Соединения деревянных конструкций на шпонках

Шпонками называются вкладыши, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов. В связи с тем, что во всех шпоночных соединениях возникает распор, они обязательно скрепляются стяжными болтами.

Шпонки делают обычно из твердых пород дерева (дуб, бук) или из металла (сталь, чугун). Деревянная шпонка представляет собой брусок, врезаемый в соединяемые брусья на половину своей толщины. Волокна деревянной шпонки могут быть направлены перпендикулярно волокнам соединяемых брусьев; в этом случае шпонка называется поперечной (рис. 121, а). Если направление волокон шпонки совпадает с направлением волокон соединяемых брусьев, она называется продольной (рис. 121, б).

Для более плотного соединения поперечные шпонки делают из двух клиньев, забиваемых с противоположных сторон гнезда. Такая шпонка, называемая натяжной (рис. 121, в), позволяет путем подбивки клиньев восстанавливать плотность соединения при усушке древесины. Недостатком поперечных шпонок по сравнению с продольными является меньшая прочность соединений, так как древесина хуже работает на сжатие поперек волокон, чем вдоль них.

Однако соединения на продольных шпонках требуют большей точности изготовления, чем на поперечных, так как даже при небольшом зазоре между поверхностью гнезда и торцом продольной шпонки последняя не включится в работу.

При вырезке гнезд для шпонок поперечное сечение бруса не должно быть ослаблено более чем на Уз его высоты. При симметричном расположении шпонок с двух сторон бруса каждая шпонка врезается в брус не более чем на ¹/6 его высоты, но не менее чем на 2 см. В связи с этим требованием соединения на шпонках не могут применяться для конструкций, изготовляемых из досок, так как ослабление их сечения на 2 + 2 - 4 см. недопустимо.

Нормальная работа шпоночного соединения зависит от точности пригонки шпонок к стенкам пазов. Поэтому необходимо при изготовлении шпоночных соединений внимательно следить за соблюдением проектных размеров.

При изготовлении соединений на шпонках брусья вначале соединяют на болтах (сбалчивают) и размечают гнезда. Затем, разъединив брусья, в каждом из них и, в накладке вырезают гнезда. Для большей точности гнезда выбирают в собранном стыке, пользуясь для этого электродолбежником.

Натяжные шпонки забивают в гнездо сбоку после сбалчива- ния стыка. Продольные шпонки укладывают в процессе сборки стыка.

Изготовление шпонок необходимо производить механизированным способом.

Металлические шпонки по форме обычно делают в виде круглых дисков или колец - гладких и зубчатых.

Для соединения элементов деревянных конструкций из досок применяют гладкокольцевые шпонки (рис. 122), представляющие собой вкладыши в виде разрезанных стальных колец.

Шпонки вставляют в кольцевые пазы, вырезанные в соединяемых досках 1 и 2 и в накладках 3 и 4. По ширине пазы делают на 0,5-1,0 мм больше толщины кольца в зависимости от диаметра кольца; по глубине - на 1,0-1,5 мм больше. Накладки и доски стягивают болтами, проходящими через центры колец.

При сборке стыка нужно следить за тем, чтобы разрез кольца располагался на линии, перпендикулярной к направлению действующего усилия. При работе соединения, например на растяжение, разрезанное кольцо половиной окружности прижмется к наружной поверхности кольцевого паза, а другой половиной - к внутренней его поверхности. При этом в работе соединения будет участвовать древесина, находящаяся внутри кольцевого паза.

Соединения на кольцевых шпонках требуют особой точности при изготовлении, поэтому они допускаются только при заводском изготовлении конструкций из высушенной древесины.

Кольцевые пазы для шпонок выбираются механизированным способом на станке, оборудованном специальным приспособлением. Болтовые отверстия просверливаются одновременно с выборкой кольцевых пазов. В связи со сложностью выборки пазов кольцевые шпонки употребляются в редких случаях.

Плотные соединения элементов деревянных конструкций могут быть получены путем применения зубчатокольцевых шпонок (рис. 123), выполненных из зигзагообразных стальных полос с заточенными кромками. Стык элементов конструкций осуществляется подобно стыку с гладкими кольцевыми шпонками с той разницей, что он не требует предварительного выбирания пазов для шпонок. Плотность соединения достигается тем, что при сжатии стыка шпонка вдавливается в древесину, прорезая себе гнездо, точно воспроизводящее ее форму.

Запрессовка шпонок производится специальными винтовыми домкратами и стяжными болтами. При малых диаметрах зубчатокольцевых шпонок запрессовка соединений может производиться без домкратов, путем натяжения обычными центровыми болтами. Для увеличения усилий при этом применяют удлиненные гаечные ключи. Недостатки зубчатокольцевых шпонок заключаются в трудности их механизированного изготовления, а также трудоемкости процесса запрессовывания.

Прогрессивным видом соединений являются соединения на когтевых шайбах (рис. 124). При изготовлении конструкций на заводе шайбу забивают в один из соединяемых элементов. Соединение узлов производится на болтах.

Древесина менее прочна, чем сталь, поэтому шайба, работая на смятие, срез и изгиб, обеспечивает надежное восприятие всего усилия от стального болта и распределяет это усилие посредством когтей на большую поверхность деревянного элемента, способного выдержать лишь малое напряжение при смятии и скалывании.

Изготовление ногтевых шайб производится механизированным способом путем штампования, что выгодно отличает их от зубчатокольцевых шпонок.

Запрессовка шайб производится на заводе; это упрощает сборку конструкций на постройке, сводящуюся лишь к постановке болтовых соединений.

источник: Плотничные работы в строительстве, Волчанский Р. А. 1959 г.

UP

Ваше имя:

Комментарий:

Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.

• Соединения и сопряжения элементов деревянных конструкций
• Техника безопасности при заготовке элементов деревянных конструкций
• Технология сборки и установки (монтажа) деревянных конструкций и производства других плотничных работ на объектах строительства
• Технология изготовления деревянных конструкций в мастерских стройдвора и на деревообрабатывающих предприятиях
• Соединения на нагелях деревянных изделий на стройплощадке