагаться таким образом, чтобы годичные слои были направлены в противоположные стороны или под углом друг к другу; поверхности должны быть очищены от пыли, жировых включений и подогнаны друг к другу без зазоров;
• соединяемые кромки лучше склеиваются, если они относятся к одной и той же части ствола (заболони или ядра);
• тонкие заготовки лучше склеиваются, чем толстые.

В настоящее время для создания клееных конструкций используют доски и брусья хвойных пород влажностью не более 12% и толщиной не более 42 мм в прямолинейных элементах и 33 мм в криволинейных. Применяют дощатые клееные конструкции в сочетании со строительной фанерой, а также с фанерой и сталью. Склеивание производят под давлением 0,3— 0,5 МПа при длительности запрессовки 4—24 часа. Основные виды клеевого соединения конструкций приведены на рис. 7. Для склеивания шипы и все сопрягаемые поверхности деталей смазывают клеем, собирают и проверяют прямоугольность соединения. После этого склеенные элементы сжимают струбцинами или другими приспособлениями и оставляют до полного засыхания клея. Надёжность соединения будет зависеть от того, как правильно будет зафиксированы склеиваемые детали до полного высыхания клея.

Поперечные сечения клееных конструкций бывают прямоугольными, двутавровыми, коробчатыми и пр. (рис. 8). Клееные соединения применяют при изготовлении несущих и ограждающих конструкций, выполненных из досок или строительной фанеры. К числу таких конструкций относятся составные из досок балки, дощато-фанерные балки, гнутые арки, рамы, щиты ограждающих частей зданий, стропильные фермы и др.

Дощатоклееные балки в виде многослойного пакета обладают рядом преимуществ перед другими составными балками:

• они работают как монолитные;
• их можно изготовлять с поперечным сечением большой высоты;
• в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине с помощью зубчатого шипа и, следовательно, балки не будут иметь стыка, ослабляющего сечение;
• в дощатоклееных балках можно рационально размещать доски различного качества по высоте — в наиболее напряженных зонах доски 1-го сорта, в менее напряженных зонах доски 2-го и 3-го сортов.

В отечественном строительстве применяют дощатоклееные балки пролётом до 24 м. Сечения дощатоклееных балок принимаются в большинстве случаев не более 16,5 мм, что позволяет изготовлять их из цельных широких досок, склеенных между собой кромками, с расположением этих стыков вразбежку по высоте. Высота сечения балок определяется расчётом и находится в пределах от 1/10 до 1/15 пролета. Форма дощатоклееных балок может быть прямоугольной, односкатной, сегментной и двускатной, постоянной и переменной высоты (рис. 9). Высота балок переменного сечения на опорах должна быть не менее 0,4 высоты сечения в середине длины. Балки склеивают из досок не более 44 мм. Доски перед склеиванием фрезеруют по лопастям на 2,5—3,5 мм, а после склеивания кромки балок фрезеруют в среднем на 5 мм.

Клеенофанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов (рис. 10). Поперечное сечение клеенофанерной балки может быть двутавровым и коробчатым. Так как при этом пояса балки удалены от нейтральной оси, то материал в таких балках используется более эффективно. При этом клеенофанерные балки могут быть постоянной высоты, двускатными, а также с криволинейным верхним поясом. Балки с плоской фанерной стенкой рекомендуется использовать для пролётов до 15 м. Их высоту назначают в пределах 1/18—1/12 длины пролёта. Толщина стенок должна быть не менее 8 мм. Доски поясов балки могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Пояса балки по плоскостям склеивания с фанерными стенками должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходила 10 см. Это предотвратит появление перенапряжения швов при колебаниях температуры и влажности.

Придание жёсткости фанерной стенке обеспечивается установкой дощатых рёбер жесткости, которые располагают в коробчатых балках в полости между двумя фанерными стенками. В двутавровых балках ребра жесткости располагают по обе стороны стенки. По длине ребра жёсткости ставятся с шагом, равным 1/8—1/10 пролёта.

