Лекция. Соединения КД и П

1. Конструкции из дерева и пластмасс

2. Соединения деревянных и пластмассовых конструкций

3.

Соединения элементов деревянных
и пластмассовых конструкций
По назначению
Соединения для
сращивания
Неподатливые
соединения
Соединения для
сплачивания
Соединения для
узловых сопряжений
Податливые
соединения
По способу передачи
усилия
Передача усилия через
клеевой шов
Передача усилия через
сварное соединение
(для пластмасс)
Передача усилия
непосредственно упором
Передача усилия с помощью
механических связей

4.

Соединение элементов по длине называют сращиванием, по ширине –
сплачиванием, под углом и прикрепление к опорам – анкеровкой.
По характеру работы все основные соединения деревянных
конструкций могут быть разделены на следующие группы:
а) без специальных связей, требующих расчета, - лобовые упоры и
врубки;
б) со связями, работающими на сжатие, - шпонками и колодками;
в) со связями, работающими на изгиб, - болтами, стержнями,
гвоздями, винтами и пластинками;
г) со связями, работающими на растяжение, - болтами, винтами и
хомутами;
д) со связями, работающими на сдвиг-скалывание, - клеевыми швами.
По характеру работы соединения деревянных конструкций делятся
также на податливые и жесткие. Податливые соединения
изготовляются без применения клеев. Деформации в них возникают в
результате неплотностей, образующихся при изготовлении, от усушки
и смятия древесины, особенно поперек волокон и от изгиба связей.

5.

Конструктивные врубки являются соединениями, в которых
возникают усилия, намного меньшие их несущей способности, и они
не нуждаются в расчете. В деревянных конструкциях наибольшее
применение находят конструктивные соединения в четверть, в шпунт,
в полдерева и косой прируб.
Лобовые упоры являются наиболее простыми и надежными
соединениями и применяются для крепления сжатых элементов. Они
работают и рассчитываются на смятие, возникающее в них от
действия продольных сжимающих усилий. На растяжение они
работать не могут.

6.

Соединения на растянутых болтах применяют при
анкерном креплении деревянных конструкций к опорам,
при подвеске к конструкциям перекрытий и оборудования
в узловых соединениях. Они работают и рассчитываются
на действующие в соединениях растягивающие силы от
расчетных нагрузок.
Соединения на изгибаемых болтах относятся к классу
так называемых нагельных, в которых связи (в данном
случае болты) работают, главным образом, на изгиб и в
незначительной степени на срез. Эти соединения широко
применяются в стыках и узлах деревянных конструкций,
препятствуя взаимным сдвигам соединяемых элементов,
причем усилия в них быть знакопеременными,
сжимающими и растягивающими.

7.

Гвоздевые соединения просты, но трудоемки и применяются в
основном при небольшом объеме изготовляемых конструкций.
Соединение на выдергиваемых гвоздях относят к классу
соединений с растянутыми связями. Они применяются для крепления
досок подшивок потолков, щитов перекрытий и опалубки
железобетона. От действия нагрузок в них возникают растягивающие
силы N, стремящиеся выдернуть гвозди из древесины элемента, к
которому прибиты доски. Этому усилию сопротивляются силы трения
между поверхностью гвоздей и окружающей древесиной.
Соединения на изгибаемых гвоздях относятся к тому же классу
соединений с изгибаемыми связями, что и болтовые соединения с
изгибаемыми болтами. Они применяются в стыках и узлах дощатых
конструкций, препятствуя взаимным смещениям соединяемых
элементов. Соединения с изгибаемыми гвоздями работают и
рассчитываются аналогично соединениям с изгибаемыми болтами –
гвозди работают на изгиб, а окружающая древесина – на смятие.

8.

Соединения на винтах Винты представляют собой
стандартизированные стальные изделия и состоят из головки, гладкой
и нарезанной частей. Их диаметр d измеряется по гладкой части.
Винты диаметром меньше 12 мм называются шурупами. Они имеют
сферические или плоские головки с прорезями для завертывания их в
древесину отвертками. Винты диаметром 12 мм и более называются
глухарями. Они имеют квадратные или шестигранные головки и
завертываются в древесину ключами.
Винты применяют для крепления стальных накладок и деталей к
деревянным элементам в узлах конструкций.
Соединения с выдергиваемыми винтами относятся к классу
соединений с растянутыми связями. Винты здесь препятствуют
отрыву от древесины стальных деталей, в которых действуют
растягивающие силы.
Соединения с изгибаемыми винтами относятся к классу соединений с
изгибаемыми связями. Винты препятствуют смещению по
поверхности деревянных элементов стальных накладок и деталей при
действии продольных сил N. При этом винты работают на изгиб, а
окружающая древесина на смятие.

9.

Соединения с хомутами относятся к классу соединений с
растянутыми связями. Они соединяют элементы, в которых
действуют поперечные растягивающие силы N. При этом они
могут иметь прямоугольную, полугнутую и гнутую формы.
Болты хомутов работают и рассчитываются на растяжение, а
поперечный элементы – на изгиб.
Соединения на гвоздевых пластинах выполняются при
помощи стальных пластин прямоугольной формы толщиной
1…2 мм. Эти пластины имеют многочисленные односторонние
острия, называемые условно гвоздями (иногда когтями),
которые образуются методом штамповки.
Эти соединения воспринимают продольные растягивающие и
сжимающие силы. При этом гвозди пластин работают на изгиб,
древесина вокруг них – на смятие, а сама пластина – на
растяжение или сжатие.

10.

Клеевые соединения – это наиболее прогрессивные виды соединений
при заводском изготовлении клееных деревянных конструкций. Их
основой являются конструкционные синтетические клеи. Клеевые
соединения являются водостойкими, безметальными. Они не
подвержены загниванию и стойки против воздействия ряда химически
агрессивных сред, что обеспечивает долговечность элементов.
Клеевые стыки по их расположению и особенностям работы могут
быть разделены на поперечные и угловые.
Стык по пластям (поперечный) представляет собой клеевое
соединение досок пластями. Применяется для создания
клеедеревянных элементов требуемой высоты сечения и для
обеспечения их изогнутой формы по длине.
Стык по кромкам представляет собой клеевое соединение досок
кромками. Применяется при изготовлении клеедеревянных элементов
с шириной сечений, большей, чем ширина отдельных досок. По
высоте сечения эти стыки располагаются обыкновенно вразбежку. В
этих стыках не возникает значительных скалывающих напряжений.

11.

Стык по пластям и кромкам представляет собой клеевое соединение
пласти одной доски с кромкой другой. Он применяется при
изготовлении клеедеревянных элементов тавровой, двутавровой и
рельсовидной форм малых сечений со стенками из досок на ребро. В
нем тоже возникают напряжения скалывания при изгибе.
Зубчатый шип представляет собой клеевое соединение концов досок
по зубчатой поверхности в виде ряда острых клиньев, выходящих на
пласти или кромки досок.
От действующих растягивающих сил N в зубчатой поверхности стыка
возникают основные скалывающие напряжения , действующие под
небольшими углами к направлению волокон древесины, и
дополнительные растягивающие напряжения , действующие почти
поперек волокон древесины.

12.

Соединение на вклеенных стержнях представляют собой клеевые
соединения клеедеревянных элементов при помощи коротких
стержней из арматуры периодического профиля классов А-II и A-III
диаметром 12…25 мм. Они вклеиваются в прямоугольные пазы с
накладками или в круглые отверстия клеем, обеспечивающим
надежное соединение древесины со сталью.
Вклеенные стержни применяются для продольного и углового
соединений клеедеревянных элементов, работающих на продольные
силы или изгибающие моменты. Они воспринимают растягивающие
продольные силы N (выдергивание) или сжимающие (вдавливание).
Соединения на поперечно вклеенных стержнях работают
аналогично, но более надежно, чем на продольно вклеенных, на сдвиг
и смятие поперек волокон древесины близ поверхности отверстия.
Работают они вначале упруго, затем пластично и разрушаются после
больших деформаций, как при местном смятии древесины.

13. Конструктивные врубки

а – врубка в полдерева;
б – косой прируб;
в – сплачивание в четверть;
г – сплачивание в шпунт;
1 – элементы;
2 – стяжные болты
на текст

14. Лобовые упоры

а – продольный вдоль волокон
древесины;
б – поперечный поперек волокон;
в – наклонный под углом к
волокнам;
1 – элементы;
2 – стяжные болты;
3 – накладки;
4 – стальные крепления;
5 – опора;
6 – штырь;
7 – эпюра напряжений смятия;
α – угол смятия
на текст

15. Соединения на растянутых болтах

а – болт;
б – схема работы болта и
древесины;
в – схема работы шайбы;
1 – шайба;
2 – головка;
3 – стержень;
4 – гайка;
5 – эпюры напряжений
на текст

16. Соединения на изгибаемых болтах

а – схемы расстановки;
б – расчетные схемы;
в – схема работы;
1 – прямая расстановка;
2 – шахматная;
3 – при стальных накладках;
4 – в соединениях под углом;
5 – симметричное двухсрезное;
6 – несимметричное односрезное;
7 – эпюра напряжений смятия
древесины
на текст

17. Соединения на изгибаемых гвоздях

а – схемы расстановки;
б – расчетные схемы;
в – схема работы эпюры
напряжений смятия древесины;
1, 2 – прямая и шахматная
расстановка;
3 – в стальных накладках;
4 – в соединениях под углом;
5 – симметричное двухсрезное;
6 – несимметричное односрезное
на текст

18. Соединение на выдергиваемых гвоздях

а – гвоздь;
б – схема работы и эпюра
напряжений трения;
в – деформация древесины
на текст

19. Соединения на винтах

а – глухарь;
б – шуруп;
в – схема работы винтов на изгиб;
г – то же на выдергивание
на текст

20. Стальные хомуты для подвески балок

1 – хомут из круглой стали;
2 – хомут из угловой стали;
3 – хомут из полосовой стали.
на текст

21. Нагельные соединения

двухсторонние
а) на мягкой или жесткой основе с
плотной посадкой заостренных
или незаостренных нагелей;
б) на жесткой (металлической)
основе с приваренными
заостренными или
незаостренными нагелями;
в) на жесткой основе с плотной
посадкой незаостренными
нагелями;
г) на гибкой основе с
приваренными заостренными
или незаостренными нагелями;
односторонние
д) армированные пластины с
приваренными и
незаостренными нагелями

22. Клеевые соединения

а – поперечные стыки;
б – продольные стыки;
в – угловой стык;
1 – стыки по пластям;
2 – по кромкам;
3 – по пласти и кромке;
4 – зубчатый шип;
5 – усовой стык фанеры;
6 – угловой зубчатый шип

23. Соединение на вклеенных стержнях

а – на продольно вклеенных;
б – на наклонно вклеенных;
в – схема работы;
1 – арматурный стержень;
2 – отверстие;
3 – паз;
4 - рейка
на текст

24. Прогоны и деревянные настилы

25. Сплошные трехслойные пластмассовые плиты сечения

а – асбестоцементными
обшивками;
б – то же, с алюминиевыми;
в – схемы работы;
1 – пенопласт;
2 – асбестоцемент;
3 – гофрированный алюминий;
4 – плоский алюминий

26. Ребристые трехслойные пластмассовые плиты (разрезы)

а – с алюминиевыми обшивками;
б – с асбестоцементными
обшивками;
в – расчетные схемы;
1 – пенопласт;
2 – гофрированный алюминий;
3 – плоский алюминий;
4 – алюминиевые уголки;
5 – бакелизированная фанера;
6 – асбестоцемент плоский;
7 – асбестоцементный швеллер

27. Прозрачные пластмассовые настилы

а – волнистые листы;
б – плоская плита;
1 – волнистые
стеклопластиковые листы;
2 – крепления;
3 – деревянные прогоны;
4 – плоские
стеклопластиковые листы;
5 – деревянные бруски

