Категория: Деревянные конструкции

Комбинированные соединения

Гвоздевой прижим при склеивании. Хотя этот вид соединения и одновременно способ запрессовки признаны устаревшими, они все же находят применение в технологии клееных конструкций. В частности, гвоздевой прижим используется при изготовлении криволинейных элементов и фанерных конструкций. Размеры и расстановка гвоздей зависят от толщины склеиваемых элементов, качества обработки, степени коробления и плотности древесины. Для склеивания многослойных изделий длина гвоздей должна быть не менее 2 толщин доски, а расстояние между гвоздями — не менее 4 толщин. Для соединения фанеры с деревянным каркасом гвозди забивают с более частой расстановкой, учитывая небольшую толщину фанеры. Если частая расстановка гвоздей нежелательна, фанеру прижимают к каркасу при помощи деревянных брусков на нескольких крупных гвоздях, которые затем удаляют вместе с брусками, а оставшиеся отверстия зашпаклевывают.

Соединения на вклеенных нагелях устанавливают в отверстия, на 1 /3 глубины заполненные клеем, после отверждения которого несущая способность стыка повышается в 1,4 раза. Для этого диаметр отверстий делается на 3—5 мм больше, чем диаметр нагеля, а соединяемые элементы должны быть плотно сжаты между собой, чтобы предотвратить вытекание клея. Применяют клеи с наполнителями (эпоксидные, карбамидные); в качестве нагелей используют стальные арматурные стержни класса АП-А1У, стеклопластиковые и др.

Благодаря повышенной плотности соединения обладают высокой коррозиестойкостью, вовлекают в работу больший объем древесины нагельного гнезда, эффективно работают на растяжение. Рекомендуются в основном для клееных конструкций при строго ограничиваемой влажности древесины, для усиления расслоившихся элементов клееных изгибаемых конструкций, в узлах ферм. При эксплуатации конструкций в агрессивной среде используют нагели из стеклопластика, поверхность которых предварительно делают шероховатой для повышения сцепления клея. При комбинировании с накладками (из древесных пластиков) вклеенные нагели дополняют головками-анкерами. Это повышает работоспособность нагелей при растяжении, поскольку конструкция анкера основана на расклинивании.

Вклеенные нагели, в том числе стеклопластиковые с накладками, используют в конструкциях эстакад, башен, ферм покрытий, в складах минеральных удобрений и в других зданиях с агрессивными средами.

Соединения на вклеенных стержнях. Различают соединения на вклеенных стержнях вдоль волокон, поперек волокон и наклонно к волокнам. Соединения вдоль волокон, обладающие большой жесткостью и прочностью, применяют для стыкования частей многопролетных балок, поясов ферм, арок и присоединения стоек к фундаментам. Менее жесткие соединения на стержнях вклеенных поперек волокон, целесообразно применять для усиления опорных зон балок, ригелей ферм, повышения эксплуатационной надежности гнутоклееных конструкций. Соединения под углом наиболее универсальны; их отличает технологичность, эксплуатационная надежность, регулируемость жесткости.

Рис.5.11. Клееные конструкции с соединениями на вклеенных стержнях а — линзообразная ферма; б — двускатная балка с гнутым низом

Для стержней используют арматурную сталь периодического профиля классов A-II — A-IV и эпоксидно-цементный клей ЭПЦ-1. Отверстия сверлят электро- и пневмоинструментом, выдувая стружки сжатым воздухом, затем заполняют на 0,1 —0,2 объема клеем. Стержни погружают в отверстие виброинструментом с дополнительной заливкой клея по мере поглощения его древесиной. Конечная операция — сварка со стержнями закладных металлических деталей в проектном положении.

Использование соединений на вклеенных стержнях позволяет создавать новые виды конструкций — линзообразные фермы, двускатные балки с гнутым низом в середине пролета, наращиваемые колонны и др.

