Перекрестные соединения деревянных конструкций

 

Виды соединений деревянных элементов прошли путь от простейших (врубки) до сложных современных (нагельные пластинки) и продолжают совершенствоваться. Разработка конструктивных решений деревянных соединений и их теоретического обоснования до сих пор актуальны, так как на стыки деревянных конструкций приходится значительная часть затрат.

Из-за ограниченности размеров древесины создание из нее строительных конструкций невозможно без соединения отдельных элементов. В этой статье мы рассмотрим перекрестное соединение древесины и вырубку.

 

Перекрестное соединение деревянных конструкций

 

Деревянные брусья могут пересекаться в одной плоскости или со смещенны­ми плоскостями и быть накладными или опорными. Пересекающиеся в од­ной плоскости брусья могут пересекаться «в лапу», если ослабление сече­ния не играет никакой роли (рис. «Соединение «в лапу»). Пе­ресекающиеся накладные пороги на опорных балках желательно связать круглыми шпонка­ми (штифтами) из твердого дерева или из ста­ли длиной от 10 до 12 см (рис. «Соединение с помощью круглых шпонок (штифтов)»).

 

 

Стыкующиеся сбоку брусья получают хо­рошую опору на столбе, если их соединение выполнено «в паз» (рис. «Соединение «в паз»). Для этого плоскости пересечения обоих элементов выре­заются на глубину от 1,5 до 2,0 см. При этом получается несдвигаемое соединение, которое закрепляется с помощью шурупного болта.

При стыковании наклонных и горизонталь­ных брусьев, как это обычно имеет место при стыковании стропильных ног с прогонами — порогами, в стропильной ноге делается вырез, соответствующий уклону, который называется врезкой (рис. «Врезка стропильной ноги»).

Глубина врезки в стропильных ногах при нормальной высоте сечения от 16 до 20 см со­ставляет от 2,5 до 3,5 см. Для крепления слу­жит один гвоздь, проникающий в порог на длину не менее 12 см, или специальный анкер для крепления стропил к прогонам.

 

Врубки в деревянных конструкциях

 

При врубках входящий под острым углом сжа­тый стержень связывается с другим брусом с помощью одной или нескольких передающих усилие плоскостей на его лобовой стороне. По количеству и положению передающих усилие плоскостей различают лобовую врубку, врубку с зубом и двойную лобовую врубку с зубом.

 

Лобовая вырубка

 

При лобовой вырубке (называемой также лобовым упором) принимающий брус имеет кли­новидный вырез, соответствующий по форме концу сжатого стержня (рис. «Лобовая вырубка»). Лобовая плоскость должна проходить под углом, деля­щим тупой внешний угол врубки пополам. То же направление должен иметь и скрепляющий болт, гарантирующий стык от бокового смеще­ния. Для разметки врубки проводят параллели на одинаковом расстоянии от сторон угла, ко­торый надо делить пополам. Соединительная линия между точкой их пересечения и верши­ной тупого угла будет биссектрисой этого угла (см. рис. «Лобовая вырубка»). Положение скрепляющего болта получается, если расстояние между биссектри­сой и концом врубки разделить на три части параллельно биссектрисе (см. рис. «Лобовая вырубка»).

Под действием сжимающей силы лежащая перед лобовой частью сжатого стержня древе­сина работает на срез (см. рис. «Лобовая вырубка»). Так как допустимое напряжение на срез древесины вдоль волокон сравнительно невелико (0,9 МН/м²), то плоскость древесины перед гранью среза (плоскость среза) должна быть достаточно боль­шой. Так как, кроме того, следует принимать в расчет трещинообразование за счет усушки, то за редким исключением длина плоскости среза не должна быть меньше 20 см.

 

Обратная или зубчатая вырубка

 

При обратной или зубчатой вырубке плоскость врубки обрезается под прямым углом к нижней стороне сжатого стержня (рис. «Зубчатая вырубка»). Вследствие того, что из-за внецентренного соединения в зубчатой врубке может возникнуть опасность раскалывания сжатого стержня, необходимо, чтобы свободный конец врубки плотно не прилегал к опорному стерж­ню и между ними был бы предусмотрен шов.

 

 

Двойная вырубка

 

Двойная вырубка состоит, как прави­ло, из лобовой врубки в сочетании с зубчатой врубкой (рис. «Двойная вырубка»). Направление плоскостей врубки аналогично тому, как это принято для каждой из врубок этого сочетания. Однако зуб­чатая врубка в этом случае должна быть глуб­же не менее чем на 1 см, для того чтобы ее плоскость среза находилась ниже плоскости среза лобовой врубки. Скрепляющий болт дол­жен проходить параллельно лобовой части врубки примерно посередине между биссект­рисой и вершиной острого угла соединения.

 

Глубина вырубки

 

Глубина вырубки t_v ограничивается по DIN 1052. Определяющими для этого являются угол примыкания (α) и высота h вырезаемого стержня (табл. «Глубина вырубок по DIN 1052»).