На раскос действует усилие N = 12 кН. Раскос состоит из двух дощатых элементов. Для крепления каждого из них потребуется количество гвоздей, равное: Если гвоздь, пробивая весь пакет, выходит наружу, то за расчетную толщину крайнего элемента принимают фактическую за минусом 1,5drB. Расчетную несущую способность гвоздя в крайнем пробиваемом элементе определяют, но расчетной длине защемленного конца… Читать ещё >

• конструкции из дерева и пластмасс. проектирование деревянных ферм

Нагельные и гвоздевые соединения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Для узловых и стыковых сопряжений элементов деревянных конструкций преимущественно применяют цилиндрические нагели. Сюда относятся штыри, болты, глухари, шурупы, гвозди. Характерным для них в сдвиговых соединениях является работа нагеля на изгиб. Если усилие на них передается деревянными элементами, то под нагелем древесина работает на смятие. Эти два вида работы соединения, г. е. изгиб нагеля и смятие древесины под нагелем, являются определяющими при подсчете несущей способности нагеля и всего соединения. Конечно, на участке между нагелями или от торца до первого ряда нагелей в древесине возникают скалывающие напряжения. Однако опасность скалывания древесины устраняется соответствующей (регламентируемой) расстановкой нагелей как вдоль, так и поперек деревянного элемента. На рис. 4.1 показана рекомендуемая [СНиП] расстановка стальных цилиндрических нагелей.

Расстояния между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон S_, поперек волокон S₂ и от кромки элемента S₃ следует принимать:

• — для стальных нагелей S_{= 7d; S2 =} 3,5d; S₃ = 3,0d;
• — для алюминиевых и стеклопластиковых нагелей = 6d; S₂ = 3,5d; S₃ = 3,0r/.

Расстояния между осями шурупов следует принимать как для стальных цилиндрических нагелей.

Нагели располагаются в два или четыре продольных ряда.

Для гвоздевых соединений расстояния между осями гвоздей соответственно принимают:

S₌ 25d при С = Ad; для промежуточных С расстояние принимают по интерполяции. Расстояния S₂ = S₃ = Ad.

Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины прибиваемых элементов.

Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от их толщины расстояние S следует принимать равным 15d.

При соблюдении регламентированной расстановки нагелей расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один условный срез (один шов сплачивания) в соединениях элементов из сосны и ели при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и гвоздями под любым углом, определяют по табл. 17 [СНиПП-25−80] или по табл. 15П (приложение).

Pwc. 4.7. Расстановка нагелей:

a — в соединениях деревянных элементов; б — в соединениях с металлическими накладками Расчетную несущую способность нагелей при направлении передаваемого нагелем усилия под углом, а к волокнам следует умножать:

• — на коэффициент К_а — при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде;
• — величину при расчете нагеля на изгиб.

Значения коэффициента К_а приведены в приложении, табл. 1711.

В нагельных соединениях с металлическими накладками расчетную несущую способность нагеля или гвоздя из условия изгиба следует принимать по наибольшему значению.

Расчетную несущую способность гвоздя в крайнем пробиваемом элементе определяют, но расчетной длине защемленного конца гвоздя:

где /_гв — длина гвоздя; а _— суммарная толщина пробиваемых гвоздем элементов (кроме последнего); п_ш — количество швов в пакете; d_rB — диаметр гвоздя.

Если гвоздь, пробивая весь пакет, выходит наружу, то за расчетную толщину крайнего элемента принимают фактическую за минусом 1,5d_rB.

Полная расчетная несущая способность соединения на цилиндрических нагелях и гвоздях определяется по формуле.

Пример расчета № 1

Рассчитать прикрепление деревянного раскоса к нижнему поясу фермы с помощью гвоздей (вариант I) и металлических накладок на гвоздях и болтах (вариант II). Общий вид узла показан на рис. 4.2.

Вариант I. Для крепления раскоса принимаем гвозди диаметром 5 мм и длиной 120 мм. Размеры дощатых элементов приведены на рис. 4.2. Гвоздь длиной 120 мм пробивает два дощатых элемента, т. е. работает как односрезный.

Несущая способность односрезного гвоздя равна:

а) из условия смятия древесины крайнего и среднего элементов.

б) условия изгиба гвоздя:

но не более Т_и = АсР = 4 • 0,5 2 = 1 кН.

Рис. 4.2. Узел фермы, выполненный:

а — на гвоздях; 6 — с металлическими накладками За расчетную несущую способность среза гвоздя принимаем наименьшую величину:

Расчетная несущая способность гвоздя равна:

На раскос действует усилие N = 12 кН. Раскос состоит из двух дощатых элементов. Для крепления каждого из них потребуется количество гвоздей, равное:

Принимаем 7 гвоздей, располагаем их в три ряда с учетом рекомендуемых 11) шагов расстановки и реальных размеров соединяемых дощатых элементов. Расстановка гвоздей показана на рис. 4.2.

