З'єднання на шпонках
Шпонками називаються вкладиші, що перешкоджають взаємному зсуву елементів, що з'єднуються. У зв'язку з тим, що у всіх шпонкових з'єднаннях виникає розпір, вони обов'язково скріплюються стяжними болтами.
Шпонки роблять зазвичай з твердих порід дерева (дуб, бук) або з металу (сталь, чавун). Дерев'яна шпонка є брусок, врізався в з'єднуються бруси на половину своєї товщини. Волокна дерев'яної шпонки можуть бути спрямовані перпендикулярно волокнам з'єднуються брусів; в цьому випадку шпонка називається поперечної (рис. 121, а). Якщо напрямок волокон шпонки збігається з напрямком волокон з'єднуються брусів, вона називається поздовжньої (рис. 121, б).
Для більш щільного з'єднання поперечні шпонки роблять з двох клинів, що забиваються з протилежних сторін гнізда. Така шпонка, яка називається натяжна (рис. 121, в), дозволяє шляхом підбиття клинів відновлювати щільність з'єднання при усушку деревини. Недоліком поперечних шпонок в порівнянні з поздовжніми є менша міцність з'єднань, так як деревина гірше працює на стиск поперек волокон, ніж уздовж них.
Однак з'єднання на поздовжніх шпонках вимагають більшої точності виготовлення, ніж на поперечних, так як навіть при невеликому зазорі між поверхнею гнізда і торцем поздовжньої шпонки остання не включиться в роботу.
При нарізці гнізд для шпонок поперечний переріз бруса не повинно бути ослаблене більш ніж на Уз його висоти. При симетричному розташуванні шпонок з двох сторін бруса кожна шпонка врізається в брус не більше ніж на 1/6 його висоти, але не менше ніж на 2 см. У зв'язку з цим вимогою з'єднання на шпонках не можуть застосовуватися для конструкцій, виготовлених з дощок, так як ослаблення їх перетину на 2 + 2 - 4 см. неприпустимо.
Нормальна робота шпоночно з'єднання залежить від точності пригону шпонок до стінок пазів. Тому необхідно при виготовленні шпонкових з'єднань уважно стежити за дотриманням проектних розмірів.
При виготовленні з'єднань на шпонках бруси спочатку з'єднують на болтах (сбалчівают) і розмічають гнізда. Потім, роз'єднавши бруси, в кожному з них і, в накладці вирізують гнізда. Для більшої точності гнізда вибирають в зібраному стику, користуючись для цього електродолбежніком.
Натяжні шпонки забивають в гніздо збоку після сбалчіва- ня стику. Поздовжні шпонки укладають в процесі складання стику.
Виготовлення шпонок необхідно проводити механізованим способом.
Металеві шпонки за формою зазвичай роблять у вигляді круглих дисків або кілець - гладких і зубчастих.
Для з'єднання елементів дерев'яних конструкцій з дощок застосовують гладкокольцевие шпонки (рис. 122), що представляють собою вкладиші у вигляді розрізаних сталевих кілець.
Шпонки вставляють в кільцеві пази, вирізані в з'єднуються дошках 1 і 2 і в накладках 3 і 4. По ширині пази роблять на 0,5-1,0 мм більше товщини кільця в залежності від діаметра кільця; по глибині - на 1,0-1,5 мм більше. Накладки і дошки стягують болтами, що проходять через центри кілець.
При складанні стику потрібно стежити за тим, щоб розріз кільця розташовувався на лінії, перпендикулярній до напрямку діючого зусилля. При роботі сполуки, наприклад на розтяг, розрізане кільце половиною кола притулиться до зовнішньої поверхні кільцевого паза, а іншою половиною - до внутрішньої його поверхні. При цьому в роботі з'єднання братиме участь деревина, що знаходиться всередині кільцевого паза.
З'єднання на кільцевих шпонках вимагають особливої точності при виготовленні, тому вони допускаються тільки при заводському виготовленні конструкцій з висушеної деревини.
Кільцеві пази для шпонок вибираються механізованим способом на верстаті, обладнаному спеціальним пристосуванням. Болтові отвори просверливаются одночасно з вибіркою кільцевих пазів. У зв'язку зі складністю вибірки пазів кільцеві шпонки вживаються в рідкісних випадках.
Щільні з'єднання елементів дерев'яних конструкцій можуть бути отримані шляхом застосування зубчатокольцевих шпонок (рис. 123), виконаних з звивистих сталевих смуг з заточеними крайками. Стик елементів конструкцій здійснюється подібно стику з гладкими кільцевими шпонками з тією різницею, що він не вимагає попереднього вибирання пазів для шпонок. Щільність з'єднання досягається тим, що при стисненні стику шпонка вдавлюється в деревину, прорізаючи собі гніздо, точно відтворює її форму.
Запресовування шпонок виробляється спеціальними гвинтовими домкратами і стяжними болтами. При малих діаметрах зубчатокольцевих шпонок запрессовка з'єднань може проводитися без домкратів, шляхом натягу звичайними центровими болтами. Для збільшення зусиль при цьому застосовують подовжені гайкові ключі. Недоліки зубчатокольцевих шпонок полягають в складності їх механізованого виготовлення, а також трудомісткості процесу запрессовивания.
Прогресивним видом з'єднань є сполуки на когтевих шайбах (рис. 124). При виготовленні конструкцій на заводі шайбу забивають в один з елементів, що з'єднуються. З'єднання вузлів проводиться на болтах.
Деревина менш міцна, ніж сталь, тому шайба, працюючи на зминання, зріз і вигин, забезпечує надійне сприйняття всього зусилля від сталевого болта і розподіляє це зусилля за допомогою кігтів на велику поверхню дерев'яного елемента, здатного витримати лише малу напругу при смятии і сколюванні.
Виготовлення нігтьових шайб проводиться механізованим способом шляхом штампування, що вигідно відрізняє їх від зубчатокольцевих шпонок.
Запресовування шайб проводиться на заводі; це спрощує збірку конструкцій на будівництві, яка зводиться лише до постановки болтових з'єднань.