Клейові з'єднання

Це найбільш прогресивні види з'єднань при заводському виготовленні клеєних дерев'яних конструкцій. Їхньою основою є конструкційні синтетичні клеї. Ці з'єднання мають ряд важливих переваг. Склеювання дає можливість з дощок обмежених розмірами перерізів і довжин виготовляти дощатоклеєні елементи несучих конструкцій практично будь-яких розмірів і форм. Вони можуть бути прямими і вигнутими, постійного, перемінного і профільного перерізів, висотою, вимірюваної метрами, а довжиною — десятками метрів.

Клейові з'єднання є не менш міцними, чим реальна деревина, монолітними і мають настільки малу піддатливість, що її можна не враховувати при розрахунках і вважати дощатоклеєні елементи як суцільні. Клейові з'єднання є водостійкими. Вони не піддаються загниванню і стійки проти впливу ряду хімічно агресивних середовищ, що забезпечує довговічність клеєдерев’янних елементів. Ці з'єднання технологічні і їхнє виготовлення без особливих труднощів механізується й автоматизується, вимагаючи обмежених трудозатрат. При склеюванні можна використовувати деревину маломірну і зниженої якості шляхом видалення значних вад з наступним стикуванням. Клеєні з'єднання безметальні, що важливо для конструкцій, експлуатованих у приміщеннях з хімічно агресивними середовищами.

Клейові з'єднання по їхньому розташуванню й особливостям роботи можуть бути поперечні, повздовжні і кутові (рис. 3.8). З'єднання досок по пластях - поперечне - застосовується для виготовлення клеєдерев'яних елементів необхідної висоти перерізу. З'єднання застосовується при виготовленні клеєдерев'яних елементів із шириною перерізів, більшою, ніж ширина окремих дощок.

Рис. 3.8. Клейові з'єднання:

а — поперечні стики; б — повздовжні стики; в — кутовий стик; 1 — стики по площинам; 2 — по краях; 3 — по площині і краю; 4 — зубчатий шип; 5 — вусовий стик фанери; 6 — кутовий зубчатий шип

Зубчастий шип -це клейове з'єднання кінців дощок по зубсчатій поверхні у вигляді ряду гострих клинів, що виходять на пласті або ребра дощок. Зубчасий шип характеризується трьома параметрами — довжиною зубів l, шириною їхньої основи і шириною вершини — затупленням b. Довжина зубів звичайно не перевищує товщини дощок, а інші параметри забезпечують необхідний ухил зубів відносно осі дощок не більш 1:8 і затуплення не більш 1 мм.

Кутовий зубчастий шип має ту ж форму, що і прямий, і застосовується, головним чином, при виготовленні ломаноклеєних напіврам . Елементи цих рам розташовуються під кутом більшим 120°. Такий зубчатий шип працює на стиск із вигином як суцільний дерев’янний похилий переріз

Розрахунок клейових з'єднань, через те, що вони мають міцність вище міцності деревини 1-го сорту, не потрібен.

З'єднання на вклеєних сталевих стержнях є клейові з'єднання клеєдерев'яних елементів за допомогою коротких стержнів з арматури періодичного профілю класів A-II і A-III діаметром 12...25 мм. Вони вклеюються в прямокутні пази з накладками чи в круглі отвори клеєм (наприклад, епоксидно-цементним), що забезпечує надійне з'єднання деревини зі сталлю (рис. 3.9).

Глибина вклеювання l повинна бути не менш 10 і не більш 30 діаметрів d стержня, ширина паза чи діаметр отвору виконується на 5 мм більше діаметра стержня. Відстань між осями стержнів приймається не менш 3d, а до країв перерізу — не менш 2d. Вклеєні стержні застосовуються для повздовжнього і кутового з'єднань клеєдерев'яних елементів, що працюють на повздовжні сили чи згинальні моменти. Вони сприймають повздовжні розтягуючі сили N (висмикування) чи стискаючі (вдавлення). Сховані в товщі деревини сталеві стержні захищені від хімічно агресивного середовища і швидкого нагрівання при пожежі, що підвищує стійкість з'єднання проти корозії і межу вогнестійкості.