Вариант II. Для крепления металлических накладок к деревянному раскосу используем гвозди диаметром 5 мм и длиной 100 мм. В этом случае несущая способность одного среза гвоздя из условия его изгиба принимается по максимальной ее величине, т. е. подсчитывается по формуле.

Несущая способность односрезного гвоздя равна:

Для крепления пластин (2 шт.) к раскосу потребуется гвоздей:

Принимаем 6 гвоздей, располагая их в 2 ряда по три штуки.

Если металлические пластины крепить болтами d = 16 мм, то несущая способность двухсрезного болта (из условия его изгиба) равна:

Создавая силовую схему деревянного каркаса здания, приходится в той или иной степени использовать способы соединения деревянных элементов, опыт выполнения которых формировался веками. При этом соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины — сращиванием. Кроме того, деревянные элементы каркаса могут соединяться в узлах конструкций под различными углами.

Искусство подгонки деревянных соединений шлифовалось столетиями. Раньше, когда промышленное изготовление металлических соединителей (гвоздей, шурупов и т.п.) не было налажено и их себестоимость была высока, научились так подгонять концы или края деревянных заготовок друг к другу, чтобы они выдерживали эксплуатационную нагрузку и сопротивлялись воздействию окружающей среды.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяют на следующие виды:

Рис. 1. Гвозди, используемые в строительстве: А — круглый гвоздь; Б — с выпуклой шляпкой; В — напольный гвоздь; Г — овальный гвоздь; Д — гвоздь без шляпки; Е — панельный гвоздь; Ж — штукатурный гвоздь; 3 — настенный гвоздь.

Соединения на механических связях обладают достаточно высокой прочностью и надёжностью. Передача сил в таких соединениях происходит от одного элемента к другому через отдельные точки и компенсируется силами трения между металлом и волокнами древесины (гвоздевое соединение) или упорами винтовой нарезки и прорезаемыми в древесине винтовыми желобками (соединение на шурупах). Гвоздевые соединения осуществляются при помощи гвоздей. Наиболее применимые из них даны на рис.1. Количество гвоздей определяют расчётным путём, а в некоторых случаях назначают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, обшивке потолков и перегородок и т.п. В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород, гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные отверстия (рис. 2). Причем, диаметр отверстий должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя. В соединениях из досок мягких пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного сверления. При забивке гвоздей следует придерживаться нескольких правил, которые повышают эффективность соединения и избавляют от нежелательных последствий:

• чтобы древесина не раскололась во время забивания гвоздя, нужно притупить его кончик (или откусить его кусачками). Такой гвоздь будет сминать волокна древесины, а не раскалывать её;
• нужно помнить, что гвоздь, забитый вдоль волокон, держится намного слабее, чем гвоздь, забитый поперек волокон;
• несколько забитых гвоздей, расположенных близко друг к другу вдоль одного слоя древесины, могут ее расколоть. Древесина расколется и в том случае, когда толстый гвоздь забить близко от кромки. Чтобы избежать этого, гвозди лучше брать меньшего диаметра, увеличивая их количество. Забивать их лучше в шахматном порядке.

Расстановка шурупов и глухарей и размеры просверленных гнёзд должны обеспечивать плотный обжим стержня с древесиной, исключая ее раскалывание. Расстояния между осями винтов в продольном направлении должны быть не менее 10 диаметров стержня, а поперёк волокон — 5 диаметров. Диаметр прилегающей к шву части гнезда должен точно соответствовать диаметру ненарезной части глухаря. Диаметр заглубленной части шурупа или глухаря по всей длине нарезной части должен быть на 2—4 мм меньше полного его диаметра, что обеспечит надёжный упор винтовой нарезки.

