Соединение на вклеенных кольцевых шпонках

Соединения, описанные в подразд. 4.3, обладают существенными недостатками: повышенной трудоемкостью изготовления, связанной с точной подгонкой размеров кольца с фрезерованной бороздкой и установкой кольца в положение с перпендикулярным разрезом кольца по отношению к направлению силы сдвига; повышенными начальными и последующими деформациями; опасностью коррозии тонкого металлического кольца в процессе эксплуатации конструкции и др.

Все эти недостатки устраняются при применении клеекольцевых шпонок (ККШ). Суть соединения на ККШ заключается в том, что кольцевая бороздка делается несколько увеличенных размеров (по отношению к кольцевой шпонке) для свободной укладки шпонки в гнездо, но перед установкой кольцевой металлической шпонки гнездо заполняется клеевой композицией (например клеем ФР-12 или ЭПЦ), которая после отверждения позволяет шпонке сразу включаться в работу, минуя процесс первоначального обжатия и обмятия. Соединение шпонки и древесины получается монолитным с повышенной несущей способностью. Результаты исследований такого соединения представлены в [10].

Конструкции узлов и регламентируемые параметры соединений на ККШ аналогичны таковым для соединений на гладких кольцевых шпонках (см., например, на рис. 4.3).

Исследования [Ю] показали повышенную несущую способность и меньшую деформативность соединений на ККШ по сравнению с аналогичными на гладких кольцевых шпонках.

Несущую способность одной вклеенной кольцевой шпонки при передаче ею усилия вдоль волокон можно определить по формуле.

где размерность D_m и Ь_т в см.

Для сравнения, несущая способность гладкой кольцевой шпонки, представленная в приложении, табл. 1811, может быть подсчитана по формуле.

т.е. наличие клеевой массы в гнезде шпонки приводит к увеличению несущей способности примерно на 40%.

Если усилия передаются шпонкой под углом, а к волокнам древесины, то величину [Г_ш], подсчитанную по формуле (4.1), необходимо умножить на коэффициент К_а, значения которого принимаются по табл. 4.1.

Таблица 4.1

Значения коэффициента К_а

Исследования [10] показали практическую целесообразность использования вклеенных кольцевых шпонок в узловых соединениях ферм, рам, арок и других несущих деревянных конструкциях.

Рис. 45. Соединение растянутого стыка на вклеенных кольцевых.

шпонках (ККШ) Пример № 3.

Рассчитать стык растянутого нижнего пояса фермы, выполненного с применением вклеенных кольцевых шпонок. Для изготовления стыка приняты кольцевые шпонки диаметром D_m =110 мм и высотой Ь_т = 30 мм. Перед тем как вставить шпонку в гнездо соответствующих размеров, оно заполняется эпоксидным клеем. После окончательной сборки соединяемые элементы стягиваются болтами диаметром d = 16 мм. Таким образом, получаем соединение на вклеенных кольцевых металлических шпонках. Общий вид соединения и необходимые размеры стыка представлены на рис. 4.6. Соединяемые элементы выполнены из древесины сосны первого сорта.

Рис. 4.6. Стык растянутого элемента на вклеенных кольцевых.

шпонках Усилие N = 100 кН шпонками передастся вдоль волокон древесины соединяемых элементов. Несущая способность шпонки в этом случае подсчитывается по формуле.

С каждой стороны стыка установлено 4 шпонки. Следовательно, все шпонки могут выдержать усилие.

Шпонки ослабляют соединяемые элементы. Площадь нетто ослабленного сечения элемента равна:

Проверку прочности ослабленного сечения производим по формуле

где /?_р — расчетное сопротивление древесины сосны первого сорта (й_р = 10 мПа).

Проверяемый стык отвечает требованиям прочности.