Клееные деревянные рамы. Решение карнизных узлов.

Рама работает как изгибаемый элемент, самый большой момент в карнизном узле(соединение стойки с ригелем) + растягивающие напряжения.

В клеефанерных рамах карнизный узел усиливается дополнительно ребрами жесткости. В клеедощатых рамах весь этот узел выполняется из досок малой толщины, а в особо напряженных конструкциях – из фанерного шпона.

 

1) Соединение на накладках

Рамы пролетом 12-18 м иногда проектируют с карнизным узлом, решенным с помощью косынок из фанеры, приклеиваемых к стойке и ригелю. Они перекрывают стык, воспринимая нормальное усилие и изгибающий момент. Клеевой шов проверяют на скалывание.

Недостаток: разномодульный материал › изменение влажностного режима › возникают паразитические напряжения (возникает возможность разрушения клеевого шва при усушке и разбухании пакета досок, приклеенного к фанерной косынке больших размеров).

 

2) Соединение на зубчатый шип

В сплошных клееных дощатых рамах из прямолинейных элементов сопряжение ригелей и стоек осуществляют с помощью зубчатого стыка. Предварительно изготавливают прямолинейные клееные элементы стоек и ригелей в виде балок с последующей косой распиловкой для того, чтобы уклон внутренней кромки относительно наружной был не более 15 %.

Расчет рам с таким соединением производят на прочность и устойчивость плоской формы деформирования. При проверке напряжений по биссектрисному сечению, в котором элементы соединяются на зубчатый шип, учитывают как технологическое ослабление, так и криволинейность эпюры напряжений. В растянутой зоне биссектрисного сечения должны быть проверены напряжения растяжения.

Недостатки: Зубчатый шип хорошо работает на изгибающие усилия под прямым углом, у нас же угол не прямой; расположен по биссектрисе угла, в зоне действия наибольшего момента; склеивается под углом к волокнам; чтобы обеспечить прочность приходится увелич. размеры узла.

 

3) Соединение с пятиугольной вставкой

В карнизном узле возникают растягивающие напряжения: чем меньше радиус, тем больше напряжения; чем меньше толщина досок, тем меньше напряжения. Но делать всю арку из тонких досок не выгодно => для уменьшения расхода древесины отделяем узел от ригеля и стойки.

Для улучшения работы сечения рамы в карнизном узле у рам из прямолинейных элементов и для экономии древесины в гнутоклееных рамах карнизный узел можно проектировать со вставкой, соединяемой со стойкой и ригелем зубчатым стыком. Вставку длиной 40-60 см изготавливают из более тонких досок, чем ригель и стойки гнутоклееных рам.

По биссектрисе узла – цельная древесина => улучшается работа, шов относится дальше от места действия наибольших напряжений

Угол наклона соединения уменьшен

 

4) Соединение с гнутой вставкой

Сопряжение ригеля со стойкой часто осуществляется с помощью гнутых вставок. Гнутые вставки выполняются из тонких (12-17мм после острожки) досок, которые склеиваются на специальном стенде, обеспечивая заданную кривизну оси. Затем на их торцах вырезаются зубчатые шипы для скрепления с прямолинейными элементами. Криволинейная вставка проверяется на прочность по нормальным тангенциальным напряжениям. В криволинейной эпюре напряжений определяются крайние ординаты δн – напряжения в наружном волокне (растягивающие) и δв – напряжения во внутреннем волокне (сжимающие).

Этот вариант является наиболее удачным.

Достоинства: направления волокон в местах швов совпадают; стык отнесен от самого большого момента; доски можно заменить на тонкий шпон => меньше напряжения.

В общем, все недостатки предыдущих вариантов учтены и исправлены =)