В древесину шуруп завертывают отвёрткой или шуруповёртом, а не забивают. При забивании шурупа в древесину винтовое соединение получается непрочным, так как сминается нарезка и нарушается древесина в месте прохождения шурупа. При этом соединение теряет до 40% силы, удерживающей шуруп в древесине. Для прочного соединения шуруп необходимо заворачивать до отказа. При этом прочность соединения во многом зависит от плотности древесины, размеров и количества шурупов, глубины их завертывания. В древесину твёрдых пород шурупы заворачивают в заранее просверленные отверстия, диаметр которых должен составлять 0,9 от диаметра ненарезанной части шурупа. Во влажную древесину заворачивать шурупы не рекомендуется, так как они будут быстро корродировать и прочность соединения нарушится.

Рис. 5. Болты: А — болт с ограждением; Б — крепежный: В — машинный; Г — каретный.	Рис. 6. Соединения на нагелях: 1 — дубовый нагель; 2 — стальной нагель-болт; 3 — пустотелый нагель; 4 — стальной нагель без шляпки; 5 — нагель-гвоздь; 6 — пластинчатые нагели.

Болтами (рис. 5) можно соединять как изогнутые, так и прямые детали. Крепёжный болт используется для крепления досок сечением 50x100 мм. Машинный и каретный болты применяют для установки деревянных деталей на стальных конструкциях. Параметры болта определяют заданным его диаметром и длиной от нижней плоскости шляпки до конца. Длина крепежного болта с плоской шляпкой измеряется от верхушки до конца.

Соединения на нагелях препятствуют взаимному сдвигу стыкуемых элементов, поэтому гвозди и шурупы в некоторой степени можно считать разновидностью нагелей. В нагельном соединении, находящемся под воздействием внешней нагрузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагели бывают стальные, пластмассовые и деревянные, а по форме — цилиндрические и пластинчатые (рис. 6). В конструкциях, которые находятся в агрессивной среде, используют алюминиевые, пластмассовые и дубовые нагели.

Древесина для нагеля подбирается из твердых пород, а ее влажность должна быть на 3-5% ниже, чем влажность основной древесины. В этом случае при достижении баланса влажности нагель плотно заклинивается в гнезде, создавая прочное соединение. Если влажность нагеля и основной древесины будет одинаковой, то при высыхании древесины плотность посадки нагеля уменьшается и соединение может разрушиться. Выбор того или иного диаметра нагеля целиком и полностью зависит от толщины соединяемых деталей и от требований к прочности соединения. Расчетную несущую способность на один срез нагеля определяют исходя из трех условий:

• изгиба металлического нагеля;
• смятия древесины крайнего соединяемого, а также более тонкого элемента толщиной а;
• смятия древесины среднего соединяемого, а также более толстого элемента толщиной с.

Различают две группы соединения на нагелях: симметричные и нессиметричные. Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях сосны и ели принимают равному одному из значений, приведённых в таблице.

Методика определения несущей способности основных видов цилиндрических нагелей.

Схемы соединений	Напряженное состояние соединения	Расчетная несущая способность на один шов сплачивания (условный срез)
		Гвоздя стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля	Дубового нагеля
Симметричные соединения	Смятие в средних элементах	0,5 cd	0,3 cd
	Смятие в крайних элементах	0,8 ad	0,5 ad
Несимметричные соединения	Смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений	0,35 cd	0,2 cd
	Смятие в более тонких средних элементах двусрезных соединений	0,8 ad	0,5 ad

Соединения на клеях — наиболее прогрессивный способ соединения древесины, отвечающий индустриальным методам изготовления. Этому во многом способствует наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол), открывших широкие возможности использования клееных конструкций в индустриальном и гражданском строительстве. К достоинствам клееных конструкций относятся возможность компоновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамента, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах и т.д. Недостатком клееных конструкций считается необходимость тщательного контроля в заводских условиях и сложность изготовления соединений при монтаже.

Технологический процесс склеивания состоит из нескольких операций, поэтому правильная подготовка поверхностей и подбор склеиваемых деталей по годичным слоям древесины играют не последнюю роль в прочности соединения. Если древесина неверно подобрана, то в процессе эксплуатации (при изменении температурно-влажностного режима) детали могут неравномерно разбухать, в результате клеевое соединение разрушится. Прочное и надежное соединение получится тогда, когда соблюдаются следующие условия:

• влажность древесины при склеивании должна быть такой, как в и процессе эксплуатации. При этом обе склеиваемые детали должны иметь одинаковую влажность;
• склеиваемые поверхности должны располагаться таким образом, чтобы годичные слои были направлены в противоположные стороны или под углом друг к другу;
• сопрягаемые поверхности должны быть очищены от пыли, жировых включений и подогнаны друг к другу без зазоров;
• соединяемые кромки лучше склеиваются, если они относятся к одной и той же части ствола (заболони или ядра);
• тонкие заготовки лучше склеиваются, чем толстые.

