Основные требования к соединениям элементов деревянных конструкций

Способ соединения элементов деревянных конструкций оказывает большое влияние на их несущую способность.

Соединение растянутых деревянных элементов, создает наибольшие трудности которые связаны с их местным ослаблением. В ослабленном сечении могут концентрироваться опасные, не учитываемые расчетом, местные напряжения (например, вследствие поперечного изгиба неразрезного растянутого пояса фермы в результате провисания конструкции). Кроме того, в стыковых и узловых соединениях растянутых деревянных элементов наибольшую опасность представляют скалывающие и раскалывающие (местные О_pо) напряжения, особенно в тех случаях, когда они суммируются с напряжениями от усушки.

Скалывание и разрыв вдоль или поперек волокон относят к хрупким видам работы древесины. В древесине не происходит пластического выравнивания напряжений. Для компенсации природной хрупкости древесины используют вязкую податливость работы соединений элементов. Наиболее вязким видом работы является работа древесины на смятие.

Требование вязкости, предъявляемое ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций, сводится к следующему: обеспечить выравнивание напряжений (усилий) в параллельно работающих брусьях или досках, а также в зубьях, нагелях и т. п. использованием вязкой податливости работы древесины на смятие, до того как произойдет хрупкое разрушение от разрыва или скалывания наиболее напряженного волокна.

Для растянутых элементов деревянных конструкций обеспечения вязкости соединения, осуществляется применением «принцип дробности», который позволяет избежать опасности скалывания древесины путем увеличения числа площадок скалывания.

В качестве примера на рис. 1 приведен результат опытной проверки эффективности использования принципа дробности в соединении на нагелях растянутых досок одинакового сечения. Применение вместо одной сосредоточенно приложенной связи шестнадцати дает увеличение несущей способности дробного соединения и увеличение его вязкости (A₁₆ ≥ A₁ в диаграмме работы соединений на рис. 1), измеряемой количеством работы сопротивления A₁₆ ≥ А₁.

Эффективность применения принципа дробности объясняется равномерным распределением усилий между многими параллельно работающими связями. Степень равномерности распределения в значительной мере зависит от точности проведения соединения, от начальной плотности прилегания рабочих поверхностей в связях.

Рис. 1. Проявление принципа дробности в работе стыкового соединения растянутых досок (5×12 см)

при замене одного стального нагеля диаметром 2,4 см 16 тонкими нагелями диаметром 0,6 см

Для сжатых элементов вязкость достигается работой древесины на смятие. Сжатый стык реализуемый простым лобовым упором позволяет не опасаться хрупкого разрушения древесины.

Обеспечение плотности соединения путем предотвращения нерабочих, рыхлых деформаций является вторым из основных требований, предъявляемых ко всем видам соединений элементов деревянных конструкций.