Деревянный элемент

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при изготовлении деревянных арок, предпочтительно используемых в составе ребристо-кольцевого купола, а также рам и ферм.
Известен узел соединения деревянных элементов ребристо-кольцевого купола, содержащий стыковые накладки, соединяемые с торцами деревянных элементов под углом друг к другу (см. RU № 2340733, МПК E04B1/10, 2008). При этом деревянные элементы выполнены из деревянного профиля, включающего фанерные пластины и, скрепленные с ними, полки из деревянных брусков и стыковые накладки.
Недостатком описанного технического решения является его недостаточная надежность и прочность в конструкциях типа арок, при формировании арок из нескольких стыкуемых друг за другом элементов, в связи с недостаточной в этом случае изгибной устойчивостью. Кроме того, сжимающие усилия, возникающие в арке при восприятии нагрузки от ее обшивки и собственного веса, воспринимаются сравнительно малой контактной площадью, что может привести к разрушению стыка и конструкции в целом, особенно для узлов, расположенных в нижней части арки.
Известен также деревянный элемент, выполненный с возможностью соединения с соседними под углом больше 90°, но меньше 180°, при этом его торцовые части выполнены в виде выступов, толщиной равной половине толщины деревянного элемента и соответствующих им впадин, с возможностью наложения выступов на впадины заподлицо с их боковыми плоскостями, и в плотном контакте торцов выступов и стенок впадин, при этом в выступах выполнены сквозные отверстия, перпендикулярные боковым плоскостям деревянного элемента, в которых размещены нагели (см. RU № 165765, МПК E04B1/38, 2016). Элемент предназначен для использования в составе ребристо-кольцевого купола.
Недостатком этого технического решения является сложность изготовления торцовых участков элементов, которые изготавливают с вырезанными торцевыми частями так, что торцы элементов имеют выступы и впадины, ответные впадинам и выступам, выполненным по сложной кривой линии на смещенных торцевых гранях, кроме того, поскольку нагель расположен в центральной зоне соединения фактически происходит поперечная подрезка волокон дерева, используемого в объеме вырезанных торцевых частей, и, тем самым, снижается сопротивление элементов продольной нагрузке, т.е. снижается надежность и прочность конструкций типа арок (из которых собирается ребристо-кольцевой купол).
Решаемая техническая задача – повышение несущей способности элементов по продольной нагрузке и упрощение изготовления их торцовых участков.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности формирования арочных элементов каркаса, в том числе и купольных конструкций (с получением высокой сопротивляемости продольной нагрузке). Кроме того, обеспечивается упрощение изготовления торцовых участков деревянных элементов.
Для решения поставленной задачи деревянный элемент, выполненный с возможностью соединения с соседними под углом больше 90°, но меньше 180°, при этом его торцовые части выполнены в виде выступов и соответствующих им впадин, толщиной равной половине толщины деревянного элемента, с возможностью наложения выступов на впадины заподлицо с их боковыми плоскостями, и в плотном контакте торцов выступов и стенок впадин, при этом в выступах выполнены сквозные отверстия, перпендикулярные боковым плоскостям деревянного элемента, в которых размещены нагели, отличается тем, что деревянному элементу в плане придана форма равнобедренной трапеции, острые углы которой закруглены, при этом угол наклона боковых сторон трапеции к ее узкому основанию равен углу соединения элемента с соседними, а угол наклона к торцу своего элемента, стенки впадины, контактирующей с торцом выступа соседнего элемента, равен такому же углу, причем вторая стенка впадины параллельна обращенному к ней продольному торцу элемента, кроме того, сквозные отверстия для нагелей и нагели выполнены цилиндрическими, и попарно размещены на торцовых частях элемента и разнесены поперек него, при этом деревянный элемент выполнен как дощато-клееный.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, повышение несущей способности элементов по продольной нагрузке и упрощение изготовления их торцовых участков.
На фиг.1 изображен деревянный элемент, вид сбоку; на фиг.2 изображен вид сверху деревянного элемента, на фиг.3 изображен горизонтальный разрез деревянного элемента, на фиг.4 изображены деревянные элементы в процессе сборки узла.
На чертежах показаны торцовые части 1, выступы 2, впадины 3, боковые плоскости 4, деревянный элемент 5, торцы 6 выступов 2, стенки 7 и 8 впадин 3, сквозные отверстия 9, нагели 10, продольные торцы 11 деревянного элемента 5, соседние деревянные элементы 12.
Деревянный элемент 5, выполнен с возможностью соединения с соседними элементами 5 под углом больше 90°, но меньше 180°, при этом его торцовые части 1 выполнены в виде выступов 2 и соответствующих им впадин 3, толщиной равной половине толщины деревянного элемента 5, с возможностью наложения выступов 2 на впадины 3 заподлицо с их боковыми плоскостями 4 и в плотном контакте торцов 6 выступов 2 и стенок 7 и 8 впадин 3, при этом в выступах 2 выполнены сквозные отверстия 9, перпендикулярные боковым плоскостям 4 деревянного элемента 5.
