Стыковое соединение деревянных конструкций с применением вклеенных и клеевинтовых стержней с метрической резьбой
Изобретение относится к области строительства, в частности к стыковым соединениям клееных деревянных конструкций. Технический результат – повышение прочности соединения. Стыковое соединение включает: наклонно вклеенные в древесину или ввинченные с пропиткой отверстия клеем стальные стержни с метрической резьбой, металлические накладки с овальными отверстиями для стержней и жестко закрепленными упорами из косынок и фланцем. Стержни взаимодействуют с упорами посредством устанавливаемых на стержнях шайб, которые притягиваются гайками. Зазор между торцами элементов замоноличивается полимербетоном. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемое стыковое соединение деревянных конструкций относится к строительству и предназначено для соединения элементов строительных конструкций типа балок, ферм, арок, рам и других.
Известно стыковое соединение клееных деревянных конструкций, включающее пластины с закрепленными к ним наклонными анкерными штырями, вклеенными в древесину балок, диафрагмы треугольного очертания и жестко прикрепленные к ним и к пластинам наклонные поперечные планки. В зазор между планками установлены прокладки, которые после стягивания стыкового соединения болтами жестко скрепляют с планками. Поверх пластин размещены и жестко прикреплены к ним ромбовидные стальные накладки. Планка наклонена под углом 45 градусов к плоскостям клеевых швов [Авторское свидетельство СССР №1105586 кл. Е04В 1/38, 1984 - прототип].
Недостатком известного соединения является сложность конструкции и монтажа, связанная с необходимостью жесткого крепления наклонно расположенных анкерных штырей к пластине с закрепленными к ней диафрагмой, наклонной и вертикальной планками, перед тем как штыри заводится в отверстия в балке, предварительно заполненные клеем. Данная технология устройства стыкового соединения не позволяет визуально контролировать равномерность распределения клея по длине отверстий в балке и усложняет его сборку из-за высокой требуемой точности соблюдения соосности анкерных штырей, жестко закрепленных к пластине, и отверстий в древесине.
Наиболее близким к предлагаемому стыковому соединению по совокупности признаков является соединение клееных деревянных конструкций, включающее накладки с фланцами, выполненными в виде упоров со стяжными болтами, штыри, жестко закрепленные концами в отверстиях накладок и вклеенные в древесину на противоположных боковых гранях балок [Авторское свидетельство СССР №857379 кл. Е04В 1/38,1981 - прототип].
Недостатком данного стыкового соединения является сложность монтажа из-за необходимости обеспечения соосности штырей, жестко закрепленных под углом в накладках и отверстий просверленных в деревянных элементах, невозможность визуального контроля качества вклеивания штырей из-за того, что места вклеивания закрываются накладками, а также неудовлетворительная работа соединения на сдвиг.
Техническая задача заключается в упрощении технологии монтажа, повышение прочности и эксплуатационной надежности стыкового соединения.
Решение технической задачи достигается тем, что стыковое соединение клееных деревянных конструкций или конструкций из бруса многослойного клееного из шпона (LVL), включающее клеевинтовые или вклеенные стальные стержни с метрической резьбой и стальные накладки с упорами из косынок, снабжено шайбами и гайками, скрепляющими между собой накладки и стержни, устанавливаемые в противоположные боковые грани деревянных элементов, в накладках предусмотрены овальные отверстия, через которые они заводятся на выступающие из деревянных элементов концы стержней, косынки жестко закреплены к накладкам симметрично относительно овальных отверстий и выполнены в виде упоров со срезанными углами по нормали к продольной оси стержней, шайбы прижимаются к упорам при помощи закручивания гаек на стержнях, при этом в стыке предусмотрен зазор, заполняемый полимербетоном, в зазор может быть установлен металлический промежуточный элемент, состоящий из прокладки, которая заводится в пазы на торцах деревянных элементов, и двух фланцев, жестко закрепленных к прокладке, после стягивания стыка прокладка крепится к древесине болтами.
На фиг. 1 изображено предлагаемое стыковое соединение; фиг. 2 - соединение с дополнительным промежуточным элементом; на фиг. 3 - вид А-А, на фиг. 4 - вид Б-Б.
Стыковое соединение элементов 1 деревянных конструкций, состоит из наклонно вклеенных или ввинченных в отверстия, пропитанные клеем, стальных стержней с метрической резьбой 2, металлических накладок 3 с упорами из косынок 5, овальными отверстиями 4 и фланцем 9. Стержни 2 взаимодействуют с упорами посредством устанавливаемых на стержнях шайб 6, которые притягиваются к упорам гайками 7. Зазор 8 между торцами элементов замоноличивается полимербетоном или в него устанавливается промежуточный элемент 10, состоящий из прокладки 11 с жестко закрепленными к ней фланцами 12, которые заводятся в пазы 13 на торцевых поверхностях деревянных элементов и крепятся к ним болтами 14.
