RU1807185C - Multiple joint of rods of wood bearing structures - Google Patents

Abstract

Использование: в соединении стержней дерев нных несущих конструкций, преимущественно пространственных структурных плит, а также решетчатых стержней систем 2 и других плоскостных конструкций, в том числе монтажных соединений массивных дерев нных конструкций. Сущность изобретени : узловое соединение стержней дерев нных несущих конструкций содержит стержневые элементы из досок в виде по сов и раскосов, примыкающие плает ми друг к другу и сход щиес  под различными углам.и в узел, внутри которого расположен стальной сердечник, ст жные болты, шпонки в виде стальной пластины с кольцевыми двухсторонними гофрами и отверстием по центру под болт, установленные между примыкающими плает ми, желоба на пластах по форме гофров и внешние прижимные шайбы под головкой болта и гайкой. Кроме того оно снабжено внутренней шайбой с односторонними кольцевыми гофрами и отверстием по центру под болт, устанавливаемой между дерев нными элементами и сердечником вплотную к шпонке, а шпонка снабжена зубь ми и шипами, расположенными соответственно на впадинах и гребн х со стороны дерев нных элементов. При этом пласти дерев нных стержней в зоне соединени  могут быть выполнены с модификацией древесины. 5 ил..Usage: in the connection of rods of wooden supporting structures, mainly spatial structural plates, as well as lattice rods of systems 2 and other planar structures, including mounting joints of massive wooden structures. SUMMARY OF THE INVENTION: the nodal connection of the rods of wooden supporting structures contains rod elements from boards in the form of strips and braces, adjoining to each other and converging at different angles. And into the assembly inside which there is a steel core, tie bolts, dowels in the form of a steel plate with annular double-sided corrugations and a hole in the center for the bolt, installed between adjacent flats, grooves on the layers in the form of corrugations and external clamping washers under the head of the bolt and nut. In addition, it is equipped with an inner washer with one-sided annular corrugations and a central hole for a bolt mounted between the wooden elements and the core close to the key, and the key is equipped with teeth and spikes located respectively on the hollows and ridges from the side of the wooden elements. In this case, the planks of the wood rods in the joining zone can be made with wood modification. 5 il ..

Description

Изобретение относитс  к области строительства и предназначено дл  соединени  стержней дерев нных несущих конструкций , преимущественно пространственных ст(руктурных плит, а также решетчатых стер- жневых систем и других плоскостных конструкций , в том числе монтажных соединений массивных КДК.The invention relates to the field of construction and is intended for joining rods of wooden supporting structures, mainly spatial joints (guture slabs, as well as lattice rod systems and other planar structures, including mounting joints of massive KDK.

Цель изобретени  - повышение несущей способности и надежности узлового соединени , снижение деформативности стержневых дерев нных несущих конструкций при действии знакопеременных условий .The purpose of the invention is to increase the bearing capacity and reliability of the nodal connection, to reduce the deformability of the core wooden supporting structures under alternating conditions.

Кроме того, особенностью предлагаемого соединени   вл етс  то, что волниста In addition, a feature of the proposed connection is that the wavy

шпонка соедин етс  на пласти с дерев нным элементом посредством водостойкого кле . Далее клеестальную волнистую зубчатую шпонку будет сокращенно называть КСВЗШ.the key is connected to the wood element on the face with a waterproof adhesive. Further, the crestal wavy toothed key will be abbreviated as KSVZSh.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отличаетс  от прототипа тем, что оно снабжено внутренней шайбой с отверстием по центру под болт, установленный вплотную к шпонке за счет поверхности, повтор ющей очертание КСВЗШ с одной стороны. С другой стороны шпонка снабжена шипами и зубь ми, причем шипы расположены на гребне гофров, а зубь  во впадинах с концентрическим расположением последних относительно центра с отверстием под ст жной болт. Дерев нные элементы в зоне постановки КСВЗШ имеют предварительно полученные путем прессовани  и локальной модификации желоба, повтор ющие очертани  гофрированной (волнистой) поверхности шпонок.Thus, the proposed technical solution differs from the prototype in that it is provided with an inner washer with a hole in the center for a bolt mounted close to the key due to the surface repeating the outline of the VSWR on one side. On the other hand, the key is provided with spikes and teeth, moreover, the spikes are located on the crest of the corrugations, and the tooth is located in the hollows with a concentric arrangement of the teeth relative to the center with a hole under the bolt. The wood elements in the setting zone of the KSVZSh are preliminarily obtained by pressing and local modification of the gutter, repeating the outlines of the corrugated (wavy) surface of the keys.