В настоящее время для создания клееных конструкций используют доски и брусья хвойных пород влажностью не более 12% и толщиной не более 42 мм в прямолинейных элементах и 33 мм в криволинейных. Применяют дощатые клееные конструкции в сочетании со строительной фанерой, а также с фанерой и сталью. Склеивание производят под давлением 0,3— 0,5 МПа при длительности запрессовки 4—24 часа. Основные виды клеевого соединения конструкций приведены на рис. 7. Для склеивания шипы и все сопрягаемые поверхности деталей смазывают клеем, собирают и проверяют прямоугольность соединения. После этого склеенные элементы сжимают струбцинами или другими приспособлениями и оставляют до полного засыхания клея. Надёжность соединения будет зависеть от того, как правильно будет зафиксированы склеиваемые детали до полного высыхания клея.

Поперечные сечения клееных конструкций бывают прямоугольными, двутавровыми, коробчатыми и пр. (рис. 8). Клееные соединения применяют при изготовлении несущих и ограждающих конструкций, выполненных из досок или строительной фанеры. К числу таких конструкций относятся составные из досок балки, дощато-фанерные балки, гнутые арки, рамы, щиты ограждающих частей зданий, стропильные фермы и др.

Дощатоклееные балки в виде многослойного пакета обладают рядом преимуществ перед другими составными балками:

• они работают как монолитные;
• их можно изготовлять с поперечным сечением большой высоты;
• в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине с помощью зубчатого шипа и, следовательно, балки не будут иметь стыка, ослабляющего сечение;
• в дощатоклееных балках можно рационально размещать доски различного качества по высоте — в наиболее напряженных зонах доски 1-го сорта, в менее напряженных зонах доски 2-го и 3-го сортов.

В отечественном строительстве применяют дощатоклееные балки пролётом до 24 м. Сечения дощатоклееных балок принимаются в большинстве случаев не более 16,5 мм, что позволяет изготовлять их из цельных широких досок, склеенных между собой кромками, с расположением этих стыков вразбежку по высоте. Высота сечения балок определяется расчётом и находится в пределах от 1/10 до 1/15 пролета. Форма дощатоклееных балок может быть прямоугольной, односкатной, сегментной и двускатной, постоянной и переменной высоты (рис. 9). Высота балок переменного сечения на опорах должна быть не менее 0,4 высоты сечения в середине длины. Балки склеивают из досок не более 44 мм. Доски перед склеиванием фрезеруют по лопастям на 2,5—3,5 мм, а после склеивания кромки балок фрезеруют в среднем на 5 мм.

Клеенофанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов (рис. 10). Поперечное сечение клеенофанерной балки может быть двутавровым и коробчатым. Так как при этом пояса балки удалены от нейтральной оси, то материал в таких балках используется более эффективно. При этом клеенофанерные балки могут быть постоянной высоты, двускатными, а также с криволинейным верхним поясом. Балки с плоской фанерной стенкой рекомендуется использовать для пролётов до 15 м. Их высоту назначают в пределах 1/18—1/12 длины пролёта. Толщина стенок должна быть не менее 8 мм. Доски поясов балки могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. Пояса балки по плоскостям склеивания с фанерными стенками должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходила 10 см. Это предотвратит появление перенапряжения швов при колебаниях температуры и влажности.

Придание жёсткости фанерной стенке обеспечивается установкой дощатых рёбер жесткости, которые располагают в коробчатых балках в полости между двумя фанерными стенками. В двутавровых балках ребра жесткости располагают по обе стороны стенки. По длине ребра жёсткости ставятся с шагом, равным 1/8—1/10 пролёта.

Существует, примерно, 40-50 различных типов соединений деревянных элементов , которые по характеру работы разделяются на две группы:Соединения без расчетных связей. В узлах присутствуют только конструктивные связи обеспечивающие пространственную и геометрическую неподвижность соединения. К этому типу соединений, например, относятся упоры и врубки работающие на сжатие.
Соединения с расчетными связями. Работающими на сжатие (шпонками, колодками). Работающими на изгиб (нагелями, болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками). Работающими на растяжение (болтами, гвоздями, винтами, хомутами, тяжами). Работающими на сдвиг (клеевыми швами).

