|
|
Призматические шпонки, приспособленные
к продольному сплачиванию брусьев, не могут быть использованы для соединения
элементов д. к. в узлах под различными углами. Для этой цели применяют
круглые центровые шпонки.
Характерным признаком, общим для всех центровых шпонок,
является наличие в центре узла стяжного болта. Болтовое отверстие,
просверленное электросверлилкой при помощи кондукторного шаблона, может быть
использовано для установки шпинделя фрезы при врезке круглых или кольцевых гнезд
в каждом из элементов порознь.
Переход от устаревшего способа врезки призматических гнезд
при помощи поперечной пилы, по карандашной разметке, к фрезерованию
цилиндрических гнезд по центровым болтовым отверстиям, положение которых не
зависит от усушечных деформаций, значительно повышает класс точности
изготовления.
Развитие основных форм центровых шпонок шло по пути
повышения прочности самой шпонки; результатом этого явился переход от
деревянной дисковой шпонки к чугунной тарельчатой
В начале текущего столетия вместо массивных литых
тарельчатых шпонок стали применять легкие разрезные кольцевые шпонки,
выгнутые из тонкой полосовой стали ( 90, в). На кольцевые шпонки меньше
расходуется металла. изготовление их проще и, кроме того, применение их
существенно увеличивает несущую способность соединения, поскольку пружинящий
(незамкнутый) стальной кольцевой обруч превращается из односрезной шпонки в
двусрезную: в отличие от дисковой и тарельчатой шпонок такая кольцевая шпонка
более надежно вовлекает в работу на смятие и скалывание не только внешнее
«окаймление» гнезда, но и внутренний, охватываемый кольцом, «сердечник». Это
увеличение несущей способности достигается при одновременном уменьшении
ослабления поперечного сечения соединяемых элементов. Существенно упрощается
заготовка соединяемых элементов, поскольку фрезерование узкого кольцевого
желобка менее трудоемко, чем выемка цилиндрического гнезда для дисковой или
тарельчатой шпонки. Однако применение гладко- кольцевых шпонок не оправдало
ожиданий строителей: несущая способность соединений на гладкокольцевых
шпонках оказалась в растянутых стыках значительно ниже, чем в сжатых
образцах, с которых в лабораторных условиях снимались расчетные
характеристикй. На практике решающее значение приобретало скалывание
«сердечника». В растянутых элементах оно происходило по схеме одностороннего
скалывания при большой концентрации скалывающих и отдирающих напряжений,
особенно в случаях применения сырой древесины. Недостаток вязкости растянутых
соединений на гладкокольцевых шпонках иногда, даже при небольшой перегрузке,
приводил к хрупкому разрушению вследствие неравномерности включения их в
работу многорядовых и многослойных стыковых и узловых сопряжений.
Неравномерность распределения усилий между параллельно работающими досками
объяснялась не только дефектами, допущенными при изготовлении деталей, но и
неоднородностью древесины: чем больше сучковатость и косослойность одной из
досок, тем больше усушечное укорочение ее и тем большая доля растягивающего
усилия приходилась именно на дефектную доску, обладающую наименьшей несущей
способностью.
Строительная практика требовала дальнейшего
совершенствования узловых соединений элементов д. к. Очередным этапом в
развитии шпоночных соединений явился переход к зубчатокольцевым шпонкам ( 90, г). В отличие от гладкокольцевых шпонок, закладываемых более или менее свободно в заранее
вырезанные кольцевые желобки, зубчатокольцевые шпонки запрессовываются своими
остро отточенными зубчатыми краями в цельную древесину сплачиваемых досок.
Вследствие этого они обеспечивают (как и гвозди) совершенную плотность
соединения. Кроме того, выемки между режущими зубцами зубчатскольцевой шпонки
исключают опасность сплошного скалывания «сердечника»: последний остается
привязанным к «окаймлению» гнезда пучками неперерезанных волокон. Это обеспечивает
большую вязкость работы соединений на зубчатокольцевых шпонках с
использованием несущей способности их по смятию древесины.
Вследствие «дробности» приложения к древесине сминающих
сил и связанному с этим поддерживающему влиянию прилегающих волокон несущая
способность соединений на зубчатокольцевых шпонках вдоль и поперек волокон
практически одинакова (в соединениях на гладкокольцевых шпонках несущая
способность поперек волокон примерно в 2,5 раза меньше, чем вдоль волокон).
Несмотря на большое число вариантов центровых шпонок,
разработанных.за рубежом и в Советском Союзе, даже наиболее совершенные из
них уже не удовлетворяют конструктивным и производственным требованиям
современного строительства. Соединения на гладкокольцевых шпонках 'недостаточно
надежны в эксплуатации. Надежные в эксплуатации соединения на
зубчатокольцевых шпонках слишком трудоемки в сборке, производимой на
постройке: больших затрат труда и времени требуют запрессовка шпонок
специальными домкратами и замена вре менных стяжных болтов постоянными.
Все разновидности центровых шпоночных соединений
предусматривают, как правило, многослойную компоновку узлов из 5—7 и более
досок (см. на 92 уст^евший вариант). Для то- го чтобы избежать при этом
опасных напряжений изгиба досок решетки «в плоскости, перпендикулярной
плоскости фермы, и ослабить распирающее действие поясных досок, подверженных
кручению подобно колодкам в распорных соединениях шпоночного типа, —
приходится применять сравнительно тонкие, широ кие доски. Это создает дополнительные
трудности при отборе лесоматериалов, поскольку даже небольшие сучки,
безопасные в брусьях, могут оказаться катастрофически опасными на кромках
досок.
Кроме того, многослойная компоновка узлов сквозных д. к.
на шпонках неприемлема теперь также и потому, что шпоночные соединения не
допускают предварительной сборки укрупненных транспортабельных (линейных)
блоков; многослойные раскосы, стойки и панели поясов ферм приходится на
стройке набирать из отдельных досок, прокладок, болтов, шпонок, гвоздей и прочих
мелких деталей, поскольку при сборке узлов ферм надо послойно раздвигать
доски для закладки между ними шпанок.
Современные требования сборного крупноблочного
строительства привели в итоге развития центровых шпонок к новому типу
соединений — на когтевых шайбах, сохраняющему преимущества зубчатокольцевых
шпонок, но лишенному основных их недостат ков.
|