Монтаж стыкового соединения выполняется следующим образом.
В деревянных элементах 1 сверлятся глухие отверстия под углом к волокнам древесины, вклеиваются стержни с метрической резьбой 2, при этом отверстия должны быть на 1-2 мм больше диаметра резьбы. Стержни 2 могут ввинчиваться в отверстия в деревянных элементах, для этого диаметр отверстий должен быть на 2 мм меньше диаметра резьбы стержней, а стенки отверстий перед завинчиванием пропитываются клеем. Два стыкуемых элемента конструкции устанавливаются в проектное положение, соответствующее составной конструкции и объединяются между собой с помощью накладки 3 с упорами из косынок 5, которая заводится на выступающие концы стержней 2 через овальные отверстия 4. На стержни устанавливают шайбы 6 и прижимают их к упорам 5 закручиванием гаек 7. Для того, чтобы установить накладку 3 на другой (нижней) стороне стыкового соединения, его переворачивают. После стягивания соединения с помощью гаек 7 между элементами должен оставаться зазор 8, достаточный для замоноличивания полимербетоном, для этого на накладках со стороны стыка имеется фланец 9, в который торцевой поверхностью упираются в деревянные элементы при затягивании гаек 7, что позволяет исключить начальные «рыхлые» деформации в стыке. После стягивания стыка зазор 8 замоноличивается полимербетоном.
Для установки промежуточного элемента 10 в зазор 8, прокладку 11 заводят в паз 13 на торцевой поверхности одного из элементов до упора во фланцы 12, при этом контролируется их симметричное расположение относительно нейтральной оси деревянных элементов. Противоположный деревянный элемент Затем аналогичным образом заводят. После стягивания стыка закручиванием гаек 7 на стержнях 2, промежуточный элемент 10 крепится к деревянным элементам с помощью болтов 14 через отверстия в древесине и прокладке 11.
Конструкция стыкового соединения работает следующим образом.
Металлические накладки 3 с овальными отверстиями 4, упорами из косынок 5, фланцем 9, скрепляющие между собой стержни 2 на противоположных гранях деревянных элементов 1 с помощью шайб 6 и гаек 7, воспринимают растягивающие усилия от изгибающего момента. Сжимающие усилия от изгибающего момента и продольной силы воспринимаются торцевой поверхностью деревянных элементов, для этого зазор 8 в стыке замоноличивается полимербетоном. При необходимости воспринять поперечную (сдвигающую) силу, в зазор 8 устанавливают промежуточный элемент 10 с прокладкой 11 и фланцами 12, которые воспринимают и центрируют сжимающие усилия от изгибающего момента и продольной силы. Передача поперечной силы в стыке на деревянный элемент осуществляется за счет прокладки 11, установленной в пазы 13 и закрепленной к древесине болтами 14.
Предлагаемое конструкционное решение стыка является сборно-разборным и позволяет упростить монтаж зданий и сооружений, возводимых из клееных деревянных конструкций и клееных конструкций из шпона (LVL). Применение в стыке стержней с метрической резьбой повышенного класса прочности ввинчиваемых в отверстие пропитанное клеем повышает прочность соединения без увеличения металлоемкости, а использование нержавеющей стали и размещение металлических деталей стыка внутри габаритов сечения деревянных элементов, повышают коррозионностойкость, огнестойкость и общую эксплуатационную надежность конструкций.
1. Стыковое соединение элементов клееных деревянных конструкций, включающее металлические накладки с жестко закрепленными к ним, в местах овальных отверстий, упорами из косынок, скрепляющими между собой стержни, наклонно вклеенные в древесину на противоположных боковых гранях деревянных элементов в отверстия, на 1-2 мм большие диаметра стержней, отличающееся тем, что с целью упрощения монтажа и повышения прочности в соединении применяются стержни с метрической резьбой повышенного класса прочности, а накладки крепятся к ним шайбами и гайками, при помощи которых соединение стягивается, при этом из-за наличия фланца на накладках со стороны стыка между элементами остается зазор, достаточный для замоноличивания полимербетоном.
2. Стыковое соединение по п. 1, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, огнестойкости и технологичности производства деревянных конструкций для анкеровки используются клеевинтовые стержни с метрической резьбой, которые вкручиваются в отверстия в древесине, на 2 мм меньшие диаметра стержней, пропитанные клеем, а в зазор устанавливается промежуточный элемент, состоящий из прокладки и жестко закрепленных к ней двух фланцев, прокладка заводится в пазы на торцах деревянных элементов и после стягивания соединения крепится к ним болтами.
3. Стыковое соединение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что деревянные элементы выполнены из бруса многослойного клееного из шпона (LVL).