Рис. 3.9. З'єднання на вклеєних стержнях:

а— повздовжньо вклеєні; б — похило вклеєні; в — схема роботи; 1-арматурний стержень; 2-отвір; 3 — паз; 4 — рейка

Розрахункова несуча здатність повздовжньо вклеєного стержня Т (МН) при висмикуванні чи вдавленні визнчається по формулі

Т= πl(d+0,005)RскKcк, (3.4)

де l — глибина вклеювання, м;

d — діаметр стержня, м;

Rск = 2,1 Мпа —розрахунковий максимальний опір деревини місцевому сколюванню вздовж волокон в з'єднаннях;

Кск — коефіцієнт, що враховує нерівномірності розподілу напруг сколювання по довжині вклеювання; Кск= (1,2 - 0,02) l/d.

Необхідне число повздовжньо вклеєних стержнів у з'єднанні, на якому діють розтягуючі чи стискаючі сили N від розрахункових навантажень, визначаються по формулі

пн= N/T. (3.5)

Самі сталеві вклеєні стержні працюють у цьому з'єднанні на розтяг звичайно з великими запасами міцності.

З'єднання на поперечно вклеєних стержнях працюють аналогічно на зсув і зминання поперек волокон деревини біля поверхні отвору. Працюють вони спочатку пружно, потім пластично і руйнуються після великих деформацій, як при місцевому зминанні деревини. Несуча здатність такого з'єднання вище, ніж повздовжнього і коефіцієнт нерівномірності напруг теж вище. Розрахункова несуча здатність такого з'єднання може визначатися по формулі (3.4). Для визначення несучої здатності таких стержнів Т (МН) можна рекомендувати більш точну емпіричну формулу

Т= πl(d+0,005)Rзм90Kзм,, (3.6)

де Rзм90 = 3 Мпа — розрахунковий опір поперечному місцевому зминанню у вузлових з'єднаннях конструкцій;

Кзм = (1—0,025)l/d—коефіцієнт нерівномірності напруг зминання.

З'єднання на поперечно вклеєних сталевих стержнях з великим ефектом застосовуються в опорних і проміжних вузлах конструкцій. При цьому виключається робота деревини елемента на зминання поперек волокон і розміри з'єднань істотно зменшуються.

З'єднання елементів пластмасових конструкцій

У конструкціях із пластмас використовують клейові, клеєметалічні, заклепчаті, гвинтові, зварні і шиті з'єднання.

Клейові з'єднання є найбільш ефективними, універсальними і розповсюдженими з'єднаннями пластмас. Вони дають можливість склеювати пластмаси і супутні конструкційні матеріали, міцність, деформативність і форма яких коливаються в широких межах. Наприклад, можна склеювати пінопласти з металами, міцність і деформативність яких відрізняються в тисячі разів. Можна склеювати листові матеріали і повітронепроникні тканини, товщина яких не перевищує 2 мм. При цьому виходять міцні, суцільні, повітронепроникні з'єднання, тверді чи еластичні. Основними недоліками клейових з'єднань є мала міцність на поперечний розтяг — відрив й обмежена теплостійкість.

Для склеювання пластмасових конструкцій застосовуються епоксидні клеї на основі полімерних смол ЕД–5, резорцинові клеї (ФР–12), каучукові клеї, наприклад, марки 88Н.

Рис. 3.10. Клейові з'єднання пластмас і супутніх матеріалів:

а — типи з'єднань; 1— в напуск; 2 — з однією накладкою; 3 — двома накладками; б — робота з'єднань; 4 — на відрив; 5 — на нерівномірний відрив; с — клейові шви.

При ввиготовленні клейових з'єднань листових матеріалів, зокрема при стикуванні обшивок і ребер панелей, застосовують різні типи з'єднань у напуск (рис. 3.10), з одно- чи двосторонніми накладками. Довжина клейового шва з кожної сторони стику (довжина напуску l) визначається розрахунком його на зріз. Однак у будь-якому випадку довжина напуску повинна бути не менше 8 товщин листа для азбестоцементу, 50 товщин листа для металів і 20 товщин листа для склопластиків.Міцність клейових з'єднань і їхні розрахункові характеристики залежать від марки клея чи, виду напруженого стану (зсуву, розтягання), природи матеріалів, що з'єднуються. У багатьох випадках міцність клейового прошарку я вища, ніж міцність одного (чи обох) матеріалу, що з'єднується. У таких випадках розрахунковий опір з'єднання визначають не по клейовому з'єднанню, а по одному з матеріалів, що з'єднуються. Наприклад, для пінопласту ПС4 при склеюванні його з металом чи з азбестоцементом розрахункові опори зрізу рівні Rзр = 0,04 МПа і Rзр = 0,075 МПа.