Сравнение за вл емого решени  с другими техническими решени ми в данной и смежных област х показывает, что известно применение металлических пластин снабженных зубь ми и усиленных в зоне приклеивани  стеклотканью (а.с.№ 1028800). Однако пластины имеют гладкий плоский профиль с выштампованными зубь ми, отсутствуют шипы, неэффективно локальное упрочнение.Comparison of the claimed solution with other technical solutions in this and related fields shows that it is known to use metal plates equipped with teeth and reinforced in the gluing area with fiberglass (A.S. 1028800). However, the plates have a smooth flat profile with stamped teeth, there are no spikes, and local hardening is ineffective.

В результате постановки КСВЗШ в предварительно выполненные и усиленные модификацией и прессованием древесины углублени , шпонки работают на сдвиг с равномерным прижимом поперек волокон, передава  усили  с элемента на элемент через зону качественно улучшенной за счет прессовани  и модификации древесины, а осевые усили  с КСВЗШ на элемент передаютс  на прилегающие к шпонке продольные волокна древесины, не перерезанные стальной волнистой шпонкой при запрессовке . Установка КСВЗШ на дерев нные элементы вогнутостью кромок наружу обеспечивает при создании давлени  цельностью волокнистой структуры древесины без разрыва долевых волокон древесины, а сама зона постановки КСВЗШ обладает повышенной формостабильностью.As a result of the KSVZSH setting into the grooves preformed and reinforced by the modification and pressing of wood, the keys work with a uniform pressure across the fibers, transferring force from element to element through a zone of quality improved by pressing and modifying wood, and axial forces from KSVZSH are transmitted to the element on longitudinal wood fibers adjacent to the key, not cut by the steel wave key when pressing in. The installation of KSVZSH on the wooden elements with the concavity of the edges outward provides pressure when the wood fiber structure is intact without breaking the lobar fibers of the wood, and the KSVZSh setting area itself has increased form stability.

На фиг.1 изображено узловое соединение стержней дерев нных несущих конструкций каркаса; на фиг.2 - соединительный элемент типа КСВЗШ; на фиг.З- разрез А-А на фиг.2 с трем  вариантами профил  КСВЗШ и внутренними шайбами; на фиг.4 - дерев нна  деталь с КСВЗШ, вид сбоку; наFigure 1 shows the nodal connection of the rods of the wooden supporting structures of the frame; figure 2 - connecting element type KSVZSh; on Fig.3-section aa in figure 2 with three options profile KSVZSh and internal washers; Fig. 4 is a side view of a wooden part with a KSVZSH; on the

фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4 с внутренней шайбой.5 is a section bB in figure 4 with an inner washer.

Узловое соединение стержней дерев нных несущих конструкций включает стерж5 невые элементы из досок в виде по сов 1 и раскосов 2, с примыкающими пласт ми 3 друг к другу и сход щимис  под различными углами в узел, внутри которого расположен стальной сердечник 4, ст жные болты 5,The nodal connection of the rods of wooden supporting structures includes rod 5 elements made of boards in the form of strips 1 and braces 2, with adjacent plates 3 to each other and converging at different angles into a node inside which there is a steel core 4, tie bolts 5 ,

0 шпонки (КСВЗШ) 6 в виде стальной пластинки с кольцевыми двухсторонними гофрами 7 и отверстием по центру под болт 8, установленные между примыкающими пластами, желоба 9 на пласт х по форме гофров и0 dowels (КСВЗШ) 6 in the form of a steel plate with annular double-sided corrugations 7 and a hole in the center for a bolt 8, installed between adjacent layers, gutters 9 on the plates in the form of corrugations and