28. Деревянные балки и стойки

29. Клеефанерная ребристая балка

а – фасад;
б, в – коробчатое и
двутавровое сечения;
1 – клеедеревянные пояса;
2 – фанерные стойки;
3 – дощатые ребра;
4 – стык пояса;
5 – стык стенки

30. Клеефанерная балка с волнистой стенкой

а – фасад;
б – сечения;
1 – дощатые пояса;
2 – волнистая фанерная стенка;
3 – соединение в паз;
4 – соединение по кромкам

31. Клееармированная балка

а – фасад;
б – сечения;
1 – клеедеревянная балка;
2 – стальная арматура;
3 – рейка;
4 - паз

32. Составные брусчатые балки на податливых соединениях

а – на пластинке;
б – на шпонках;
в – схема работы;
1 – брусья;
2 – пластинки дубовые или
березовые;
3 – шпонки из древесины брусьев;
4 - болты

33. Составные брусчатые стойки

а – сплошная;
б – сквозная с прокладками;
в – схема работы;
1 – брусья;
2 – болты;
3 - прокладки

34. Клеедеревянные стойки

а – постоянного квадратного
сечения;
б – постоянного прямоугольного
сечения;
в – переменного прямоугольного
сечения

35. Жесткие опирания клеедеревянных стоек переменного сечения

а – крепление с анкерными
столиками;
б – крепление с вклеенными
стальными стержнями;
1 – анкерные столики;
2 – анкеры;
3 – болты;
4 – вклеенные арматурные
стержни

36. Деревянные арки

37. Клеедеревянные арки

а – сегментные;
б – треугольные;
в – стрельчатые;
1 – без затяжек;
2 – с затяжками

38. Узловые соединения деревянных арок

39. Опорные узлы клеедеревянных арок без затяжек

а – сегментной;
б – треугольной;
в – большепролетной;
1 – арка;
2 – стальной башмак;
3 – болт;
4 – сварка;
5 – анкер;
6 – шарнир

40. Опорные узлы арок с затяжками

а – с вертикальной
диафрагмой;
б – с наклонной диафрагмой;
1 – башмаки;
2 – арки;
3 – затяжки;
4 – анкеры;
5 – диафрагма;
6 – болт;
7 – сварные швы;
8 – опорный лист

41. Коньковые узлы клеедеревянных арок

а – со стальными креплениями;
б – с деревянными накладками;
в – с шарниром;
1 – полуарка;
2 – стальное крепление;
3 – болт;
4 – деревянная накладка;
5 – шарнир

42. Расчет деревянных арок

43. Геометрические схемы полуарок

а – сегментной;
б - стрельчатой

44. Схемы работы и эпюры изгибающих моментов в сечениях арок

а – схемы работы;
б – моменты в сегментных арках;
в – моменты в стрельчатых арках

45. Деревянные рамы

46. Клеедеревянные трехшарнирные рамы

а – гнутоклеенная;
б – ломаноклеенная;
в – четырехподкосная;
г – двухподкосная;
д – с внутренними опорными
подкосами;
е – с наружными опорными
раскосами

47. Опорные узлы клеедеревянных рам

а – со стойкой постоянного
сечения;
б – со стойкой переменного
сечения;
1 – стойки;
2 – стальной башмак;
3 – болт;
4 – анкер;
5 - сварка

48. Расчетные схемы и эпюры изгибающих моментов в сечениях рам

а – гнутоклееной;
б - ломаноклееной

49. Напряжение состояния карнизных сечений трехшарнирных рам

а – гнутоклееной;
б - ломаноклееной

50. Деревянные фермы

51. Клеедеревянные фермы

а – треугольная с нисходящими
раскосами;
б – треугольная с восходящими
раскосами;
в – сегментная;
г – пятиугольная

52. Брусчатые фермы

а – треугольная
малопролетная;
б - многоугольная

53. Узлы верхних поясов клеедеревянных ферм

а – сегментный;
б – треугольной формы коньковый;
в – то же, промежуточный;
1 – деревянная накладка;
2 – стальная диафрагма;
3 – болт;
4 – стальная накладка;
5 – стальные крепления

54.

