В сопряжениях на шпонках всех видов обязательна постановка стяжных болтов, рассчитываемых на распор от шпонок или назначаемых.
Деревянные призматические шпонки применяются для сплачивания брусьев составных балок. Деревянные призматические шпонки могут быть двух типов: поперечные (натяжные), волокна которых перпендикулярны к направлению сдвигающей силы, и продольные, волокна которых параллельны или близки к направлению сдвигающей силы.
Поперечные шпонки изготовляются из воздушно-сухого дуба с влажностью не более 15% и других твердых пород. Продольные шпонки могут осуществляться кроме того из воздушносухой сосны (с той же предельной влажностью).
Поперечные шпонки должны ставиться с плотной заклинкой в собранную и стянутую болтами конструкцию; при таком способе выполнения балок количество последовательно работающих шпонок не ограничивается. К применению рекомендуются поперечные натяжные шпонки из парных клиньев со скосом 1/6 - 1/10 .
Деревянные продольные шпонки рекомендуется делать наклонными с обрезкой торцов под прямым углом к направлению волокон шпонки (рис. 1). При определении допускаемого напряжения смятия влияние угла наклона шпонок может не учитываться. Применение прямых (не наклонных) продольных шпонок целесообразно лишь при работе шпонок на знакопеременные усилия, а также в виде „колодок" при сплачивании элементов с зазором.
При эксплоатации конструкций необходимы периодическая подтяжка болтов и подклинка поперечных шпонок, что должно быть предусмотрено при проектировании.
88. Отношение длины поперечной или продольной шпонки к глубине врезки (рис. 0, 1) должно быть:
lш / hвр >5
Наибольшая допустимая глубина врезки шпонки в брусья — 1/6 h, наименьшая.
90. Распор, вызываемый одной поперечной или продольной шпонкой, определяется по формуле:
вр Qш = Тш • hвр / l ш
где Тш — сдвигающее усилие, приходящееся на одну шпонку.
Распор шпонок должен быть воспринят болтами, стягивающими сплачиваемые брусья. При сплачивании элементов без зазоров болты ставятся в середине расстояний между шпонками и на концах брусьев.
При сплачивании элементов на колодках принимается около 1/2 высоты сечения элементов. Размеры колодок принимаются в зависимости от назначения конструкции.
Дубовые цилиндрические шпонки могут применяться только для сплачивания брусчатых составных элементов при усилении конструкций. Сопряжения на цилиндрических шпонках являются маломощными и в то же время дают значительный распор (погашаемый болтами).
В целях более плотной пригонки цилиндрических шпонок гнезда для них следует просверливать в собранной и стянутой болтами конструкции, причем диаметр шпонки должен превышать диаметр гнезда приблизительно на 0,5 мм.
Расчет шпонок производится на скалывание их поперек волокон.
Распор одной дубовой цилиндрической шпонки определяется по формуле:
Qш = Тш / 2
Расстояние s между шпонками должно быть не менее 3 dш (рис.5)
Болты ставятся по середине расстояний между шпонками и на концах сплачиваемых элементов.
Металлические призматические прямоугольные шпонки, приклепанные или приваренные к металлическим накладкам, могут применяться в растянутых сопряжениях брусчатых элементов при условии высокой точности пригонки шпонок к гнездам.
Высота шпонки (глубина врезки) определяется по расчету на смятие, вдоль волокон древесины гнезда. Расстояние между шпонками определяется из расчета сопрягаемых брусьев на скалывание.
При определении расчетной площади нетто бруса следует учитывать суммарное ослабление бруса как шпонками, так и болтами.
Размеры поперечного сечения металлических накладок определяются по расчету их на растяжение в ослабленном сечении и на смятие под заклепками; толщина накладок должна быть не менее 6 мм. В случае применения узких накладок, а также при большом расстоянии между заклепками, соединяющими накладку со шпонками, шпонки должны быть проверены на изгиб. Диаметр заклепок определяется по расчету их на срез и на смятие.
Глубина врезки шпонки в брус должна быть не более 1/6 h (рис. 6).
При постановке по одну сторону стыка более двух последовательно работающих шпонок допускаемое усилие на сопряжение снижается умножением на коэффициент: при трех шпонках — 0,9; четырех —0,8.
Постановка по одну сторону стыка более четырех шпонок не допускается.
Распор от шпонки определяется по формуле:
где δ — толщина накладки;
s — расстояние от рабочей грани шпонки до оси болта.
Болты, воспринимающие распор, ставятся около каждой шпонки с внешней ее стороны (по отношению к стыку) и обязательно на концах накладок.
Дисковые шпонки могут быть чугунными (тарельчатой формы) или деревянными (из сухого дуба). Чугунные тарельчатые шпонки могут применяться с металлическими накладками в растянутых стыках брусчатых элементов при усилении конструкций. Деревянные дисковые шпонки ввиду их малой мощности и значительного ослабления сопрягаемых элементов к применению не рекомендуются.
Сопряжения на чугунных дисковых шпонках с металлическими накладками рассчитываются на смятие гнезда шпонкой, на срез болтов между шпонкой и накладкой и на растяжение и смятие накладок.