5 внешние прижимные шайбы 10 под головкой болта и гайкой. Кроме того оно снабжено внутренней шайбой 11с односторонними кольцевыми гофрами и отверстием по центру под болт, устанавливаемой между5 external clamping washers 10 under the bolt head and nut. In addition, it is equipped with an inner washer 11 with one-sided annular corrugations and a hole in the center for a bolt mounted between

0 дерев нными элементами 1, 2 и сердечником 4 вплотную к шпонке 6, и шпонка в свою очередь снабжена зубь ми 12 и шипами 13, расположенных соответственно на впади- .нах и гребн х шпонки с радиально-осевой0 wood elements 1, 2 and core 4 close to the key 6, and the key, in turn, is equipped with teeth 12 and spikes 13 located respectively on the recesses and on the crests of the key with radial-axial

5 симметрией. При этом пласти дерев нных стержней в зоне 14 соединени , где установлены КСВЗШ, усилены путем локальной модификации древесины и подпрессовки волокон материала без разрушени  послед0 них, образу  желоба, повтор ющие проф- иль КСВЗШ.5 symmetry. In this case, the planks of the wooden rods in the joint zone 14, where the KSVZSH are installed, are reinforced by local modification of the wood and pressing the fibers of the material without destroying the latter, forming a gutter repeating the KSVZSH profile.

Внутренн   шайба 11 выполн етс  из того же материала, что и КСВЗШ. При этом одна сторона, примыкающа  вплотную кThe inner washer 11 is made of the same material as the HSS. In this case, one side adjacent adjacent to

55

шпонке, повтор ет очертание ее поверхности , т.е. имеет концентрические гофры или волны. Причем гребни шайбы попадают во впадины шпонки и, наоборот;впадины шайбы соответствуют гребн м шпонки, чтоkey, repeats the outline of its surface, i.e. has concentric corrugations or waves. Moreover, the washer crests fall into the grooves of the key and vice versa; the hollows of the washer correspond to the crests of the key, which

0 обеспечивает их плотное с.цепление после объединени  в узле с сердечником 4 ст жным болтом 5..0 ensures their tight grip after being combined in a node with a core 4 by a tightening bolt 5 ..

Установка КСВЗШ 11 на концы дерев нных деталей 1 и 2 выполн етс  в следующейInstallation KSVZSh 11 at the ends of the wooden parts 1 and 2 is carried out in the following

5 последовательности. Из предварительно высушенного, отсортированного и остроганного пиломатериала с соответстветству- ющим расчету сечением, выпиливаютс  и торцуютс  определенной Длины заготовки5 sequences. From pre-dried, sorted and planed lumber with the appropriate cross-section calculation, a certain length of the workpiece is sawn and cut

0 дл  по сов и раскосов; в них сверл т отверсти  дл  болтов 5, концы деталей подвергают локальной модификации в зоне 14 (с одной или двух сторон в зависимости от количества КСВЗШ). Модифицирование0 dl of arms and braces; holes for bolts 5 are drilled in them, the ends of the parts are subjected to local modification in zone 14 (on one or two sides, depending on the number of VSWR). Modification

5 осуществл ют известным способом, например , нагнетанием под давлением полимерного состава в поверхностный слой пластей 3 древесины соедин емых элементов. До начала полимеризации выполн етс  желоба в виде углублений путем создани  давлени 5 is carried out in a known manner, for example, by injection of a polymer composition under pressure into the surface layer of the wood layers 3 of the elements to be joined. Prior to polymerization, grooves are formed in the form of recesses by applying pressure

через прессформу, повтор ющую очертание поверхности КСВЗШ. При этом используетс  установка ТВЧ, способствующа  ускоренному отверждению полимерного состава и стабилизации формы с углублением. Процесс модификации древесины и подготовка гнезда дл  КСВЗШ могут быть совмещены в одну операцию. Размеры модифицированного участка должны быть на 15-20 мм больше диаметра КСВЗШ и глубиной 10-15 мм от наружных граней. Высота дерев нных деталей должна быть не менее диаметра шайбы + 20 мм.through a mold repeating the contour of the surface of the KSVZSh. An HDTV unit is used to facilitate accelerated curing of the polymer composition and stabilization of the shape with a recess. The wood modification process and the preparation of the nest for the KSVZSH can be combined in one operation. The dimensions of the modified section should be 15–20 mm larger than the diameter of the KSVZSh and 10–15 mm deep from the outer faces. The height of the wooden parts must be at least the diameter of the washer + 20 mm.

