СБОРНО-РАЗБОРНОЕ УЗЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЕРЕВЯННОЙ СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемое сборно-разборное узловое соединение относится к строительству, а именно к соединениям элементов плоских деревянных стропильных конструкций.
Известно сборно-разборное узловое соединение деревянных стропильных конструкций системы «Сименс-Бауунион», состоящее из деревянных элементов, скрепленных между собой узловым болтом и металлическими накладками на болтах, усиленных зубчатыми шайбами-вкладышами Грейма [Г.Ф.Кузнецов и др. «Деревянные конструкции. Справочник проектировщика промышленных сооружений». М-Л.: Главная редакция строительной литературы, 1937, С.87, фиг.48].
Недостатком узлового соединения являются трудоемкость выполнения болтовых отверстий, а также расстановка болтов по центру деревянных элементов, которая может привести к снижению несущей способности соединения при образовании усушечных трещин. Так же к недостаткам следует отнести высокую концентрацию сминающих напряжений в нагельном гнезде узлового болта, что в целом снижает надежность работы соединения.
Наиболее близким к предлагаемому является сборно-разборное узловое соединение деревянной стропильной конструкции, включающее деревянные элементы решетки, скрепленные между собой узловым болтом и металлическими накладками с заранее просверленными отверстиями, вставленными в них и затем приваренными к накладкам цилиндрическими нагелями. В рассматриваемом соединении нагели устанавливаются в два ряда, что не снижает несущей способности соединения в результате образования усушечных трещин в деревянных элементах. Нагельное отверстие узлового болта, расположенное в нижнем поясе конструкции, усилено прямоугольными металлическими накладками на указанных нагелях [Г.Г.Карлсен и др. «Деревянные конструкции». Изд. 3-е перераб. и доп. М.: Государственное изд-во литературы
по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962, С.186, рис.104 - прототип].
Недостатком узлового соединения - прототипа также является трудоемкость его изготовления, связанная с необходимостью приварки цилиндрических нагелей к пластине, необходимостью предварительного сверления нагельных гнезд, а также необходимостью приторцовки стойки к нижнему поясу конструкции. К недостаткам также следует отнести достаточно высокую концентрацию сминающих и раскалывающих напряжений в нагельных гнездах раскосов и возникновение дополнительных напряжений в деревянных элементах в процессе усушки-разбухания, что снижает надежность работы соединения в целом.
Техническая задача, решаемая полезной моделью - снижение трудоемкости изготовления сборно-разборного узлового соединения, повышение надежности работы соединения при монтаже и эксплуатации, за счет устранения необходимости сверления нагельных отверстий, исключения возникновения дополнительных напряжений в деревянных элементах в процессе усушки-разбухания, а также уменьшения концентрации сминающих и раскалывающих напряжений в нагельных гнездах нижнего пояса и раскосов.
Решение технической задачи осуществляется следующим образом. В сборно-разборном узловом соединении деревянной стропильной конструкции, включающей деревянные элементы решетки, скрепленные между собой узловым болтом и металлическими накладками на цилиндрических нагелях, каждый из элементов решетки крепится к нижнему поясу конструкции при помощи накладок, в которых выполнен продольный пропил на длину до стяжного болта включительно. Сами накладки прикреплены к деревянным элементам решетки, например, при помощи дюбелей, усиленных зубчатыми шайбами, которые забивают в древесину без предварительной сверловки отверстий. В качестве нагелей могут быть использованы все варианты крепежной детали, приведенной в Патенте на полезную модель №40772 «Крепежная
деталь для соединения деревянных элементов (варианты)» (МПК 7 F 16 В 13/00 Опубл. 27.09.2004. Бюл. №27). Металлические накладки, усиливающие нагельное гнездо узлового болта, расположенное в нижнем поясе конструкции выполнены прямоугольной формы и прикреплены к нижнему поясу, например, при помощи дюбелей, усиленных зубчатыми шайбами.
В качестве варианта вышеназванного сборно-разборного узлового соединения деревянной стропильной конструкции металлические накладки, усиливающие нагельное гнездо узлового болта, расположенное в нижнем поясе конструкции, выполнены круглой формы с вырезанными внутри них круглыми отверстиями с размерами согласно сортаменту на шайбы для стяжных болтов и расположением их на накладке, обеспечивающим надежную работу на разрыв и смятие ослабленных сечений, при этом сами накладки прикреплены к деревянным элементам решетки при помощи дюбелей, усиленных зубчатыми шайбами, установленных по окружности.
