Виды соединений в конструкциях из LVL-бруса

Широкий ряд достоинств LVL позволяет применять его в ответственных конструкциях (стойках, главных и второстепенных балках, ригелях, поясах и решетке ферм). В связи с этим встает актуальный вопрос соединения конструкций. В данной работе рассмотрим основные виды соединений.

Рассмотрим клеевые соединения. Клеевое соединение – неразъемное соединение элементов конструкций с помощью клея, образующего между ними тонкую прослойку [1].

Клеевые соединения получили в последние годы широкое распространение благодаря появлению клеящих материалов (конструкционных клеев) на основе синтетических полимеров. Клеевое соединение полностью обеспечивает монолитность соединения. Клеевое соединение предназначено в основном для работы на сдвиг вдоль клеевых швов. В отдельных случаях клеевые швы повергаются работе на растяжение перпендикулярно шву (на отрыв). Работа на отрыв понижает прочность клеевых соединений, поэтому ее следует ограничивать. При склеивании элементы соединяются без ослабления их поперечного сечения. Сечению может быть придана двутавровая (рис.1), коробчатая (рис.2) и другая, наиболее рациональная форма для работы элементов.

Рисунок 1. OSB-балки двутаврового сечения

Рисунок 2. Клеефанерная балка коробчатого сечения

Одним из широко применяемых видов соединений элементов из LVL является нагельное соединение. Нагелями называют вкладыши, препятствующие взаимном сдвигу соединяемых элементов и работающие в основном на изгиб. По форме нагели бывают цилиндрическими и пластинчатыми. К цилиндрическим нагелям относят: болты, штыри, гвозди, винты. К пластинчатым нагелям относятся дубовые пластинки (закладные) и стальные пластинки (закладные, забивные) [1].

Область применения нагелей: болты, гвозди, штыри – в стыках элементов для сжатия составных сжатых элементов, в узловых соединениях; пластинчатые нагели – для сплачивания брусьев в составных балках; глухари и шурупы – в соединениях со стальными накладками.

В зависимости от вида деформаций нагелей, относительно середины их длины, различают: симметричные соединения и несимметричные [2]. По числу плоскостей сдвига между соединяемыми элементами делятся: односрезные, двухсрезные и многосрезные [1].

Наиболее широко применяемые является соединение на стальных цилиндрических нагелях (рис.3). Узлы деревянных конструкций с использованием стальных цилиндрических нагелей по виду зависимости упругости деформаций от прилагаемой нагрузки характеризуются нелинейной зависимостью.

Преимуществом применения нагелей может служить относительная легкость монтажа, невысокая стоимость.

Основным недостатком нагельных соединений является местное ослабление элементов конструкций, а также контроль за качество нагелей.

Рисунок 3. Нагельные соединения

Соединения на вклеенных стержнях (рис.4) являются универсальным видом соединений. Для работы соединений характерна их малая деформативность, связанная с наличием клеевой прослойки, являющейся неподатливым соединением. Вклеенные стержни используются: для устройства узловых сопряжений плоских и пространственных конструкций; анкеровки закладных деталей, воспринимающих усилия разных направлений; узловых соединений, воспринимающих сдвиг; локализации главных растягивающих напряжений в приопорных зонах клееных деревянных конструкций и в окрестностях больших сосредоточенных нагрузок [3].

Вклеенные стержни, работающие в зависимости от вида воспринимаемых стержнем усилий при нагружении, подразделяют: на сжатие, продавливание; на растяжение, выдергивание; на сжатие с изгибом, продавливание с изгибом; на растяжение с изгибом, выдергивание с изгибом; на изгиб. Вклеиваемые стержни могут быть одиночными или групповыми в виде сборной детали с двумя и более стержнями. [3]

Рисунок 4. Соединения на вклееных стержнях

Также существует соединение конструкций на врубках (рис.5) - вид соединения, при котором усилия передаются непосредственным упором контактных поверхностей [2]. Все рабочие поверхности современных врубок образуют сквозным пропилом без дробления гнезд. Для предотвращения сдвига конструкций устанавливают аварийные болты. Основными видами врубок являются: врубка лобовым упором, лобовые врубки с одним зубом, лобовые врубки с двумя зубьями, врубки с подушками.

Рисунок 5. Опорный узел фермы на лобовой врубке

Основным преимуществом соединения на врубках является открытость и доступность осмотру, вследствие чего легко осуществляется контроль за качеством изготовлением и работой врубок во время эксплуатации.

Отрицательным свойствами врубок являются: значительное местное ослабление элементов; сравнительно большая трудоемкость при изготовлении.

Выводы:

1. Наиболее распространенным и эффективным является соединение конструкций на стальных цилиндрических нагелях.
2. Клеевое соединение позволяет соединять конструкции без местного повреждения, а также для такого типа соединения отсутствует деформативность в узлах, в отличии от нагельных соединений.
3. Соединение с помощью вклеенных стрежней позволяет усилить узел конструкции воспринимающих нагрузки как на сжатие, так и на смятие, продавливание, изгиб, так и на комбинацию этих усилий.
4. Соединение на врубках является наиболее трудозатратным, однако позволяет осуществлять контроль во время эксплуатации.