Несуща  способность КСВЗШ можно определить по приближенным формулам: в зависимости от угла о. направлени  вектора внешних усилий по отношению к направлению волокон:The load-bearing capacity of the KSVZSH can be determined by approximate formulas: depending on the angle o. direction of the vector of external forces with respect to the direction of the fibers:

,2dui KfKeKa., 2dui KfKeKa.

(1)(1)

где Та- несуща  способность одного среза , кН;where Ta is the bearing capacity of one cut, kN;

- duj - диаметр шайбы, см;- duj - washer diameter, cm;

Kf - коэффициент, учитывающий кривизну поверхности шайбы,Kf - coefficient taking into account the curvature of the surface of the washer,

(& (&

гаha

здесь п - количество волн в КСВЗШ;here n is the number of waves in the KSVZSh;

f- стрела полуволны, см;f- half-wave arrow, cm;

Ке - коэффициент, учитывающий эксцентриситет;Ke - coefficient taking into account eccentricity;

Ке 1/ 1 + e/dyKe 1/1 + e / dy

(3)(3)

где е - эксцентриситет между внешним усилием и КСВЗШ, см;where e is the eccentricity between the external force and KSVZSh, cm;

К« - коэффициент, учитывающий уголTo "- coefficient taking into account the angle

«.,".,

Ка 1/1+0,33sin3a(4)Ka 1/1 + 0.33sin3a (4)

где а - угол между направлением вектора внешних усилий Т« по отношению к волокнам древесины.where a is the angle between the direction of the vector of external forces T "with respect to the wood fibers.

Проверки на сжатие и срез по металлу выполн етс  в соответствии.с действующими нормами. Проверку болта на изгиб, а также сжатие древесины в гнезде выполн ть не следует.Compression and shear tests for metal are carried out in accordance with current regulations. The bolt for bending, as well as the compression of the wood in the socket should not be checked.

Соединение в сборке работает следующим образом. Например при осевом раст жении (сжатии) усилие с парных элементовThe connection in the assembly works as follows. For example, with axial tension (compression), the force from paired elements

I и 2 передаетс  через боковые внутренние пласти 3 по клеевому шву и зубчатые шипы на шпонки 6. С них на внутреннюю шайбуI and 2 are transmitted through the lateral inner plate 3 along the glue line and gear spikes to the dowels 6. From them to the inner washer

II и далее через ст жной болт 5 на сердечник 4 и на противоположные дерев нные элементы в обратном пор дке (фиг.1).II and then through the fastening bolt 5 to the core 4 and to the opposite wood elements in reverse order (Fig. 1).

В отличие от прототипа-соединени  с волнистыми шайбами Буффо, работающими на трение с неравномерным сжатием древе-г сины в зоне гофров, предлагаема  конструк- 5 ци  снабжена внутренними шайбами, расположенными между сердечником и шпонками, при этом одна сторона шайбы плотно входит в гребни и впадины КСВЗШ, а друга , примыкающа  к сердечнику, пло0 ека . Кроме того шпонка со стороны дерев нных элементов имеет зубь  и шипы, вход щие в зацепление с дерев нными элементами и при знакопеременных усилени х одинаково хорошо работает в любом на5 правлении, обеспечива  дополнительную прочность соединени  на сдвиг и сжатие в зоне КСВЗШ, т.к. .последние расположены на одинаковом рассто нии от центра шпонки с радиально-осевой симметрией.In contrast to the prototype connection with Buffo wavy washers working on friction with uneven compression of the wood in the corrugation zone, the proposed design is equipped with internal washers located between the core and the dowels, while one side of the washer fits snugly into the ridges and KSVZS hollows, and the friend adjacent to the core is flat. In addition, the key from the side of the wooden elements has a tooth and tenons that mesh with the wooden elements and, when alternating with reinforcements, works equally well in any direction, providing additional shear and compression strength of the joint in the zone of KVZSH, since .the latter are located at the same distance from the center of the key with radial-axial symmetry.