В этих отверстиях 9 размещены нагели 10.
Деревянному элементу 5 в плане придана форма равнобедренной трапеции, острые углы которой закруглены, при этом угол наклона боковых сторон трапеции (составляющих торцы 6 выступов 2) к ее узкому основанию равен углу соединения элемента 5 с соседними деревянными элементами 12. Угол наклона стенки 7 впадины 3, контактирующей с торцом 6 выступа соседнего элемента 12, к торцу своего элемента равен такому же углу.
Причем вторая стенка 8 впадины 3 параллельна обращенному к ней продольному торцу 11 элемента 5. Кроме того, сквозные отверстия 9 для нагелей и нагели 10 выполнены цилиндрическими, и попарно размещены на торцовых частях 1 элемента 5 и разнесены поперек него. Кроме того, деревянные элементы выполнены как дощато-клееные.
Деревянные элементы 5 изготавливают склеиванием в заводских условиях на стендах известной конструкции, обеспечивающих заданную фиксацию ее элементов и их соответствующее сжатие на время отвердения клея. Предварительно из обструганных досок одинаковой толщины изготавливают заготовки, один торец каждой из которых выполнен, с образованием выступа 2, а второй торец выполнен, с соответствующей выступу впадиной 3 (с учетом заданного угла соединения элементов друг с другом - большего 90°, но меньшего 180°).
Далее осуществляют склеивание заготовок по одной боковой плоскости так, чтобы после склеивания на каждом торце элемента 5 были и выступ 2 и впадина 3. В результате деревянный элемент 5 в плане приобретает форму равнобедренной трапеции, острые углы которой закруглены. Далее сверлят цилиндрические сквозные отверстия 9 для нагелей и изготавливают нагели 10. Их попарно размещают на торцовых частях 1 элемента 5, так, чтобы они были разнесены поперек него.
Для изготовления деревянного элемента 5 используют древесину не ниже 2-го сорта хвойных пород (за исключением лиственницы) по ГОСТ 8486-86 с размерами по ГОСТ 24454-80 с соответствующими расчетными характеристиками по СНиП П-25-80. Количественные параметры дефектов формы и обработки деталей (покоробленность, отклонение от параллельности пластей и кромок, обзол) не должны превышать допускаемых для пиломатериалов 2-го сорта. Сквозные трещины, выходящие на торец, не допускаются. Сучки загнившие, гнилые и табачные, а также несросшиеся, расположенные на кромках, не допускаются.
Доски склеивают по длине с помощью зубчатых соединений по ГОСТ 19414-90. Показатели предела прочности на изгиб зубчатых соединений должны быть не ниже:
при погружении кромки (порядка 33 МПа и не ниже 24 МПа);
при погружении пласти (порядка 37,5 МПа и не ниже 27 МПа).
Клеевые соединения досок-заготовок следует выполнять на синтетических клеях, соответствующих требованиям СНиП П-25-80. При этом клеевые соединения должны удовлетворять следующим требованиям:
влажность древесины деталей до обработки защитными составами должна быть (12±3)%;
толщина и ширина склеиваемых досок должна отклоняться от номинальной не более ±1 мм;
толщина клеевых прослоек в элементах конструкций должна быть не более 0,5 мм. Допускаются участки толщиной до 1 мм, если их длина не превышает 100 мм, а расстояние между ними - не менее десятикратной длины этих прослоек; непроклееные участки не допускаются.
Деревянные арки (ребра купола) собирают, вводя выступ 2 торцовой части 1 деревянного элемента 5 во впадину 3 соседнего деревянного элемента 12. При этом их боковые плоскости 4 оказываются заподлицо друг с другом, и в плотном контакте торцов 6 выступов 2 и стенок 7 и 8 впадин 3, причем сквозные отверстия 9, сопряженных выступов соседних элементов 5 и 8 оказываются соосными. Далее в них вводят нагели 10. Далее операции по соединению с другими соседними элементами полностью повторяются.
В результате обеспечивается надежное замковое соединение всех деревянных элементов арки (ребра купола) в единую конструкцию, где все детали точно позиционированы друг относительно друга и надежно скреплены. При этом, исключено перемещение деталей относительно друг друга, что облегчает работу и трудоемкость при сборке. За счет большей протяженности торцовой сопрягаемой поверхности и высокой точности изготовления, осевые усилия, воспринимаемые элементами 5, распределяются по всей этой поверхности. За счет самотормозящей (самозаклинивающейся конструкции замкового соединения отпадает необходимость дополнительной фиксации элементов в процессе сборки.