Узловое соединение элементов деревянных и металлодеревянных конструкций
Владельцы патента RU 2763280:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» (RU)
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при соединении деревянных элементов в решетчатых плоских и пространственных конструкциях. Технический результат - исключение хрупкого разрушения соединения, повышение эксплуатационной надежности, снижение трудоемкости установки в проектное положение вклеиваемого стального плоского стержня, полное вовлечение клеевого слоя в работу на скалывание древесины, повышение несущей способности. Указанный технический результат достигается тем, что в узловом соединении элементов деревянных и металлодеревянных конструкций, включающем деревянный пояс и элемент решетки, деревянный пояс снабжен стальным плоским стержнем с фасонкой, заглубленным в глухой паз с отверстием и жестко зафиксирован в нем, стальной плоский стержень снабжен распределительной пластиной и шпилькой, проходящей через сквозное отверстие в деревянном поясе, а шпилька прикручена к деревянному поясу через распределительную шайбу. Распределительная пластина повторяет контур паза 2 и плотно входит в него. 6 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при соединении деревянных элементов в решетчатых плоских и пространственных конструкциях.
Известен узел сопряжения раскоса с верхним поясом деревянной фермы, включающий верхний пояс фермы, глухой паз, вклеенный стальной плоский стержень с фасонкой, раскос с вклеенным плоским стержнем (Численные исследования узлов цельнодеревянных ферм на стальных вклеенных плоских стержнях / И.И. Лисицкий, В.И. Жаданов // Вестник ПГТУ. - Йошкар-Ола, 2020. - №4. - С. 64 - 77.). Такое соединение способно воспринимать, перераспределять и передавать растягивающие и сжимающие усилия и применимо в решетчатых плоских и пространственных конструкциях.
Недостатком указанного узла является возможность его хрупкого разрушения от скалывания древесины (присуще клеевому соединению деревянных конструкций как жесткому классу), трудоемкость установки в проектное положение при вклеивании стального плоского стержня, а также неполное включение клеевых слоев в работу. Неполное включение клеевых слоев в работу заключается в том, что при достижении предельных напряжений в клеевой слой ближе к дну паза исчерпывает свою адгезионную прочность в соединении со стальным плоским стержнем и на первом этапе разрушения отрывается клеевая полоса, расположенная ближе к дну паза.
Технический результат - исключение хрупкого разрушения соединения, повышение эксплуатационной надежности, снижение трудоемкости установки в проектное положение вклеиваемого стального плоского стержня, полное вовлечение клеевого слоя в работу на скалывание древесины, повышение несущей способности.
Указанный технический результат достигается тем, что в узловом соединении элементов деревянных и металлодеревянных конструкций, включающем деревянный пояс и элемент решетки, деревянный пояс снабжен стальным плоским стержнем с фасонкой, заглубленным в глухой паз с отверстием и жестко зафиксирован в нем, стальной плоский стержень снабжен распределительной пластиной и шпилькой (шпильками), проходящей через сквозное отверстие в деревянном поясе, а шпилька (шпильки) прикручена к деревянному поясу через распределительную шайбу (шайбы). Распределительная пластина 8 повторяет контур паза 2 и плотно входит в него.
Узловое соединение элементов деревянных и металлодеревянных конструкций включает: деревянный пояс 1, глухой паз 2 с отверстием (отверстиями) 3, расположенные в деревянном поясе 1, стальной плоский стержень 4 с отверстиями 5, фасонкой 6 с отверстием 7, распределительной пластиной 8 и со шпилькой (шпильками) 9, установленные в глухом пазу 2 с отверстиями 3, элемент решетки 10 с проушиной 11 с отверстиями 12, , шайбу (шайбы) 13, гайку (гайки) 14, болт 15, гайку 16.
На фиг. 1 изображен поэлементный комплект узлового соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций (вариант с одной шпилькой);
на фиг. 2 изображен поэлементный комплект узлового соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций (вариант с двумя шпильками);
на фиг. 3 - объемное изображение поэлементного комплекта узлового соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций (вариант с одной шпилькой);
на фиг. 4 - объемное изображение поэлементного комплекта узлового соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций (вариант с двумя шпильками);
на фиг. 5 изображено узловое соединение элементов деревянных и металлодеревянных конструкций в сборе (вариант с одной шпилькой);
на фиг. 6 изображено узловое соединение элементов деревянных и металлодеревянных конструкций в сборе (вариант с двумя шпильками).
Порядок сборки: Стальной плоский стержень 4 соединяют с распределительной пластиной 8, например, при помощи сварки, к распределительной пластине 8 присоединяют шпильку (шпильки) 9, например, при помощи сварки. Соединенную конструкцию устанавливают в глухой паз 2 с отверстием (отверстиями) 3 таким образом, чтобы шпилька (шпильки) 9 прошла через отверстие (отверстия) 3 насквозь деревянного пояса 1. Затем зазоры между стенками паза 2 и стальным плоским стержнем 4 для жесткой фиксации заполняют, например, эпоксидной клеевой композицией. Отверстия 5 в стальном плоском стержне 4 нужны для улучшения сцепления клея со стальным плоским стержнем 4. На часть шпильки (шпилек) 9 выступающую над гранью деревянного пояса 1 устанавливается шайба (шайбы) 13 и закручивается гайкой (гайками) 14. Элемент решетки 10 устанавливается в проектном положении на фасонку 6 путем совмещения осей отверстий 12 в проушине 11 и отверстия 7 в фасонке 6. В совмещенное отверстие устанавливается болт 15, на который накручивается гайка 16.
Узел соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций работает следующим образом.
Усилие от элемента решетки 10 через проушину 11 передается на болт 15, установленный в совмещенные отверстия 12 и отверстие 7. От болта 15 усилие передается на фасонку 6 и распределяется по ее длине. От фасонки 6 усилие передается на вклеенную часть стального плоского стержня 4, затем на деревянный пояс 1. Отверстия 5 в стальном плоском стержне 4 нужны для увеличения сцепления клея со стальным плоским стержнем 4. Шпилька (шпильки) 9, в случае хрупкого разрушения клеевого соединения, воспринимает усилие и передает его на гайку (гайки 14). От гайки (гаек) 14 усилие передается на шайбу (шайбы) 13. Шайба (шайбы) 13 распределяет полученное усилие и передает на деревянный пояс 1.
Предложенная конструкция соединения может быть использована при конструировании стыков и обеспечивает работоспособность конструкции при сложных видах напряженно-деформированного состояния.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый узел соединения элементов деревянных и металлодеревянных конструкций при снижении трудоемкости установки в проектное положение вклеиваемого стального плоского стержня, исключает хрупкое разрушение соединения, повышает эксплуатационную надежность, полностью вовлекает клеевой слой в работу на скалывание древесины, повышает несущую способность.
Узловое соединение элементов деревянных и металлодеревянных конструкций, включающее деревянный пояс с глухим пазом, вклеенный в него стальной плоский стержень с фасонкой для присоединения элемента решетки, отличающееся тем, что вклеенный в деревянный пояс стальной плоский стержень приварен к распределительной пластине и по меньшей мере к одной шпильке и вставлен в паз в деревянном поясе таким образом, что распределительная пластина оказывается расположенной у дна паза, а по меньшей мере одна шпилька проходит через по меньшей мере одно отверстие, выполненное в пазу деревянного пояса.