0Причем сдвиг и сжатие будет происходить по древесине предварительно упрочненной , т.е. обладающей более высокими прочностными и деформированными характеристиками .0 Moreover, shear and compression will occur on wood previously hardened, i.e. possessing higher strength and deformed characteristics.

5 В результате адгезионной св зи КСВЗШ и соедин емых деталей с их предварительной локальной модификацией и уп- лотнением древесины, постановки вплотную между шпонкой и сердечником5 As a result of the adhesive bond of the KSVZSh and the connected parts with their preliminary local modification and sealing of wood, setting close between the key and the core

0 внутреннем шайбы и ст жного болта, стык работает как единое целое, компенсиру  ослабление соедин емых деталей отверсти ми . При этом, в случае передачи усили  с одного элемента на другой под углом или0 of the inner washer and the bolt, the joint works as a whole, compensating for the weakening of the connected parts by holes. In this case, in the case of the transfer of force from one element to another at an angle or

5 поперек к направлению волокон (например в решетке ферм структурных конструкций и т.д.), прочность и деформативность соединени  уменьшаетс  незначительно по сравнению с работой вдоль волокон, а расчет5 transverse to the direction of the fibers (for example, in the lattice of trusses of structural structures, etc.), the strength and deformability of the joint are slightly reduced compared to working along the fibers, and the calculation

0 мржет производитс  по формулам (1-3).0 creep is produced according to formulas (1-3).

Это также объ сн етс  вли ние локального упрочнени  и модификацией стыка в зоне КСВЗШ, т.к. зубь  и шипы имеют более высокую прочность сцеплени  при работеThis is also explained by the influence of local hardening and by the modification of the joint in the KSVZS zone, since tooth and spikes have higher adhesion during operation

5 на сдвиг за счет вдавливани  в более прочный материал.5 by shear due to indentation into a stronger material.

Claims (1)

Формула изобретени  Узловое соединение стержней дерев н0 ных несущих конструкций, включающее стержневые элементы из досок, примыкающие пласт ми друг к другу, стальной сердечник , ст жные болты с гайками, шпонки в виде стальных пластин с кольцевыми дву5 сторонними гофрами и отверсти ми по центру под болт, установленные между примыкающими пласт ми, желоба на пла- ст х стержней по форме гофра-и внешние прижимные шайбы под головки болтов с гайками, отличающеес  тем, что, с SUMMARY OF THE INVENTION Nodal connection of rods of wooden supporting structures, including rod elements from boards adjoining the plates with each other, a steel core, tie bolts with nuts, dowels in the form of steel plates with annular double-sided corrugations and holes in the center for the bolt installed between adjacent seams, gutters on the strata of the rods in the form of a corrugation and external clamping washers for the heads of bolts with nuts, characterized in that, with целью повышени  прочности, надежности иную к шпонкам с одной стороны, а на другойthe purpose of increasing strength, reliability is different to the dowels on the one hand, and on the other снижени  деформативности при действиистороне шпонки выполнены шипы на гребзнакопеременных нагрузок, оно снабженон х гофр и зубь  во впадинах, при этомto reduce deformability when the side of the dowel is in action, spikes are made on combing alternating loads, it is equipped with corrugations and a tooth in the hollows, while внутренними шайбами с отверсти ми пожелоба на пласт х стержней выполнены сinternal washers with holes of the gutter on the stems of the rods are made with центру под болты, установленными вплот-5 модификацией древесины.the center under the bolts mounted close-5 modification of wood. фиг. iFIG. i 280j}/at280j} / at 88 Фиг.ЗFig.Z фиг.4figure 4