Соединения элементов конструкций из пластмасс.

Элементы пластмассовых конструкций соединяются между собой четырьмя способами: склеиванием, сваркой, механическим и комбинированным (клеемеханическим). Каждый вид соединения обладает определенными достоинствами и недостатками.

Склеивание является основным средством соединения пластмассовых элементов. По сравнению с другими видами соединений, клеевые соединения обладают рядом преимуществ: отсутствие ослаблений, плотность и непрерывность, возможность эффективного соединения разнородных материалов, легкость конструкции. Общим недостатком клеевых соединений является их пониженная теплостойкость и невозможность применения в условиях строительства.

Сварка, являющаяся самым прогрессивным соединением для элементов из термопластов, приводит к возникновению в зоне сварного шва значительных внутренних напряжений, а также к термическому отпуску, что вызывает снижение прочности соединений.

Механические соединения (нагели, болты, винты, заклепки) оказываются наиболее удобным видом соединения при монтажной укруи-нитедьной сборке. Их преимущество — простота конструкции и осуществления; недостаток — ослабление несущих соединяемых элементов.

Комбинированные соединения дают возможность избежать недостатков, присущих нагельным и клеевым соединениям. В них клеевые швы сочетаются с местными точечными креплениями в виде шурупов, винтов, заклепок, болтов. Клей придает шву непрерывность и монолитность, дискретные механические крепления увеличивают прочность шва, выполняют роль аварийных в случае пожара, при изготовлении соединения заменяют запрессовочные устройства.

 

 

1. Работа древесины на смятие.

 

Различные виды смятия древесины можно свести к трем видам смятия, в зависимости от направления силы смятия по отношению к расположению волокон: смятие под углом к волокнам, смятие вдоль волокон и смятие поперек волокон.

 

При смятии древесины вдоль волокон, значение прочности древесины примерно равно прочности на сжатие вдоль волокон. Древесина сильно сминается поперек волокон, вследствие трубчатого строения. Промежуточное положение занимает смятие древесины под углом к волокнам. В процессе смятия разрушается целостность стенок клеток, они сплющиваются, и происходит уплотнение древесины, деформация уменьшается и растет сопротивление сминаемого опытного образца (рис. 1).

 

Рис. 1. Диаграмма работы силы смятия древесины поперек волокон

 

Работа на смятие древесины поперек волокон оценивается по величине допустимых деформаций, нормируемым пределом принимается напряжение при условном пределе пропорциональности (рис. 1). Величина которого, принимает минимальное значение при смятии по всей поверхности образца, деформация больше при смятии части длины и максимальна когда сминается часть поверхности по ширине и длине (рис. 2). В последних случаях на величине деформаций благоприятно сказывается поддержка сминаемой площадки соседними не загруженными участками древесины.

 

 

 

Рис. 2. Смятие древесины поперек волокон

(а— по всей поверхности; б —часть длины; в —часть длины и часть ширины)

 

Результаты опытов показали, что при смятии на части длины поддерживающее действие древесины растет до достижения несминаемой части поверхности длины, равной длине площадки смятия древесины, а сопротивление тем выше, чем уже сминающий элемент.

 

Рис 3. Влияние угла между силой смятия и расположением волокон на сопротивление древесины смятию

 

 

2. Конструирование и расчет дощатоклееных балок.

 

Соединения на врубках.

Деревянные элементы сооружений или конструкций могут соединяться между собой при помощи врубок, а также безврубочных сопряжений (на нагелях, шпонках, на клею и др.). Врубками называются соединения^ в которых усилие передается от одного элемента к другому непосредственно, без промежуточных вкладышей. В связи с большой трудоемкостью изготовления соединений на врубках они сейчас применяются мало.

Основная область применения врубок - узловые соединения брусчатых ферм, бревенчатых и брусчатых стен и некоторые другие виды деревянных конструкций.

В тех случаях, где по условиям работы конструкции возможно применение врубок нескольких типов-, следует предпочитать более простые из них. Соединенные на врубках элементы укрепляют в местах соединения вспомогательными связями: болтами, хомутами, скобами и т. п.

Врубки необходимо делать одновременно с заготовкой элементов конструкций в механизированных мастерских.

Врубка является наиболее слабым местом конструкции, поэтому в местах врубок древесина должна быть вполне здоровой, не иметь сучков и других пороков, снижающих прочность элемента.

 

 

1. Работа древесины на скалывание.

 

Судить о работе древесины на скалывание можно по величине допустимой деформации.

 

Скалывание древесины возможно в плоскости, параллельной волокнам - в направлении вдоль волокон, поперек волокон и под углом к волокнам. Предел прочности древесины при скалывании вдоль волокон, определяемый испытанием стандартных образцов ели и сосны при влажности 15% составляет 60 - 70 кг/см2, причем разница между прочностью на скалывание в тангенциальной и радиальной плоскостях незначительна. Сопротивление скалыванию поперек волокон и под углом к волокнам меньше, чем вдоль волокон.

Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, скалывающие напряжения распределяются по длине площадки скалывания неравномерно; среднее напряжение, определяемое по формуле τ_ср= Т_ск/F_ск, меньше максимального напряжения. Средний предел прочности падает с увеличением длины площадки скалывания и зависит от отношения длины lск этой площадки к плечу е приложения скалывающих сил (рис. 1, кривые 1). При «одностороннем» скалывании (рис. 2, а) неравномерность больше, чем при «промежуточном» (рис. 2, б). Скалывание при внецентренном приложении скалывающей силы (рис. 2, в) нередко сопровождается отдиранием поперек волокон, что еще более ухудшает работу древесины на скалывание.

 

Рис. 1. Влияние отношения длины площадки скалывания к эксцентрицитету приложения скалывающей силы на величину напряжений скалывания при разрушении образца

(а — одностороннее скалывание; б — промежуточное скалывание)

 

Влияние отдирающих усилий значительно уменьшается при наличии «прижима» по площадке скалывания (сила V на рис. 2, г и сила Q на рис. 1), который всегда следует предусматривать при конструировании.

 

Рис. 2. Характер распределения скалывающих и отдирающих напряжений при различных видах скалывания

 

При отсутствии «прижима» отдирающие усилия могут достигнуть предела прочности при разрыве поперек волокон и явиться причиной преждевременного разрушения соединений.

 

Кривые 1 на рис. 1 дают величины предела прочности на скалывание древесины при наличии «прижима». Кривые 2 и 3 на том же рисунке относятся к случаю малой величины или отсутствия прижима, когда разрушение происходит от разрыва поперек волокон (отдирания). В этом случае напряжения скалывания только условно характеризуют прочность образца.

Напряжение разрыва σ_у= M∙k/W

где к — коэффициент концентрации нормальных напряжений, равный отношению напряжения по Навье к действительному напряжению

М=Т∙е; W= b∙l²/6= (при b = 1);

следовательно, σу = Te∙6∙к/l².

С другой стороны, Т = F_ckτ, где τ— напряжение скалывания; F_ck= lb=l∙1.

Таким образом,

σ_у= τ∙e∙6∙k/l;

 

При увеличении е или при уменьшении l, τ стремится к 0, и работа древесины на скалывание переходит в схему работы балки, изгибаемой поперек волокон.

 

Скалывание при поперечном изгибе в случае отсутствия подрезки сечения не осложняется отрывом поперек волокон и оценивается формулой τ=Q∙S/(J∙b), достаточно точно учитывающей неравномерность распределения скалывающих напряжений, как по сечению, так и по длине изгибаемого элемента.

 

 

2. Конструирование и расчет клеефанерных панелей покрытия.

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: