Узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций

 

Использование: в соединении стержней деревянных несущих конструкций, преимущественно пространственных структурных плит, а также решетчатых стержней систем 2 и других плоскостных конструкций, в том числе монтажных соединений массивных деревянных конструкций. Сущность изобретения: узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций содержит стержневые элементы из досок в виде поясов и раскосов, примыкающие плаетями друг к другу и сходящиеся под различными углам.и в узел, внутри которого расположен стальной сердечник, стяжные болты, шпонки в виде стальной пластины с кольцевыми двухсторонними гофрами и отверстием по центру под болт, установленные между примыкающими плаетями, желоба на пластах по форме гофров и внешние прижимные шайбы под головкой болта и гайкой. Кроме того оно снабжено внутренней шайбой с односторонними кольцевыми гофрами и отверстием по центру под болт, устанавливаемой между деревянными элементами и сердечником вплотную к шпонке, а шпонка снабжена зубьями и шипами, расположенными соответственно на впадинах и гребнях со стороны деревянных элементов. При этом пласти деревянных стержней в зоне соединения могут быть выполнены с модификацией древесины. 5 ил..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Е 04 В 1/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4930924/33 (22) 23.04.91 (46) 07.04,93. Бюл.¹ 13 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт и Архангельский лесотехнический институт им.В.В,Куйбышева (72 Б.В,Лабудин, В.Д.Попов, B.B,ßêîâëåâ и

А..Вешняков (5 . Иванов В.Ф. Конструкция из дерева и пластмасс. Учебник для ВУЗов. M. — Л.:

Стройиздат, 1966, с,82-84, рис,10.6.

Коченов В, М. Несущая способность элементов и соединений деревянных конструкций. М., СИ, 1953, с.130, рис.49.

Bauen mit Holz, — 1984, ¹ 11, с,776-779.

Bauen mit l-lo1z, — ¹ 12, с,872 — 877.

Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений. / Под ред. Г, Ф.Кузнецова, M. — Л.: 1937, с,вб, фиг,41. (54) УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СТЕРЖНЕЙ

ДЕРЕВЯННЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Использование: в соединении стержней деревянных несущих конструкций, преимущественно пространственных структурных плИт, а также решетчатых стержней систем

Изобретение относится к области строительства и предназначено для соединения стержней деревянных несущих конструкций,. преимущественно пространственных структурных плит, а также решетчатых стержневых систем и других плоскостных конструкций, в том числе монтажных соединений мэссивных КДК, » Ж 18Î7185 А1 и других плоскостных конструкций, в том числе монтажных соединений массивных деревянных конструкций. Сущность изобретения: узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций содержит стержневые элементы из досок в виде поясов и раскосов, примыкающие пластями друг к другу и сходящиеся под различными углами в узел, внутри которого расположен стальной сердечник, стяжные болты, шпонки в виде стальной пластины с кольцевыми двухсторонними гофрами и отверстием по центру под болт, установленные между примыкающими пластями, желоба на пластях по форме гофров и внешние прижимные шайбы под головкой болта и гайкой. Кроме того оно снабжено внутренней шайбой с односторонними кольцевыми гофрами и отверстием по центру под болт, устанавливаемой между деревянными элементами и сердечником вплотную к шпонке, а шпонка снабжена зубьями и шипами, расположенными соответственно на впадинах и гребнях со стороны деревянных элементов. При этом плести деревянных стержней в зоне соединения могут быть выполнены с модификацией древесины, 5 ил..

Цель изобретения — повышение несущей способности и надежности узлового соединения, снижение деформативности . стержневых деревянных несущих конструкций при действии знакопеременных условий.

Кроме того, особенностью предлагаемого соединения является то, что волнистая

1807185 шпанка соединяется на пласти с деревянным элементом посредством водостойкого клея, Далее клеестальную волнистую зубчатую шпанку будет сокращенно называть

КСВЗШ.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отличается от прототипа тем, что оно снабжено внутренней шайбой с отверстием по центру под болт, установленный вплотную к шпонке за счет поверхности, повторяющей очертание

КСВЗШ с одной стороны. С другой стороны шпонка снабжена шипами и зубьями, причем шипы расположены на гребне гофров, а зубья во впадинах с концентрическим расположением последних относительно центра с отверстием под стяжной болт.

Деревянные элементы в зоне постановки

КСВЗШ имеют предварительно полученные путем прессования и локальной модификации желоба, повторяющие очертания гофрированной (волнистой) поверхности шпонок.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной и смежных областях показывает, что известно применение металлических пластин снабженных зубьями и усиленных в зоне приклеивания стеклотканью (а.с.¹ 1028800).

Однако пластины имеют гладкий плоский профиль с выштампованными зубьями, отсутствуют шипы, неэффективно локальное упрочнение.

В результате постановки КСВЗШ в предварительно выполненные и усиленные модификацией и прессованием древесины углубления, шпонки работают на сдвиг с равномерным прижимом поперек волокон,. передавая усилия с элемента на элемент через зону качественно улучшенной за счет прессования и модификации древесины, а осевые усилия с КСВЗШ на элемент передаются на прилегающие к шпонке продольные волокна древесины, не перерезанные стальной волнистой шпанкой при запрессовке, Установка КСВЗШ на деревянные элементы вогнутостью кромок наружу обеспечивает при создании давления цельностью волокнистой структуры древесины без разрыва долевых волокон древесины, а сама зона постановки КСВЗШ обладает повышенной формостабильностью, На фиг.1 изображено узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций каркаса; на фиг.2 — соединительный элемент типа КСВЗШ; на фиг,3- разрез А-А на фиг.2 с тремя вариантами профиля

КСВЗШ и внутренними шайбами; на фиг,4деревянная деталь с КСВЗШ, вид сбоку; на фиг.5 — разрез Б-Б на фиг.4 с внутренней шайбой.

Узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций включает стержневые элементы из досок в виде поясов 1 и раскосов 2, с примыкающими пластями 3 друг к другу и сходящимися под различными углами s узел, внутри которого расположен стальной сердечник 4, стяжные болты 5, шпонки (КСВЗШ) 6 в виде стальной пластинки с кольцевыми двухсторонними гофрами 7 и отверстием по центру под болт 8, установленные между примыкающими пластами, желоба 9 на пластях по форме гофров и

15 внешние прижимные шайбы 10 под головкой болта и гайкой, Кроме того оно снабжено внутренней шайбой 11 с односторонними кольцевыми гофрами и отверстием по центру под болт, устанавливаемой между

20 деревянными элементами 1, 2 и сердечником 4 вплотную к шпанке 6, и шпонка в свою очередь снабжена зубьями 12.и шипами 13, расположенных соответственно на впади.нах и гребнях шпонки с радиально-осевой симметрией. При этом пласти деревянных стержней в зоне 14 соединения, где установлены КСВЗШ, усилены путем локальной модификации древесины и подпрессовки волокон материала без разрушения послед30 них, образуя желоба, повторяющие Орофиль КСВЗШ.

Внутренняя шайба 11 выполняется из того же материала, что и КСВЗШ, При этом одна сторона, примыкающая вплотную к шпонке. повторяет очертание ее поверхности, т.е, имеет концентрические гофры или волны, Причем гребни шайбы попадают во впадины шпонки и, наоборот, впадины шайбы соответствуют гребням шпонки, что

40 обеспечивает их плотное сцепление после объединения в узле с сердечником 4 стяжным болтом 5.

Установка КСВЗШ 11 на концы деревянных деталей 1 и 2 выполняется в следующей

45 последовательности. Из предварительно высушенного, отсортированного и остроганного пиломатериала с соответстветствующим расчету сечением, выпиливаются и торцуются определенной Длины заготовки

50 для поясов и раскосов; в них сверлят отверстия для болтов 5, концы деталей подвергают локальной модификации в зоне 14 (с одной или двух сторон в зависимости от количества КСВЗШ), Модифицирование осуществляют известным способом, например, нагнетанием под давлением полимерного состава в поверхностный слой пластей

3 древесины соединяемых элементов. До начала полимеризации выполняется желоба в виде углублений путем создания давления

1807185

TQ = 0,2бщ KfKeKC

+(—

nf г ш (2) 35 (3) 40

50

55 через прессформу, повторяющую очертание поверхности КСВЗШ. При этом используется установка ТВЧ, способствующая ускоренному отверждению полимерного состава и стабилизации формы с углублением, Процесс модификации древесины и подготовка гнезда для КСВЗШ могут быть совмещены в одну операцию. Размеры модифицированного участка должны быть на 15 — 20 мм больше диаметра КСВЗШ и глубиной 10-15 мм от наружных граней, Высота деревянных деталей должна быть не менее диаметра шайбы + 20 мм, Несущая способность КСВЗШ можно определить по приближенным формулам; в зависимости от угла а направления вектора внешних усилий по отношению к направлению волокон: где Та — несущая способность одного "среза", кН:

- du — диаметр шайбы, см;

Kr — коэффициент, учитывающий кривизну поверхности шайбы, здесь n — количество волн в КСВЗШ;

f стрела полуволны, см;

К вЂ” коэффициент, учитывающий эксцентриситет; где е — эксцентриситет между внешним усилием и КСВЗШ, см;

Ka — коэффициент, учитывающий угол гх, Ка = 1/1 + 0,33sinçà (4) где G — угол между направлением вектора внешних усилий Та по отношению к волокнам древесины.

Проверки на сжатие и срез по металлу выполняется в соответствии.с действующими нормами. Проверку болта на изгиб, а также сжатие древесины в гнезде выполнять не следует.

Соединение в сборке работает следующим образом. Например при осевом растяжении (сжатии) усилие с парных элементов

1 и 2 передается через боковые внутренние . пласти 3 по клеевому шву и зубчатые шипы на шпонки 6. С них на внутреннюю шайбу

11 и далее через стяжной болт 5 на сердечник 4 и на противоположные деревянные элементы в обратном порядке (фиг.1).

B отличие от прототипа-соединения с волнистыми шайбами Буффо, работающими на трение с неравномерным сжатием древе-. сины в зоне гофров, предлагаемая конструкция снабжена внутренними шайбами, расположенными между сердечником и шпонками, при этом одна сторона шайбы плотно входит в гребни и впадины КСВЗШ, а другая, примыкающая к сердечнику, плоская. Кроме того шпонка со стороны деревянных элементов имеет зубья и шипы, входящие в зацепление с деревянными элементами и при знакопеременных усилениях одинаково хорошо работает в любом направлении, обеспечивая дополнительную прочность соединения на сдвиг и сжатие в зоне КСВЗШ, т.к. последние расположены на одинаковом расстоянии от центра шпонки с радиально-осевой симметрией.

Причем сдвиг и сжатие будет происходить по древесине предварительно упрочненной, т.е. обладающей более высокими прочностными и деформированными характеристиками.

В результате адгезионной связи

КСВЗШ и соединяемых деталей с их предварительной локальной модификацией и уплотнением древесины, постановки вплотную между шпонкой и сердечником внутреннем шайбы и стяжного болта, стык работает как единое целое, компенсируя ослабление соединяемых деталей отверстиями. При этом, в случае передачи усилия с одного элемента на другой под углом или поперек к направлению волокон (например в решетке ферм структурных конструкций и т.д.), прочность и деформативность соединения уменьшается незначительно по сравнению с работой вдоль волокон, а расчет мржет производится по формулам (1 — 3).

Зто также объясняется влияние локального упрочнения и модификацией стыка в зоне КСВЗШ, т.к, зубья и шипы имеют более высокую прочность сцепления при работе на сдвиг за счет вдавливания в более прочный материал.

Формула изобретения

Узловое соединение стержней деревянных несущих конструкций, включающее стержневые элементы из досок, примыкающие пластями друг к другу, стальной сердечник, стяжные болты с гайками, шпонки в виде стальных пластин с кольцевыми двусторонними гофрами и отверстиями по центру под болт; установленные между примыкающими пластями, желоба на пластях стержней по форме гофра и внешние прижимные шайбы под головки болтов с гайками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

1807185 целью повышения прочности, надежности и снижения деформативности при действии знакопеременных нагрузок, оно снабжено внутренними шайбами с отверстиями по центру под болты, установленными вплотну«шпонкам с одной стороны а на другой стороне шпонки выполнены шипы на гребнях гофр и зубья во впадинах, при этом желоба на пластях стержней выполнены с

5 модификацией древесины.

4-.4

1У

/Аым б 1l

1S07185

Составитель Б.Лабудин

Редактор В.Трубче <ко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Заказ 1366 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101