Клеевинтовые и клеерезьбовые соединения применяют при сборке конструкций. Это соединения, в которых детали запрессованы, т.е. прижаты одна к другой в процессе склеивания при помощи винтов, болтов, шурупов, остающихся в соединяемой паре после отверждения клея. Например, для предотвращения сползания скосов уса и одновременного прижатия листов к накладкам целесообразно использовать клеевинтовое соединение. В клеерезьбовом соединении на ус благодаря применению винтов повышается прочность как при срезе, так и при поперечном изгибе. В этом соединении отсутствует выступ листа, получающийся при соединении внахлестку. Поэтому в сочетании с винтами, имеющими потайную головку, можно получить гладкую поверхность в месте соединения. Такие соединения рекомендуется применять при изготовлении панельных конструкций. Клеерезьбовые соединения выгодны при сборке на клею крупногабаритных замкнутополостных деталей, к которым в процессе запрессовки трудно, а иногда и невозможно приложить постоянное давление, необходимое для доброкачественного склеивания. Завинчивание не требует двустороннего подхода к месту соединения, что удобно, например, при склеивании обшивок трехслойных конструкций с узкой полостью.

Рис. 1. Виды комбинированных соединений а — клеевинтовое; б — клееболтовое; в — клеезаклепочное; г — клеесварное; д — клеештыревое

Клееболтовые соединения эффективны при сопряжении толстолистовых элементов из стали, алюминия и соединении металлических деталей с неметаллическими. Комбинирование болтов с клеем позволяет уменьшить число крепежных деталей, снизить расход материалов в соединении и создать герметичные швы. Постановка болтов повышает сопротивление клеевых соединений действию отдирающих напряжений, возникающих при растяжении нахлестки, способствует более равномерному распределению сдвигающих напряжений по длине клеевого шва. С другой стороны, воспринимая сдвигающие усилия между деталями, клеевая прослойка значительно снижает пики напряжений, возникающие при нагружении винтовых или болтовых соединений, и тем самым улучшает их работу.

В результате адгезии клея к металлу резьбовая пара стопорится, благодаря чему винты и шурупы не могут самопроизвольно вывинчиваться под действием динамических нагрузок, вибрации или температурных деформаций. Пленка клея на поверхности соединяемых деталей предохраняет их от коррозии, за исключением весьма редких случаев, когда клей сам корродирует металл.

Недостаток винтовой запрессовки — трудность регулирования удельного давления из-за неточности параметров, определяющих осевое усилие винтовой пары. Кроме того, на участках между винтами давление распределяется неравномерно и наблюдается релаксация напряжений сжатия, обусловленная пластическими свойствами клея и склеиваемого материала. При сборке деталей на клею с винтами осевое усилие затяжки, необходимое для создания давления в клеевом шве, определяют по величине крутящего момента, прилагаемого к головке винта. По полученным данным назначают шаг винтов.

Соединения на вклеенных винтах выполняют с помощью винтов или стержней диаметром 20—30 мм с крупной метрической резьбой и продольным пазом (4×4 мм) по всей длине. Винты завинчивают ключом или гайковертом в отверстия, заполненные клеем. Диаметр отверстий на 1,5—2 мм меньше наружного диаметра винта. Для завинчивания используют съемную головку. По продольному пазу клей поддавлением поднимается из отверстия на поверхность и распределяется по резьбе, образуя по поверхности контакта плотный модифицированный слой древесины толщиной до 6 мм. Клей применяется тот же, которым склеивается древесина (резорциновый ФР-12, фенолрезорциновый ФРФ-50 и др.). Винты одновременно служат средством запрессовки в склеиваемом элементе, позволяя перемещать его сразу после завинчивания на место выдержки для полного отверждения клея.

Соединения на вклеенных винтах используют в стыках, для анкеровки, для усиления опорных участков или расслоившихся зон конструкций. Для усиления эксплуатируемых балок покрытия винты ставят снизу под углом 45°, что предотвращает вытекание клея. Соединение рекомендуется для клееных конструкций, где эксплуатационная влажность древесины колеблется в пределах 6%. Для ускоренного отверждения клея используют индукционный электропрогрев стержней или предварительный нагрев в термостате.

