Соединения на призматических шпонках

В условиях кустарного производства малопролетных плотничных конструкций применение поперечной натяжной дубовой шпонки (рис. 1, а) обеспечивало, хотя и трудоемкое в изготовлении, но достаточно плотное сплачивание брусьев в составных балках и даже в растянутых стыках. Для современного механизированного производства инженерных конструкций такое соединение непригодно. Оно не обеспечивает требуемой несущей способности: слишком мало сопротивление, хотя бы и дубовой шпонки, смятию и скалыванию поперек волокон.

Переход к продольной прямой шпонке (рис. 1, б) значительно повысил сопротивление смятию самой шпонки. Однако фактическая несущая способность соединения на таких шпонках повышается при этом лишь в малой степени, поскольку решающее значение имеет хрупкость сопротивления скалыванию зубьев самих брусьев. Вследствие отсутствия уравнивающего подклинивания, свойственного натяжной поперечной шпонке, и уменьшения вязкости работы на смятие самой шпонки, в многорядовых соединениях на продольных шпонках наблюдается последовательное хрупкое скалывание перенапряженных зубьев.

Рис. 1. Развитие соединений на призматических (линейных) шпонках

(а — поперечных натяжных: б — продольных прямых: в — продольных наклонных; г — то же с зазором s₉ между брусьями (колодки))

Дальнейшее развитие соединений на призматических шпонках связано прежде всего со стремлением упростить их изготовление и уменьшить расход дубовой древесины. Этим объясняется переход от продольной прямой к наклонной шпонке (рис. 1, в). Сама наклонная шпонка работает на сжатие; скалывание ее исключено. Несущая способность соединений на наклонных шпонках определяется сопротивлением скалыванию древесины сплачиваемых брусьев.

В нормально решенных соединениях на наклонных шпонках, подобно лобовой врубке, обеспечивается прижим скалываемого зуба. И все же. несмотря на это, при экспериментальном исследовании многорядовых соединений на наклонных продольных шпонках даже при тщательном изготовлении их наблюдалось последовательное хрупкое скалывание перенапряженных зубьев, прежде чем успевали включиться в работу смежные недонапряженные зубья.

Для компенсации производственных дефектов недоставало вязкой податливости работы соединения.

Этот конструктивный недостаток соединений на продольных призматических шпонках, так же как и недостатки их изготовления (низкие темпы и большая трудоемкость), могут быть устранены заменой их более индустриальным и надежным сплачиванием брусьев на пластинчатых нагелях. С развитием производства брусчатых балок на пластинчатых нагелях отпадает необходимость в применении брусчатых балок на шпонках.

Сплачивание на соединениях шпоночного типа в виде колодок (рис. 1, г) может оказаться целесообразным в случае использования местного круглого леса при изготовлении составных прогонов для временных сооружений.