Содержание работы

Введение. 3
1.Соединение элементов ДК.………………………………………………….…4
2. Деревянные клееные конструкции……………………………….………..…8
3.Соединения на шпонках и шайбах шпоночного типа. 11
4. Соединения на нагелях.Лобовая врубка…………………………………….13
5. Монтажный или аварийный болт…………………………………………. 14
6. Контактные соединения деревянных элементов……………………………15
Заключение………………………………………………………………………17
Литература……………………………………………………………………….18

Файлы: 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

2. Деревянные клееные конструкции……………………………….………..… 8

3.Соединения на шпонках и шайбах шпоночного типа. . 11

4. Соединения на нагелях.Лобовая врубка…………………………………….13

5. Монтажный или аварийный болт…………………………………………. 14

6. Контактные соединения деревянных элементов……………………………15

Существует, примерно, 40-50 различных типов соединений деревянных элементов , которые по характеру работы разделяются на две группы:Соединения без расчетных связей. В узлах присутствуют только конструктивные связи обеспечивающие пространственную и геометрическую неподвижность соединения. К этому типу соединений, например, относятся упоры и врубки работающие на сжатие.

Соединения с расчетными связями. Работающими на сжатие (шпонками, колодками). Работающими на изгиб (нагелями, болтами, штырями, гвоздями, винтами, деревянными пластинками). Работающими на растяжение (болтами, гвоздями, винтами, хомутами, тяжами). Работающими на сдвиг (клеевыми швами).

Так как в различных типах соединений могут присутствовать одинаковые виды связей целесообразно рассматривать соединения по следующей классификации:

Без специальных связей.

С деревянными связями.

С металлическими связями.

С клеевыми связями.

Главные требования предъявляемые ко всем соединениям деревянных элементов:

обеспечение в узлах и стыках вязкости, дробности и плотности.

Cоединять в узлы и конструкции

Создавая силовую схему деревянного каркаса здания, приходится в той или иной степени использовать способы соединения деревянных элементов, опыт выполнения которых формировался веками. При этом соединения деревянных элементов для увеличения поперечного сечения конструкции называют сплачиванием, а для увеличения их продольной длины — сращиванием. Кроме того, деревянные элементы каркаса могут соединяться в узлах конструкций под различными углами. Искусство подгонки деревянных соединений шлифовалось столетиями. Раньше, когда промышленное изготовление металлических соединителей (гвоздей, шурупов и т.п.) не было налажено и их себестоимость была высока, научились так подгонять концы или края деревянных заготовок друг к другу, чтобы они выдерживали эксплуатационную нагрузку и сопротивлялись воздействию окружающей среды.

По способу передачи усилий соединения деревянных элементов разделяют на следующие виды:

• соединения на механических связях (на болтах, гвоздях, шурупах, и т.п.);
• соединения, в которых усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей соединяемых элементов (шипов, врубок, нагелей и т.п.);
• соединения на клеях.

Рис. 18. Гвозди, используемые в строительстве:
А — круглый гвоздь; Б — с выпуклой шляпкой; В — напольный гвоздь; Г — овальный гвоздь; Д — гвоздь без шляпки; Е — панельный гвоздь; Ж — штукатурный гвоздь; 3 — настенный гвоздь

Рис. 19. Гвоздевые соединения каркасных секций

Соединения на механических связях обладают достаточно высокой прочностью и надежностью. Передача сил в таких соединениях происходит от одного элемента к другому через отдельные точки и компенсируется силами трения между металлом и волокнами древесины (гвоздевое соединение) или упорами винтовой нарезки и прорезаемыми в древесине винтовыми желобками (соединение на шурупах). Гвоздевые соединения осуществляются при помощи гвоздей. Наиболее применимые из них даны на рис.18. Количество гвоздей определяют расчетным путем, а в некоторых случаях назначают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, обшивке потолков и перегородок и т.п. В гвоздевых соединениях конструкций, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород, гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные отверстия (рис. 19). Причем, диаметр отверстий должен составлять 0,9 диаметра забиваемого гвоздя. В соединениях из досок мягких пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного сверления. При забивке гвоздей следует придерживаться нескольких правил, которые повышают эффективность соединения и избавляют от нежелательных последствий:

• чтобы древесина не раскололась во время забивания гвоздя, нужно притупить его кончик (или откусить его кусачками). Такой гвоздь будет сминать волокна древесины, а не раскалывать ее;
• нужно помнить, что гвоздь, забитый вдоль волокон, держится намного слабее, чем гвоздь, забитый поперек волокон;
• несколько забитых гвоздей, расположенных близко друг к другу вдоль одного слоя древесины, могут ее расколоть. Древесина расколется и в том случае, когда толстый гвоздь забить близко от кромки. Чтобы избежать этого, гвозди лучше брать меньшего диаметра, увеличивая их количество. Забивать их лучше в шахматном порядке.

Рис. 20. Виды гвоздевых соединений:
А — забивание под углом; Б — под углом во встречных направлениях; В — скрытность соединения подрубанием кромок; Г — два способа расположения режущих кромок на окончании гвоздя: в положении 1 режущие кромки расположены поперек волокон и не раскалывают заготовку; в положении 2 режущие кромик расположены вдоль и древесина может расколоться; Д — скрытность соединения при помощи пробки

Рис. 21. Шурупы и глухари:
А — глухарь; Б — утопленный шуруп; В — шуруп с высокой головкой; Г — самонарезающий шуруп; Д — шуруп с полукруглой головкой; Е — шуруп с удвоенной резьбой

Некоторые приемы, которыми пользуются при забвении гвоздей показаны на рис. 20. Соединения на шурупах и глухарях (рис. 21) более надежны, так как для выдергивания шурупов потребуются достаточно большие усилия. Шурупы различаются размерами, формой шляпки и шагом резьбы. Как правило, часть поверхности стержня шурупа резьбы не имеет. Самыми крупными шурупами являются так называемые "глухари". Они имеют квадратную или шестигранную шляпку и закручиваются гаечными ключами. Некоторые из таких шурупов обладают прорезью на шляпке, что позволяет использовать отвертку.

Расстановка шурупов и глухарей и размеры просверленных гнезд должны обеспечивать плотный обжим стержня с древесиной, исключая ее раскалывание. Расстояния между осями винтов в продольном направлении должны быть не менее 10 диаметров стержня, а поперек волокон — 5 диаметров. Диаметр прилегающей к шву части гнезда должен точно соответствовать диаметру ненарезной части глухаря. Диаметр заглубленной части шурупа или глухаря по всей длине нарезной части должен быть на 2—4 мм меньше полного его диаметра, что обеспечит надежный упор винтовой нарезки.

В древесину шуруп завертывают отверткой или электрошуруповертом, а не забивают. При забивании шурупа в древесину винтовое соединение получается непрочным, так как сминается нарезка и нарушается древесина в месте прохождения шурупа. При этом соединение теряет до 40% силы, удерживающей шуруп в древесине. Для прочного соединения шуруп необходимо заворачивать до отказа. При этом прочность соединения во многом зависит от плотности древесины, размеров и количества шурупов, глубины их завертывания. В древесину твердых пород шурупы заворачивают в заранее просверленные отверстия, диаметр которых должен составлять 0,9 от диаметра ненарезанной части шурупа. Во влажную древесину заворачивать шурупы не рекомендуется, так как они будут быстро корродировать и прочность соединения нарушится.

Рис. 22. Болты:
А — болт с ограждением; Б — крепежный: В — машинный; Г — каретный

Болтами (рис. 22) можно соединять как изогнутые, так и прямые детали. Крепежный болт используется для крепления досок сечением 50x100 мм. Машинный и каретный болты применяют для установки деревянных деталей на стальных конструкциях. Параметры болта определяют заданным его диаметром и длиной от нижней плоскости шляпки до конца. Длина крепежного болта с плоской шляпкой измеряется от верхушки до конца.

Рис. 23. Соединения на нагелях:
1 — дубовый нагель; 2 — стальной нагель-болт; 3 — пустотелый нагель; 4 — стальной нагель без шляпки; 5 — нагель-гвоздь; 6 — пластинчатые нагели

Соединения на нагелях препятствуют взаимному сдвигу стыкуемых элементов, поэтому гвозди и шурупы в некоторой степени можно считать разновидностью нагелей. В нагельном соединении, находящемся под воздействием внешней нагрузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагели бывают стальные, пластмассовые и деревянные, а по форме — цилиндрические и пластинчатые (рис. 23). В конструкциях, которые находятся в агрессивной среде, используют алюминиевые, пластмассовые и дубовые нагели.

