Контактные соединения деревянных элементов

16. Контактные соединения деревянных элементов. Лобовая врубка.

При контактных соединениях деревянных элементов подразумевают соединения, в которых усилия от одного элемента к другому передаются через их обработанные и опиленные контактные поверхности. Дополнительно поставленные в таких соединениях рабочие связи несут функцию фиксации отдельных элементов и служат аварийными связями. При контактных соединениях решающим оказывается работа древесины на смятие. Преимуществом соединения простым опиранием является незначительное влияние на их работу деформаций древесины при колебаниях температурно-влажностного режима, особенно если силы сжатия соединенных элементов направлены вдоль волокон. Контактные соединения с сжатием перпендикулярно к волокнам встречаются в соединениях стоек в местах примыкания к горизонтальным ригелям, опираний прогонов, балок, ферм на стены. В этих случаях расчет сводится к определению проверки напряжений смятия по контактным поверхностям и сравнению их с расчетным сопротивлением. Сопротивление древесины поперек волокон мало, то при действии больших усилий приходится увеличивать опорные площади или контактные поверхности соединяемых элементов. Способы показаны на рисунке.

При отсутствии возможности увеличения площади контакта, применяют накладки с боковых сторон из фанеры на нагелях или клею, которые распределяют нагрузку на большую глубину элемента. Ещё один метод усиления клееных балок в опорной части, разработанный в нашей стране, заключается в выпиливании угла опирания под углом 45º, его разворот на 90º и его вклеивания. Этим достигается максимальное сопротивление древесины смятию (вдоль волокон).

Обратите внимание на лекцию "14 Обувь эпохи Рококо".

Контактные соединения деревянных элементов с действием сил вдоль волокон встречаются при наращивании стоек по длине. В этом случае сопротивление смятию максимально, но возникает опасность взаимопроникновения деревянных элементов из-за того, что более плотные слои одного элемента могут совпасть с менее плотными другого. Чтобы предотвратить смещение концов устанавливают цилиндрические нагели в торцах или боковые накладки. Расчет на смятие в этом случае не проводят, ограничиваясь расчетом на продольный изгиб.

Работа древесины на смятие под углом возникает при соединении наклонных элементов (см рис. верхний пояс ферм). Проверяют на смятие под углом.

Лобовая врубка. Врубка – соединение,  в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или рабочих связей. Основной областью применения являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса растянутому нижнему. Соединяемые элементы должны быть скреплены вспомогательными связями – болтами, хомутами, скобами, которые рассчитывают на монтажные нагрузки.

Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из 3 предельных состояний:1) по смятию площадки упора,2) по скалыванию площадки упора,3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса.

Площадь смятия определяется глубиной врубки, которая может быть не более1/3 высоты растянутого элемента. Решающее значение, как правило, имеет несущая способность врубки из условия скалывания. Согласно СНиП II-25-80,лобовую врубку на скалывание для угла 45º рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле: , где - расчетное сопротивление древесины скалыванию,- расчетная длина площади скалывания, е –плечо сил сдвига,-=0,25 коэффициент.  Для угла в 30º: .