Плоскостные
КДиП
Ограждающие
Настил
Плиты
покрытия
Стеновые
панели
Несущие
Прогоны
Обрешетка
Балки
Двойной
настил
Одинарный
настил
Стойки
Распорные
системы
Шпренгельные
системы
Фермы
Консольнобалочные
Цельноразрезные
деревянные
Прогоны
Арки
Рамы
Треугольного
очертания
Трапециидального
очертания
Сегментального и
многоугольного
очертания

55. Схемы и конструкции прогонов

а – разрезной;
б – то же с подбалками;
в – то же с покосами;
г – консольно-балочный;
д – неразрезной из спаренных элементов;
е – стык разрезного прогона и крепление
его к несущей конструкции;
ж – стык косым прирубом консольнобалочного прогона;
и – стык неразрезного прогона;
1 – несущая конструкция;
2 – прогон;
3 – подбалка;
4 – подкос;
5 – упорные кобылки из досок;
6 – бобышка;
7 – накладка на стыке;
8 – гвозди;
9 – стальной стержень.

56. Конструкции ребер плит с фанерными и плоскими асбестоцементными полками

а – из досок;
б – из клееной древесины;
в – из фанерных профилей;
г – из армированной древесины;
д – из балок с фанерной волнистой
стенкой;
1 – полки;
2 – ребра.

57. Фанерная плита покрытия

а – план и продольный разрез;
б – поперечный разрез под кровлю из волнистых
листов;
в – то же, с верхней фанерной полкой под рулонную
кровлю;
г – стык плит по скату (при рубероидной кровле);
д – стык плит вдоль здания;
1 – крепежные детали для захвата при монтаже;
2 – нижняя фанерная полка;
3 – поперечные ребра;
4 – прижимные бруски 25х25 см;
5 – утеплитель;
6 – пароизоляция;
7 – верхняя фанерная полка;
8 – продольные ребра;
9 – уплотняющая прокладка (пороизол);
10 – разделительный брусок;
11 – минеральный войлок;
12 – крепежные детали ( = 4 мм;
13 – шурупы d=4 мм;
14 – несущая конструкция;
15 – гидроизоляция;
16 – рулонная кровля.

58. Балки на пластинчатых нагелях

а – общий вид брусчатой балки из
трех брусьев;
б – то же, из двух окантованных
бревен;
в – деталь опорной части;
1 – брусья;
2 – монтажные болты;
3 – опорная подушка;
4 – бревна;
5 – анкерный болт;
6 – пластинчатые сквозные нагели;
7 – прорези;
8 – пластинчатые глухие нагели.

59. Брусчатая балка на вклеенных стержнях

1 – брусья;
2 – вклеенные стержни;
3 – опорная подушка.

60. Схемы и характеристика составных балок

Клееные дощатые балки
Номер Схемы Сечение
схемы
Пролет
l, м
h/l
Технико-экономические показатели
k c .в .
kм
1
6-18
6-18
1/10-1/15 4-6
1/9-1/12 3-5
0-1,5
0-2
2
6-18
1/10-1/12 4-6
0-1,5
3
6-18
1/7-1/9
0-1,5
4-6

61. Клееные дощатые балки

Номер Схемы Сечение
схемы
4
Пролет
l, м
h/l
Технико-экономические показатели
k c .в .
kм
6-18
1/8-1/12
3-5
0-1,5
6-18
1/10-1/15 3-5
0-1,5
5
6

62. Клееные дощатые и фанерные армированные балки

Номер Схемы Сечение
схемы
Пролет
l, м
h/l
Технико-экономические показатели
k c .в .
7
6-18
1/10-1/16 3-7
kм

63. Брусчатые и бревенчатые балки на пластинчатых нагелях и вклеенных стержнях

Номер Схемы Сечение
схемы
Пролет
l, м
h/l
Технико-экономические показатели
k c .в .
kм
8
4-6
1/10-1/20 7-12
0-2
9
4-6
1/10-1/20 7-12
3-4