Контактные соединения деревянных элементов в узлах каркаса

Под контактными соединениями деревянных элементов подразумевают соединения, в которых усилия от одного элемента другому передаются через их соответственно обработанные и опиленные контактные поверхности. Дополнительно поставленные в таких соединениях рабочие связи несут обычно функции фиксации отдельных элементов или служат аварийными связями, включающимися в работу при разрушении соединений.

При контактных соединениях деревянных элементов в местах примыканий между собой и с элементами из других строительных материалов решающим оказывается работа древесины на смятие. Значительным преимуществом решения соединений деревянных эле­ментов простым опиранием одних на другие является незначительное влияние на их работу деформаций древесины при колебаниях температурновлажностного режима в период эксплуатации конструкции, особенно если силы сжатия соединяемых деревянных элементов направлены вдоль волокон.

Контактные соединения со сжатием перпендикулярно к волокнам встречаются в соединениях стоек в местах примыкания к горизонтальным ригелям, опираний прогонов, балок, ферм на стены и т.д. (рис.3.3.а, б). В этих случаях расчет соединений сводится к определению напряжений смятия по контактным поверхностям в деревянном элементе, в котором силы сжатия приложены перпендикулярно к волокнам, и сравнению их с соответ­ствующим расчетным сопротивлением. Поскольку сопротивление древесины на смятие поперек волокон незначительно, то при действии больших усилий чисто приходится увеличивать опорные площадки или контактные поверхности соединяемых элементов.

Площадка контакта для распределения усилий сжатия на большую поверхность может быть увеличена с помощью подкладок из твердых пород древесины, имеющих повышенное сопротивление смятию поперек волокон (рис.3.3 в) или подкладок из металлических профилей (рис.3.3, г), а также деревянными вставками в опорные части стоек (рис.3.3, д).

Если опорную площадь нельзя увеличить по каким-то конструктивным соображениям, то для поднятия сопротивляемости древесины смятию в этой части применяют различные накладки, например, из фанеры, прикрепляемые к боковым граням нагелями или клеями (рис.3.4, а). Эффект по­вышения сопротивляемости смятию в этом случае достигается не только вследствие увеличения площади опирания, сколько передачей и распределением усилий с помощью накладок на массив элемента.

Рис. 3.3. Опирание стоек на горизонтальный деревянный элемент: а - фиксированный с помощью цилиндрических нагелей (1); б - то же, металлическими уголками (2); в - с подкладкой из твердых пород древесины (3); г - то же, из стального швеллера (4); д - с деревянными вставками (5) на болтах (6)

Заслуживает внимания и дальнейшей проработки предложенный в нашей стране вариант усиления клееных балок в опорной части (рис.3.4 б). Суть этого метода состоит в том, что в опорной части дощато-клееных балок большого поперечного сечения выпиливается уголок под углом 45°, а затем после разворота на 90° вклеивается обратно. В результате опорная площадка балки работает и должна быть проверена на смятие вдоль воло­он, клеевой шов - на срез, а древесина по шву - на смятие по углом 45° к волокнам.

Контактные соединения деревянных элементов с действием сил вдоль волокон имеются, например, при наращивании по длине (рис. 3.5). В этом случае сопротивление смятию вдоль волокон максимально и совпадает с сопротивлением сжатию вдоль волокон. Однако при этом возникает опасность взаимопроникновения деревянных элементов из-за того, что более плотные слои древесины в одном элементе будут продавливать менее плотные слои в другом. В результате этого может произойти деформация древесины в торцах.

Концы соединяемых элементов должны быть точно совмещены и приторцованы. Чтобы предотвратить смещение концов элементов, устанавливают цилиндрические нагели в торцах или боковые накладки (см. рис.3.5)

Рис.3.5. Наращивание стоек по длине:

а - с фиксацией торцов с помощью

цилиндрических нагелей;

б - то же, фанерными накладками;

в – промежуточный стык стоек с деревянными накладками

Поскольку размеры поперечного сечения сжатых стоек принимают из расчета на продольный изгиб, этой площади бывает вполне достаточно идя восприятия напряжений смятия вдоль волокон, поэтому расчет торцов элемента на смятие при передаче усилий по всей площади поперечного сечения обычно не проводят.

Работа древесины в местах соединений по контактным поверхностям на смятие под углом возникает в соединениях деревянных элементов,

находящихся под разпичными углами, например, стык наклонных

деревянных элементов (рис.3.6). В этих случаях древесину по

контактной поверхности проверяют на смятие под углом.

Боковые накладки или различные вкладыши между соединяемыми элементами служат для фиксации элементов и восприятия поперечных сил. Соединение наклонных сжатых элементов с горизонтальными растянутыми элементами без рабочих связей осуществляют чаще на врубках, конструк­ция и работа которых будет рассмотрена в последующих параграфах.