конструкційні деревина і пластмаси

Поперечний лобовий упор — це з'єднання двох стержнів під прямим кутом, коли торець стиснутого елемента впирається в площину іншого і закріплюється непрацюючими зв'язками. Так, наприклад, з'єднуються стійки з верхніми і нижніми горизонтальними елементами каркаса. В такому з'єднанні деревина торця стійки працює на зминання вздовж волокон, а деревина площини горизонтального елемента — поперек волокон. Це з'єднання розраховується тільки по меншій міцності деревини поперек волокон.

 

Рис. 3.2. Лобові  упори: а-повздовжній вздовж волокон деревини;  б — поперечний поперек волокон; в — похилий під кутом до волокон;

1 — елементи; 2 — стяжні болти; 3 — накладки;4-металеві кріплення; 5-опора; 6-штир; 7— епюри напруг зминання; α — кут зминання

 

Похилий лобовий упор являє собою з'єднання кінців двох стиснутих елементів, осі яких розташовані під кутом α один до одного. При цьому торець одного елемента може бути перпендикулярним його  осі чи торці обох елементів нахилені до їх осей (рис. 3.2, в). Так, наприклад, з'єднуються стержні крокв і підкісних рам. У цих з'єднаннях необхідно перевіряти міцність деревини при зминанні торців тільки розташованих під кутом до осей елементів.

3.3. З'єднання з металевими зв'язками

Це з'єднання дерев'яних елементів, у яких діючі в них зусилля передаються за допомогою сталевих болтів, стержнів, цвяхів, гвинтів, хомутів, зубчастих пластинок і інших виробів. Найбільш розповсюдженими металевими зв'язками є болти і цвяхи.

Болти - це стандартні вироби з  сталі марки С38/23, які для з'єднань дерев'яних елементів виготовляються без точної обробки і називаються чорними. Вони відрізняються великою довжиною, що відповідає значним розмірам перерізів дерев'яних елементів, і мають товсті квадратні шайби, необхідні для розподілу зусилля в болті на достатню площу деревини, що працює на зминання.

Для встановлення болтів в елементах, що з'єднуються, просверлюють отвори такого ж діаметру, що і болти. Для надійного співпадання отворів при зборці конструкцій свердлити отвори рекомендується одним проходом свердла через елементи, що з'єднуються, або в окремих елементах по шаблонах. Болтові з'єднання бувають зі стяжними, розтягнутими і болтами, що згинаються.

З'єднання зі стяжними болтами служать для щільного поперечного з'єднання окремих елементів і у вузлах конструкцій. У них можуть виникати лише незначні зусилля, тому їхній розрахунок не потрібен. Перерізи стяжних болтів встановлюються конструктивно. Діаметр стяжних болтів встановлюються конструктивно і повинний бути не менший 12 мм або 1/20 загальної товщини елементів, що з'єднуються. Шайби стяжних болтів допускаються не меншими 3,5 їхнього діаметра і товщиною до 0,25 діаметра. В початковий період експлуатації конструкцій у результаті висихання деревини їхній натяг нерідко слабшає і їх необхідно підтягувати.

З'єднання з розтягнутими болтами застосовуються при анкерному кріпленні дерев'яних конструкцій до опор, при підвішуванні до конструкцій перекриттів і устаткування, у вузлових з'єднаннях. Вони працюють і розраховуються на діючі в з'єднаннях розтягуючі сили  від розрахункових навантажень по площі перерізу ослабленою нарізкою (рис. 3.3):

 

де R — розрахунковий опір сталі, R = 235 МПа; 0,8 — коефіцієнт, що враховує концентрацію напруг у зоні нарізки.

 

Рис. 3.3. З'єднання на розтягнутих болтах: а — болт; б — схема роботи болта і деревини; 

г — схема роботи шайби; 1 — шайба; 2 — головка; 3— стержень; 4 — гайка; 5 — епюри напруг

 

По цій же формулі, переписаної щодо необхідної площі перерізу болта, за допомогою табличних даних можна підібрати переріз болта.

Деревина під шайбами болта повинна бути перевірена на міцність при місцевому зминанні по формулі (2.15). По цій же формулі можна підібрати розміри сторін шайби: Ан = N/(Rзм90•0,8).  Розрахунковий опір деревини місцевому зминанню під шайбами, з огляду на підтримуючу дію деревини, що оточує шайбу, приймаєтьсяRзм90 = 4 МПа. Шайби розтягнутих болтів працюють і розраховуються на згин від реактивного тиску деревини, що зминається, як квадратні пластинки шириною b, обперті в центрі на гайки болтів. При цьому найбільший згинальний момент М в середньому перерізі шайби, ослабленому отвором діаметром d і необхідну товщину шайби δн можна приблизно визначити з виразу: M=Nb/16; Wн = M/R;

 

Аналогічно розраховуються тяжі наскрізних конструкцій круглого перерізу із шайбами і гайками на кінцях, що працюють на розтяг. Їхня максимальна гнучкість не повинна перевищувати 400. Якщо в з'єднанні застосовано декілька тяжів, розрахунковий опір сталі знижується з урахуванням коефіцієнта 0,85. При цьому враховується можлива нерівномірність розподілу зусилля між ними.

1. З'єднання з болтами, що згинаються, відносяться до класу так званих нагельних (рис. 3.4), у яких зв'язки (у даному випадку болти) працюють, головним чином, на згин і в незначній мірі на зріз. Ці з'єднання широко застосовуються в стиках і вузлах дерев'яних конструкцій, перешкоджаючи взаємним зсувами елементів, що з'єднуються, причому зусилля в них можуть бути знакозмінні, які стискають і розтягують. Шайби цих болтів не сприймають розрахункових зусиль