соединениЯ деревянных элементов
на стальных витых стержнях, забитых
скоростными способами[1]
, ,
ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»,
г. Оренбург
В настоящее время на кафедре строительных конструкций ФГБОУ ВПО ОГУ ведется исследование соединений деревянных элементов на стальных витых крестообразных стержнях (рис. 1) [1].
Рис. 1. Стальной витой крестообразный стержень
Предложенный соединительный элемент в сравнении с отечественными и зарубежными аналогами имеет такие преимущества как:
– высокая несущая способность при работе, как на изгиб, так и на выдергивание;
– возможность забивки стержней как вдоль, поперек, так и под углом к волокнам древесины;
– возможность применения механического, пневматического, гидравлического и огнестрельного способов забивки;
– отпадает необходимость предварительного высверливания отверстий и постановки стяжных болтов при соединении деревянных конструкций на накладках;
– забивка в древесину без предварительного высверливания отверстий исключает рыхлые (нерабочие) деформации, что способствует повышению несущей способности и жесткости узлов.
Соединительный элемент представляет из себя стальной витой стержень крестообразного поперечного сечения диаметров от 8 до 22 мм. Такой диапазон диаметром принят из условия конструирования узловых соединений деревянных элементов строительных конструкций, а также мощности применяемого порохового, пневматического и электрического инструмента. С одной стороны у стержня предусмотрена "ножевая" коническая заточка, с другой стороны, при необходимости, фиксирующая головка. Угол конической заточки по результатам пробных принят 25…300, что обеспечило формирование достаточно плотного гнезда с ровными стенками в отличии от других проверенных способов заточки (двухступенчатая, коническая ножевая под углом Шага навивки и толщины ребер витого крестообразного стержня были определены путем проведения пробных забивок и равны 20d и 2 мм соответственно [3]. Данный шаг и толщина ребер позволяет внедрять стержень в древесину скоростными способами, например, огнестрельным или пневматическим и электрическим инструментом, что обеспечивает существенное сокращение трудоемкости работ. Применение огнестрельного способа требует лишь разового изготовления специальной насадки к серийному строительному монтажному пистолету типа ПЦ 84 [4] (рис. 2).
Строительно-монтажные пистолеты типа ПЦ 84, обладают неоспоримыми преимуществами в сравнении с другими инструментами, применяемыми в аналогичных случаях: широкая маневренность, отсутствие потребности в посторонней энергии (сжатый воздух или электроэнергия), что позволяет уменьшить трудоемкость изготовления узлов или стыков и, как следствие, общую стоимость возводимых конструкций. Использование монтажных пистолетов позволяет изготовить и смонтировать строительные конструкций в кратчайшие сроки, например, при ремонтных и восстановительных работах.
Рис. 2. Пистолет монтажный поршневой ПЦ 84,
насадка, винтовые стержни
По результатам проведенных экспериментов автором получено, что витые стержни способны воспринимать не только изгибные нагрузки, но и воспринимать высокие выдергивающих усилий за счет работы древесины на смятие под ребрами креста [2].
Универсальность соединений на винтовых крестообразных стержнях заключается в сочетании высокой несущей способности стержней на изгиб и на выдергивание. Это предопределило широкий круг узловых соединений, в которых может быть использован предложенный элемент (рис. 3).
Рис. 3. Примеры применения витых стержней в узловых соединениях
деревянных конструкций:
а – стык нижнего пояса фермы 1 на накладках 2; б – стропил или верхних
поясов арок 3 в коньке; в – подвеска к нижнему поясу балки 4 технологического оборудования 5; г ‑ крепление прогонов 6 к несущей конструкции 7;
д – крепление раскосов 8 к нижнему поясу фермы 9
Техническим результатом, полученным от использования винтовых стальных стержней, является повышение несущей способности, жесткости, устойчивости к знакопеременным нагрузкам соединения, а также снижение трудоемкости его изготовления.
В сравнении с известными типами связей деревянных конструкций, применение предлагаемых витых стержней крестообразного поперечного сечения позволяет обеспечить сокращение трудоемкости монтажа узловых соединений на 11…21 %; экономию металла до 11…45 %, снижение стоимости соединения в целом на 12…34 %.
Список литературы
1. Патент РФ на изобретение № 000. МПК F16B 13/00. Соединение деревянных элементов строительных конструкций [Текст] / , , // Опубл. 27.04.2009, Бюл. 12. – 6 с.
2. Соединения элементов деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание [Текст] / , , // Известия ВУЗов. Строительство. – 2010. – № 4. – С. 133-137.
3. Применение методов планирования эксперимента при поиске оптимальных параметров винтового стержня, влияющих на усилие его выдергивания из массива древесины [Текст] / , , // Известия ВУЗов. Строительство. – 2011. – № 2. – С. 109-116.
4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Пистолет монтажный поршневой ПЦ 84. г. Тула, 20с.
[1] Финансирование. Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской федерации, соглашение 14.U02.21.0129