Древесина для нагеля подбирается из твердых пород, а ее влажность должна быть на 3-5% ниже, чем влажность основной древесины. В этом случае при достижении баланса влажности нагель плотно заклинивается в гнезде, создавая прочное соединение. Если влажность нагеля и основной древесины будет одинаковой, то при высыхании древесины плотность посадки нагеля уменьшается и соединение может разрушиться. Выбор того или иного диаметра нагеля целиком и полностью зависит от толщины соединяемых деталей и от требований к прочности соединения. Расчетную несущую способность на один срез нагеля определяют исходя из трех условий:

• изгиба металлического нагеля;
• смятия древесины крайнего соединяемого, а также более тонкого элемента толщиной а;
• смятия древесины среднего соединяемого, а также более толстого элемента толщиной с.

Соединения на клеях — наиболее прогрессивный способ соединения древесины, отвечающий индустриальным методам изготовления. Этому во многом способствует наличие водостойких и биостойких строительных клеев (на основе синтетических смол), открывших широкие возможности использования клееных конструкций в индустриальном и гражданском строительстве. К достоинствам клееных конструкций относятся возможность компоновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамента, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах и т.д. Недостатком клееных конструкций считается необходимость тщательного контроля в заводских условиях и сложность изготовления соединений при монтаже.

Технологический процесс склеивания состоит из нескольких операций, поэтому правильная подготовка поверхностей и подбор склеиваемых деталей по годичным слоям древесины играют не последнюю роль в прочности соединения. Если древесина неверно подобрана, то в процессе эксплуатации (при изменении температурно-влажностного режима> детали могут неравномерно разбухать, в результате клеевое соединение разрушится. Прочное и надежное соединение получится тогда, когда соблюдаются следующие условия:

• влажность древесины при склеивании должна быть такой, как в и процессе эксплуатации. При этом обе склеиваемые детали должны иметь одинаковую влажность;
• склеиваемые поверхности должны располагаться таким образом, чтобы годичные слои были направлены в противоположные стороны или под углом друг к другу;
• сопрягаемые поверхности должны быть очищены от пыли, жировых включений и подогнаны друг к другу без зазоров;
• соединяемые кромки лучше склеиваются, если они относятся к одной и той же части ствола (заболони или ядра);
• тонкие заготовки лучше склеиваются, чем толстые.

Рис. 24. Клеевые соединения:
А — склеивание продольное; Б — склеивание впритык; В — склеивание "на ус"; Г — склеивание зубчатым шипом; Д — склеивание под углом

В настоящее время для создания клееных конструкций используют доски и брусья хвойных пород влажностью не более 12% и толщиной не более 42 мм в прямолинейных элементах и 33 мм в криволинейных. Применяют дощатые клееные конструкции в сочетании со строительной фанерой, а также с фанерой и сталью. Склеивание производят под давлением 0,3—0,5 МПа при длительности запрессовки 4—24 часа. Основные виды клеевого соединения конструкций приведены на рис. 24. Для склеивания шипы и все сопрягаемые поверхности деталей смазывают клеем, собирают и проверяют прямоугольность соединения. После этого склеенные элементы сжимают струбцинами или другими приспособлениями и оставляют до полного засыхания клея. Надежность соединения будет зависеть от того, как правильно будет зафиксированы склеиваемые детали до полного высыхания клея.

Рис. 25. Сечения дощатоклееных и клеенофанерных элементов:
1 — доски; 2 — фанера

Поперечные сечения клееных конструкций бывают прямоугольными, двутавровыми, коробчатыми и пр. (рис. 25). Клееные соединения применяют при изготовлении несущих и ограждающих конструкций, выполненных из досок или строительной фанеры. К числу таких конструкций относятся составные из досок балки, дощато-фанерные балки, гнутые арки, рамы, щиты ограждающих частей зданий, стропильные фермы и др.

Читайте также:

  
• Атомная энергетика россии реферат
  
• Военная политика российской федерации реферат
  
• Центральный банк франции реферат
  
• Реферат на тему частица как часть речи
  
• Договор найма жилого помещения реферат рб