Клеесварные и клеезаклепочные соединения применяются для сращивания тонколистовых металлических обшивок. В этих соединениях механическими средствами крепления являются сварные точки, полученные контактной электросваркой, или заклепки, служащие средством прижатия соединяемых листов для получения плотного клеевого шва.

При выполнении клееметаллических соединений руководствуются следующими правилами. Если толщина пакета меньше или равна 3 мм, диаметр заклепок в клеезаклепочном соединении должен быть не менее толщины пакета. Диаметр винтов в клеевинтовом соединении 3—3,5 мм при толщине элементов 0,5—1 мм и 4—5 мм при толщине элементов 1—3 мм. Длина винтов должна быть на 5 мм больше общей толщины пакета.

Рис. 2. Узлы конструкций с вклееными винтами а — стык элементов фахверка; б — анкерное закрепление стойки; в — шарнирно-неподвижная опора арки; г — усиление расслоившегося участка балки

Расстояние первого ряда заклепок или винтов от кромки соединения должно быть минимальным.

В частности, минимальные расстояния между сварными точками при толщине листов алюминия 0,5—0,8 мм принимаются в пределах 10—13 мм, а при толщине 1—1,5 мм— 15—20 мм; расстояние между заклепками и винтами устанавливаются равным 3d; расстояние до кромки соединения — 2,5d (d — диаметр отверстия для заклепки или болта).

Клеештырьевые соединения применяют для сращивания встык стержневых элементов. Это стальные стержни или обрезки арматуры, вклеенные в торец элемента с достаточным заглублением. В смежном конце другого элемента высверлены по шаблону отверстия, в которые на клею вставляются штыри, выступающие из первого элемента. Для закрепления штырей в отверстиях используют эпоксидно-цементный клей. Глубина заделки штырей должна быть не менее 20 диаметров стержня.

Клееметаллические и клеепластмассовые шайбы — это пластинки с отверстиями, приклеенные к поверхности деревянных элементов в узлах сопряжений. Пластинки служат для передачи на них усилий от нагелей, пропускаемых через отверстия. Для приклеивания металлических шайб применяют фенолформальдегидные и эпоксидные клеи, а для пластмассовых (стеклопластиковых) — полиэфирные и эпоксидно-полиэфирные, преимущественно горячего отверждения.

Рис. 3. Схемы соединений на клеестальных шайбах а — деревянных элементов; б — фанерных труб; 1 — плоская шайба; 2 — шуруп для погашения отрывающих усилий; 3 — нагель; 4 — фанерная труба; 5 — болт; 6 — отверстия для болтов; 7 — шайба-втулка

Стеклопластиковые шайбы изготовляют из пресс-материа-ла КАСТ-В толщиной 10 мм и приклеивают к деревянным элементам эпоксидным клеем холодного отверждения. Для погашения отрывающих усилий соответствующие края шайб закрепляют гвоздями из стеклопластика АГ-4С.

Стеклопластиковые шайбы из материала АГ-4С и АГ-4В можно напрессовывать на поверхность древесины слоем определенной толщины без применения клея — за счет клеящей способности связующего. Напрессовка может быть выполнена с местным утолщением в зоне отверстия и с преимущественной ориентацией стекловолокон в направлении наибольших усилий. Для напрессовки материал укладывают в стальную рамку и прижимают к древесине при давлении 1,5—2 МПа и температуре 150 °С. Благодаря наклеиванию или напрессовке пластинок-шайб концентрированные в отверстиях усилия перераспределяются на большую площадь, в связи с чем устраняется или значительно ограничивается смятие древесины в отверстиях и повышается жесткость стержневых конструкций. Таким образом, клеестальные и клеепластмассовые шайбы представляют собой комбинированные нагельно-клеевые соединения.



Деревянные конструкции - Комбинированные соединения

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Деревянные конструкции"