Клеєметалічні з'єднання є комбінованими, що складаються з точкових металевих з'єднань і клейового прошарку, що розташовується вздовж усього шва. У залежності від виду металевого зв'язку розрізняють з'єднання: клеєзварні (точкове зварювання однорідних металів + клейовий прошарок); клеєгвинтові (металеві гвинти + клейовий прошарок); клеєзаклепочні (металеві заклепки + клейовий прошарок). Клеєметалічні з'єднання застосовуються для з'єднання елементів з однорідних і різнорідних високоміцних матеріалів (метали, склопластики, деревні матеріали) у тришарових панелях і інших подібних конструкціях.

Зварні з'єднання пластмас використовуються для з'єднання елементів з того самого термопластичного матеріалу. При зварюванні з'єднання елементів здійснюється за рахунок одночасної дії високої температури і тиску. До переваг зварних з'єднань відносяться висока щільність шва, швидкість їхнього здійснення, простота технологічних операцій. Разом з тим у зварних з'єднань більш низька міцність і погіршуються деякі інші властивості матеріалу шва в порівнянні з основним матеріалом; обмежена область застосування (тільки для термопластів); температура нагрівання при зварюванні лежить між температурами текучості і його руйнування. Розрізняють два способи одержання зварених з'єднань термопластів: зварювання в струмені гарячого повітря і контактний спосіб (рис. 3.12).

Клеєзварні з'єднання складаються зі зварних точок, отриманих контактним точковим зварюванням і суцільним клейовим швом між точками. Застосовуються вони тільки для з'єднання двох елементів з одного металу.

Клеєзаклепочі з'єднання зі звичайними заклепками застосовують для з'єднання металевих (алюмінієвих, сталевих) обшивок з металевим обрамленням і для стикування металевих обшивок у тришарових панелях.

Клеєгвинтові з'єднання застосовуються в тришарових панелях для стикування обшивок з металів, азбестоцементу, дерев’яних листових матеріалів. Для клеєгвинтових з'єднань металевих елементів застосовують самонарізаючі гвинти. При товщині елементів, що з'єднуються, 0,5.-.1,0 мм діаметр гвинтів повинен бути З...3,5 мм, при товщині 1...3 мм – 4...5 мм. Для з'єднання азбестоцементних листів діаметр гвинтів приймають 5...6 мм, а максимальний крок гвинтів 250 мм.

Шиті і клеєшиті з'єднання — це з'єднані між собою полотна повітронепроникних тканин із прикріпленими до них різними деталями. Для зшивання застосовують високоміцні капронові нитки і каучукові клеї. Шиті з'єднання виконують на промислових швейних машинах. Ці з'єднання не цілком герметичні, але досить міцні і менш трудомісткі у виготовленні. Клеєшиті з'єднання мають у своїй конструкції крім ниток ще клейові шви. Вони більш герметичні, але і більш трудомісткі у виготовленні. У шитих з'єднаннях нитки працюють на розтягання, а клейові шви — на зріз.

З'єднання металевих елементів профільних перерізів виконуються також за допомогою болтів, гвинтів, заклепок і зварювання.

Питання для самоперевірки

1. Що таке лобовий упор, як він працює і розраховується?

2. Що таке косий прируб, врубка в половину дерева, з'єднання в чверть, в шпунт і де вони застосовуються?

3. В чому полягає процес склеювання, які при цьому використовуються клеї і деревина, в чому переваги клейових з'єднань?

4. Які клейові стики застосовуються, як вони працюють і які з них розраховуються?

5. Як працюють і розраховуються елементи з'єднання на розтягнутих болтах?

6. Як працюють болт і деревина в з'єднаннях на згинальних болтах?

7. Як визначити тримкість болта і кількість болтів в з'єднаннях на згинальних болтах, як їх розставити?

8. Як працює цвях в з'єднаннях на згинальних цвяхах і як визначається його тримкість. а також число цвяхів?

9. Як розраховується цвях, що працює на висмикування?

10. Як працюють і розраховуються згинальні стрижні і гвинти?

11. Які з'єднання застосовуються в конструкціях при використанні пластмас?

Тести :