КРЕПЕЖНАЯ ДЕТАЛЬ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемая крепежная деталь относится к строительству и может быть использована для соединения деревянных элементов в решетчатых плоских и пространственных деревянных конструкциях.
Известна крепежная деталь для стыкового соединения деревянных элементов, включающая в себя односторонне заостренные цилиндрические нагели, приваренные к металлической пластине-основе. [Ю.В.Пискунов и др. «Рекомендации по проектированию и изготовлению деревянных конструкций с соединениями на пластинах с цилиндрическими нагелями (системы КирПИ-ЦНИИСК)». М.: ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, 1988, С.6, рис. 1].
Недостатком указанного стыкового соединения являются низкая несущая способность, связанная с ограничениями по расстановке заостренных цилиндрических нагелей по периметру крепежной детали.
Наиболее близкой к предлагаемой является крепежная деталь для соединения деревянных элементов, включающая металлическую пластину с заранее просверленными отверстиями и вставленными в них зубьями-дюбелями [ТУ 10 РСФСР 260-88 «Фермы цельнодеревянные с креплениями на металлических пластинах с зубьями-дюбелями».- Новосибирск.: ЗапсибНИИПИагропром, 1988, С.7. - прототип].
Недостатком соединения-прототипа является его малая несущая способность, связанная с ограниченным сортаментом выпускаемых промышленностью дюбелей и ограничениями по расстановке дюбелей принятых диаметров.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - увеличение несущей способности соединения и его надежности.
Решение технической задачи осуществляется следующим образом. Для соединения элементов в решетчатых плоских и пространственных деревянных конструкциях используется крепежная деталь, включающая в
себя металлическую пластину с заранее просверленными отверстиями и вставленными в них зубьями-дюбелями, на которые плотно посажены зубчатые шайбы, выполненные из листового материала и имеющие по краям зубья, отогнутые под прямым углом. Как вариант выполнения соединения при помощи ручного инструмента, предлагается исполнение крепежной детали, при котором вокруг зубьев-дюбелей большого диаметра, в заранее просверленные по окружности отверстия, вставлены зубья-дюбели малого диаметра. Предлагается, так же, вариант крепежной детали, при котором вокруг зубьев-гвоздей большого диаметра, в заранее просверленные по окружности отверстия, вставлены зубья-гвозди малого диаметра. Это позволит сделать соединение более доступным для изготовления в построечных условиях. Для соединения с деревянными элементами тонколистовых материалов предлагается вариант крепежной детали, выполненной из дюбеля и посаженной на него зубчатой шайбой.
Применение зубчатой шайбы в металлических пластинах с зубьями-дюбелями позволяет добиться очевидных преимуществ. Действующие в соединении усилия воспринимаются большим числом зубьев (аналогов гвоздей малого диаметра) и рассредоточиваются на большую рабочую поверхность деревянных элементов. При этом реализуется принцип дробной передачи усилий на соединяемые деревянные элементы, за счет которого, соединение становится более «вязким», что снижает вероятность его внезапного разрушения. В свою очередь, круговое расположение зубьев шайбы обеспечивает их оптимальную расстановку при передаче усилий на соединяемые деревянные элементы при любых углах их примыкания друг к другу. Плотная посадка зубчатой шайбы на зубьях-дюбелях и защемление зубьев-дюбелей в отверстиях пластины снижает деформации в основаниях зубьев. Благодаря вышеприведенным преимуществам предлагаемой крепежной детали увеличивается несущая способность соединения,
снижаются деформации, и повышается его надежность. Эти свойства присущи всем четырем предлагаемым вариантам соединений.
На фиг.1 изображена крепежная деталь, общий вид, где осями показаны места расположения зубьев-дюбелей с посаженными на них зубчатыми шайбами; на фиг 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант крепежной детали с заменой зубчатой шайбы на зубья-дюбели малого диаметра; на фиг.4 - вариант крепежной детали с использованием зубьев-гвоздей малого и большого диаметров; на фиг.5 - вариант исполнения крепежной детали без пластины для соединения с деревянными элементами тонколистовых материалов (обшивок, лент и т.п.); на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 - таблица экспериментальных данных по испытанию соединений с зубчатыми шайбами и без них, где МНП-1 - металлическая нагельная пластина (1-ый образец), МНП-2 - металлическая нагельная пластина (2-ой образец), МНП-1 (ш) - металлическая нагельная пластина с зубчатой шайбой (1-ый образец), МНП-2(ш) - металлическая нагельная пластина с зубчатой шайбой (2-ой образец).
Крепежная деталь содержит металлическую пластину 1, имеющую заранее просверленные отверстия 2, со вставленными в них зубьями-дюбелями 3, на которые посажены зубчатые шайбы 4 (фиг.2). В крепежной детали возможна замена зубчатой шайбы 4 на зубья-дюбели малого диаметра 5 (фиг.3), а так же возможно исполнение крепежной детали при помощи зубьев-гвоздей большого диаметра 6 и малого диаметра 7 (фиг.4). Крепежная деталь для соединения с деревянными элементами тонколистовых материалов 9 (профилей, лент и т.п.) выполнена из зубчатой шайбы 4 и дюбеля 8 (фиг.6).
Количество и расположение в плане зубьев-дюбелей или зубьев-гвоздей с зубчатыми шайбами и без, выбирают в зависимости от геометрии соединения, характера и величины действующих в нем усилий. Для увеличения плотности расстановки зубьев, предлагается устанавливать
зубья-дюбели с посаженными на них зубчатыми шайбами в сочетании с зубьями-дюбелями без последних.
Особую актуальность предлагаемые варианты крепежной детали приобретают в опорных узлах ферм из цельной и клееной древесины. Их применение позволяет воспринять большие усилия от нижнего пояса при тех же геометрических размерах металлической пластины. Проведенные испытания соединений на металлических пластинах с зубьями-дюбелями на которые плотно посажены зубчатые шайбы, выявили увеличение несущей способности на 60% (см. фиг.7) по сравнению со случаем применения только зубьев-дюбелей.