Соединения деревянных конструкций на вклеенных кольцевых шпонках : Конструктивные решения. Экспериментально-теоретические исследования. Метод расчета

• Автор: Галахов, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

И ИССЛЕДОВАНИЙ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКНЙЙ НА КОЛЬЦЕВЫХ ШПОНКАХ И ШАЙБАХ

1.1. Классификация и общая характеристика соединений

1.2. Шпоночные соединения в зарубежном строительстве

1.2.1. Кольцевые разрезные шпонки фирмы Тухшерер, Бреславль

1.2.2. Кольцевые шпонки с лопастями фирмы Дегалль

1.2.3. Тавровые кол ьцевые шпонки Кристоп и Унмак

1.2.4. Пружинящие дисковые шпонки инженера Шульца

1.2.5. Коггевые шайбы фирмы Метцке и Грейм

1.3. Кольцевые шпонки используемые в отечественном строительстве
1.3.1. Гладкие кольцевые разрезные шпонки
1.3.2. Зубчатые и коггевые шпонки
1.4. Примеры использования гладкокольцевых шпонок в узлах
деревянных конструкций
1.5. Цели и задачи диссертационной работы
2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ НА ГЛАДКОКОЛЬЦЕВЫХ ШПОНКАХ
2.1. Предложения по совершенствованию соединений на гладких
кольцевых шпонках
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СОЕДИНЕ
НИЙ. НА ВКЛЕЕННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ШПОНКАХ ПРИ ДЕЙСТВИИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК
3.1. Методика экспериментальных исследований
3.1.1. Выбор формы и размеров образцов
3.1.2. Выбор клеевой композиции
3.1.3. Маркировка и разработка технологии изготовления образцов
с клеекольцевыми шпонками
3.1.4. Подготовка и контроль образцов перед испытанием
3.2. Испытание образцов соединений на ККШ
3.3. Результаты испытаний образцов соединении на ККШ
3.4. Выводы
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЙ
4.1. Постановка задачи
4.2. Расчетная схема и исходные данные
4.3. Результаты расчетов и их анализ
4.4. Выводы
5. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СОЕДИНЕНИЙ НА ККШ И НАЗНАЧЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КЛЕЕКОЛЬЦЕВОЙ ШПОНКИ
5.1. Оценка результатов испытаний соединений на ККШ при
действии кратковремешшх нагрузок
5.2. Учет влияния длительного действия нагрузок при назначении предельной несущей способности ККШ
5.3. Назначения несущей способности клеекольцевой шпонки, вывод расчетной формулы
5.4. Оценка результатов испытаний и назначение несущей способности соединений на ККШ при передаче ими усилий под углом к волокнам древесины
5.5. Назначение предельной несущей способности ККШ при передаче усилий под углом к волокнам древесины
6. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СОЕДИНЕНИЙ НА ККШ В ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ УЗЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ККШ
6.1. Области рационального и возможного применения соединений
на ККШ в деревянных несущих конструкциях
6.2. Экспериментальные исследования стыковых соединений изгибаемых элементов на ККШ
6.2.1. Выбор образцов и методика эксперимента
6.2.2. Результаты испытаний
6.2.3. Выводы
6.3. Экспериментальные исследования жесткого карнизного узла мансардной рамы на ККШ
6.3.1. Общая характеристика мансардного строительства
6.3.2. Конструкция жесткого узла мансардной рамы и результаты
испытаний
6.3.2.1. Испытание образца М2.5ККШ1Б
6.3.2.2. Испытание образца М2.5ККШ2Б
6.3.3. Анализ результатов испытаний и их оценка
6.3.4. Выводы
6.4. Испытание модели треугольной цельнодеревянной фермы с узловыми и стыковыми соединениями на ККШ
6.4.1. Методика эксперимента
6.4.1.1. Определение расчетной нагрузки на ферму
6.4.1.2. Изготовление модели фермы
6.4.1.3. Схема нагружения и расстановки приборов
6.4.2. Результаты испытаний модели фермы
6.4.3. Выводы
7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы


Принцип работы соединения на кольцевых шпонках заключается в следующем если брусья, под влиянием действующих усилий, стремятся сдвинуться один относительно другого, то кольцо прижимается к стенкам желобка. При недостаточно тщательном выполнении кольца или желобка и при неравномерной упругосги дерева, кольцо будет до тех пор растягиваться или, наоборот, сжиматься, пока не упртся одной своей половиной во внешнюю стенку желобка, другой же во внутреннюю в сердечник, т. Таким образом, всегда обеспечено распределение передаваемого стержнем усилия поровну между внешней частью бруса, снаружи кольца и его внутренней частью сердечником. Однако следует отметить, что подобная работа шпонки возможна только лишь при укладке ее в гнездо таким образом, чтобы разрез кольца располагался на диаметре,перпендикулярном направлению сдвига. Л
Рис. Кольцевая разрезная шпонка фирмы Тухшерер. При использовании шпонки из цельного кольца возникает много недостатков в работе соединения. Неразрезное кольцо не может ни сжиматься, ни растягиваться. Следовательно, при глухом кольце для сохранения той же степени надежности, пришлось бы взять вдвое большие площади стенок желобка и плоскости скалывания наружной части бруса, чем при кольце с разрезом. Кольцевые шпонки применимы при любых пролетах и способны воспринять усилия почти до 0 кН они изготавливаются различных диаметров, от 8 до см с интервалом 2 см. Сортамент и несущая способность гладких кольцевых разрезных шпонок, применяемых в зарубежном строительстве,приведены в таблице 1. Соединение на гладких кольцевых шпонках с разрезом отличается повышенной несущей способностью, малой металломкостью и сравнительной простотой изготовления. В то же время они не лишены таких недостатков, как повышенная начальная деформативность ввиду пластичности, затруднительность установок шпонок и контроля за степенью поражения их коррозией. Таблица 1. Сортамент разрезных шпонок. Примечание. Данное в таблице ослабление поперечного сечения парой колец, относится только к одному из двух соединяемых элементов фермы. Значение Р вычислены по формуле Р2О Ь аст и РлЕ2т, причем из двух полученных величин берется меньшая. Сортамент отечественных гладкокольцевых шпонок по Н и ТУ2 приводится в п. Кольцевые шпонки с лопастями фирмы Дегалл ь. Такая шпонка представляет собой металлическое кольцо, снабжнное двумя или четырьмя стальными пластинами рис. Рис. Кольцевые итоики с лопастями фирмы Дегалль4. Шпонка имеет вдоль и поперк волокон плоскости смятия различной величины. В соответствии с величиной расчтного усилия применяют шпонки с одной или несколькими лопастями. При соединении элементов, примыкающих друг к другу под углом, используют шпонки с крестообразно расположенными лопастями. Эти лопасти представляют собой куски полосовой стали с длинной равной примерно тройному диаметру кольца и проходящие через специальные прорезы в его стенке, что существенно уменьшает смятие поперк волокон. Испытания показали, что кольцевые шпонки, снабжнные двойными лопастями из полосовой стали, разрушаются при нагрузке, значительно превышающей соответствующую нагрузку на шпонки с одиночными лопастями примерно на . Тавровые кольцевые шпонки фирмы Кристоп и Унмак. Шпонки системы Кристоф и Унмак представляют собой чугунные кольца таврового сечения рис. Рис. Тавровая кольцевая шпонка фирмы Кристоф и Унмак . Вертикальная стенка тавра входит в зазор между двумя соединяемыми брусьями горизонтальная же полка в кольцевые желобки, которые выбираются машинным способом. Вертикальная стенка имеет двоякое значение она должна увеличить жсткость кольца, а так же препятствовать его перекашиванию. Усилие передатся как внешней, так и внутренней цилиндрическими поверхностями кольца, а потому сердечник и внешняя часть бруса работают на скалывание одинаково. При усушке древесины в шпонках возникают напряжения, нормальные к направлению усилия,и вследствие этого эти напряжения не влияют на несущую способность шпонок. Р допускаемое . Р9 Р i р Р, i Ч при действии усилия под некоторым углом ф. Основные параметры и величины допускаемых нагрузок для тавровых кольцевых шпонок приведены в таблице 1.