Выполнение продольного пропила в металлических накладках, крепящих элементы решетки, позволяет образовавшимся частям пластины беспрепятственно расходиться и сходиться в процессе усушки-разбухания деревянных элементов, что исключает возникновение дополнительных напряжений в элементах решетки. Пропил выполнен на ширину диаметра стяжного болта, что исключает необходимость сверления для него отверстия в металлической накладке.
Крепление стойки к нижнему поясу выполнено при помощи металлических накладок, например, с зубьями-дюбелями, усиленными зубчатыми шайбами, что исключает необходимость приторцовки стойки к нижнему поясу. На торце стойки установлен стяжной болт, стягивающий накладки. Сверление отверстия под него ведется перпендикулярно плоскости соединения, что гораздо легче, чем в плоскости соединения. Благодаря использованию металлических накладок для крепления каждого из элементов решетки к нижнему поясу конструкции, отпадает необходимость сверления отверстий в
накладках под стяжные болты, а трудоемкое соединение раскоса и стойки стяжным болтом заменяется более простым соединением на металлических накладках, например, с зубьями-дюбелями, усиленными зубчатыми шайбами.
Металлические накладки, усиливающие нагельное гнездо узлового болта, расположенное в нижнем поясе конструкции, выполнены круглой формы с вырезанными внутри них круглыми отверстиями, а сами накладки прикреплены к деревянным элементам решетки, например, при помощи дюбелей, усиленных зубчатыми шайбами, установленных по окружности. Металл, полученный от вырезания круглых отверстий, целесообразно использовать для изготовления шайб под стяжные болты с размерами, указанными в сортаменте. Усиление нагельного гнезда узлового болта накладками круглой формы с установленными по окружности зубьями-дюбелями, усиленными зубчатыми шайбами, позволяет более равномерно распределить усилия на большую площадь нижнего пояса конструкции независимо от угла примыкания элементов решетки к нему. В результате предлагаемое сборно-разборное узловое соединение получается более надежным при монтаже и эксплуатации, а также менее трудоемким и более индустриальным при изготовлении.
На фиг.1 изображено сборно-разборное узловое соединение деревянной стропильной конструкции на металлических накладках с зубьями-дюбелями, усиленными зубчатыми шайбами; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Сборно-разборное узловое соединение состоит из четырех деревянных элементов решетки: стойки 1, двух раскосов 2 и нижнего пояса 3, скрепленных при помощи круглых металлических накладок на дюбелях, усиленных зубчатыми шайбами 4 (фиг.1), а так же узлового болта 5, расположенного в нижнем поясе конструкции (фиг.2). Крепление раскосов к нижнему поясу включает металлическую пластину 4, в которой в заранее просверленные отверстия вставлены с защемлением цилиндрические нагели (например, зубья-дюбели, с насаженными на них зубчатыми шайбами). В металлической накладке
на ширину диаметра стяжного болта выполнен продольный пропил. Для уменьшения расчетной длины накладок у торцов деревянных элементов установлены стяжные болты 6. Нагельное гнездо узлового болта, расположенное в нижнем поясе конструкции усилено металлическими накладками круглой формы 7, например, на зубьях-дюбелях, усиленных зубчатыми шайбами.
Сборно-разборные узловые соединения на металлических накладках с зубьями-дюбелями, усиленными зубчатыми шайбами, целесообразно изготавливать в заводских условиях, в то время как соединения на металлических накладках с вариантами зубьев, описанных в Патенте на полезную модель №40772 «Крепежная деталь для соединения деревянных элементов (варианты)» (МПК 7 F 16 В 13/00 Опубл. 27.09.2004. Бюл. №27) возможно изготавливать в построечных условиях. Исключение предварительного сверления нагельных гнезд и отверстий в накладках под стяжные болты, приварки цилиндрических нагелей к пластине, а также приторцовки стойки к нижнему поясу позволяет сделать узловое соединение менее трудоемким и более индустриальным. При этом использование зубьев-дюбелей, усиленных зубчатыми шайбами, снижает сминающие и раскалывающие напряжения в элементах решетки. Благодаря вышеназванным изменениям соединение в целом становится более «вязким» (уменьшается вероятность его внезапного разрушения) и, следовательно, более надежным при транспортировке, монтаже и эксплуатации.