Продольное расстояние между дисковыми шпонками определяется из расчета на скалывание сопрягаемых элементов на участке между шпонками.
99.Отношение диаметра дисковой шпонки к глубине врезки должно быть:
dш / hвр > 6.
Глубина врезки шпонки в брус должна быть не более — h (рис. 7).
За расчетную длину плоскости скалывания принимается расстояние s между шпонками в свету (по линии центров шпонок); за расчетную ширину плоскости скалывания
b1 = dш.
Расстоянием между шпонками в свету должно быть не менее dш.
При постановке по одну сторону стыка более двух стопок шпонок допускаемое усилие на сопряжение снижается умножением на коэфициент: при трех стопках шпонок —0,9; четырех — 0,8.
Постановка по одну сторону стыка более четырех стопок шпонок не допускается.
Распор от дисковой шпонки определяется по формуле:
Болты, воспринимающие распор, ставятся в центре каждой стопки шпонок.
Применение гладких кольцевых шпонок допускается только в сборных конструкциях заводского механизированного изготовления из воздушно-сухого высококачественного лесоматериала.
Допускаемое усилие на разрезную гладкую кольцевую шпонку при числе стопок не более трех определяется по формуле:
Tкш = bкш • d0 • ( δ см)
где bкш — ширина кольца;
d0 — внутренний диаметр его.
В растянутых стыках, а также в узловых одностопочных примыканиях растянутых элементов под углами: для сосны 0—20° и для дуба 0—27,5° допускаемое напряжение смятия независимо от угла принимается по табл. 1.
| Вид соединения | Воздушно-сухая сосна в кг/см2 | Воздушно-сухой, дуб в кг/см2 |
| Узловые примыкания и двустопочныё стыки | 64 | 88 |
| Трехстопочные стыки | 56 | 77 |
| Одностопочные стыки | 48 | 66 |
При определении допускаемых усилий на кольцевые шпонки можно пользоваться графиком (рис. 8), составленным для воздушно-сухой сосны по основным допускаемым напряжениям (прямолинейные участки в верхней части кривых соответствуют растянутым двустопочным стыкам и узловым примыканиям).
Допускаемые усилия [Tкш]на 1 кольцевую шпонку в сопряжениях из воздушно-сухой сосны (прямолинейные участки соответствуют растянутым двустопочным стыкам и узловым примыканиям).
Ширина кольцевой шпонки bкш должна быть не более 0,2d0 и не менее 2 см.
Кольцевая шпонка изготовляется с прямым разрезом, зазор в котором принимается равным 0,1 d0
Кольцевые шпонки вводятся в обе соединяемые доски на одинаковую глубину. В центре каждой стопки колец ставится стяжной болт.
Нормальный сортамент гладких кольцевых шпонок, стяжных болтов и шайб к ним приведен в табл. 13.
Разрез кольца располагается на диаметре, перпендикулярном к направлению усилия, передаваемого этим кольцом.
В одной и той же конструкции все кольца одного диаметра должны иметь одинаковую ширину. Рис. 9.
Расстояние s1от центра кольца до торца доски (рис. 9) должно быть не менее: в растянутых элементах — l,5d0; в сжатых — do.
Расстояние s2 между центрами соседних колец вдоль доски как в сжатых, так и в растянутых элементах должно быть не менее 2d0.
Расстояние s от торца до центра ближайшего кольца при косом обрезе должно быть не менее: в растянутых элементах — d0; в сжатых — 0,5 do.
Ширина доски должна быть не менее d0 + 4 см, толщина доски - не менее bкш + 3 см не менее 6 см.
Стыки растянутых элементов конструируются, как правило, с двухстопочными соединениями как наиболее надежными в работе. Ставить в стыке более трех стопок шпонок не рекомендуется.
Одностопочные стыки должны иметь на концах наружных накладок по два дополнительных болта. Работа этих болтов при расчете стыка не учитывается. Толщина накладок и прокладок в стыках должна быть, как правило, равна толщине основных досок.
Сопряжения на зубчато-кольцевых шпонках осуществляются непосредственным вдавливанием шпонки в древесину соединяемых элементов.
В сопряжениях на зубчато-кольцевых шпонках обязательна постановка стяжных болтов, располагаемых в центре шпонок.
Болты являются рабочими связями, обеспечивающими начальное плотное смыкание сопрягаемых элементов и воспринимающими распор шпонок. Болты должны ставиться плотно в отверстия, отвечающие их диаметру.
Размеры болтов и шайб, приведенные в таблице для данного диаметра шпонки, не могут быть уменьшены при неполном использовании допускаемых усилий на шпонки.
В каждой рабочей части растянутых стыков следует ставить не менее двух стопок шпонок.
Толщина накладок и прокладок в стыках должна быть, как правило, не менее толщины основных элементов (досок).
При проверке напряжений в элементах учитывается ослабленние как шпонкой, так и болтом. Ослабление болтом учитывается в пределах неослабленной шпонками толщины сечения, причем глубина ослабления элемента одной шпонкой принимается равной 1,3 см.
