> Техника, страница 87 > Тухшерера кольцо
Тухшерера кольцо
Тухшерера кольцо ,или ко л ь ц е в а я
шпонка, служит для соединения элементов
деревянных конструкций. Т. к. выгибается в холодном состоянии из полосового или обруч-
25
Фигура 1.
T. Э. т. XXIV.
ного железа без соединения концов и закладывается в кольцевые дорожки, предварительно высверленные в соединяемых элементах, стягиваемых болтом (фигура 1, а). Т. к. изобретено герм, инженером Фосс и применяется фирмой Карл Тухшерер (Германия, Олау) (фигура 1, б). В СССР применяется Т. к. с прямым разрезом и без шпунта (фигура 1, е) с 1923 г. Конструкции на Т. к. широко распространены в промышленном и транспортном строительстве СССР.
Замкнутое кольцо
Характеристика. Т. к. позволяет точно центрировать узловые соединения, воспринимает усилие независимо от знака. Соединения на Т. к. благодаря равномерному распределению сминающих напряжений отличаются большой жесткостью (незначительные деформации под нагрузкой после начального смещения) и почти полным отсутствием пластич. деформаций. Большая жесткость требует большой точности изготовления. Конструкции на Т. к. не дают провисания с течением времени и особенно пригодны для повторных нагрузок. Они отличаются легкостью сборки и разборки и предельно расчлененным процессом изготовления, допускающим широкую механизацию и централизацию производства работ. Сборка
Фигура з. конструкций очень проста и ведется на месте без шаблона как в горизонтальном, так и в вертикальном положении с подвижных лесов. Конструкции на кольца Тухшерера весьма экономичны — коэфициент веса древесины к в среднем для покрытий равен 0,50—0,70 при весе металла 3,5—6%.
Работа Т. к. под действием уси-л и й. Независимо от знака усилия разрезное кольцо суживается или расширяется в зависимости от величины смещений а и β (включа ющих прозор между кольцом и стенками и деформацию последних) в отличие от замкнутого кольца, к-рое соответственно сжимается или растягивается (фигура 2). Разрезное кольцо может передать приблизительно вдвое большее усилие, чем замкнутое кольцо. Полный опрокидывающий момент 2Μχ слагается из опрокидывающих моментов на каждом полукольце Mt= ~ · ь-(фигура 3), скручивающих кольцо, и погашается
Разрезное кольцо
Кольцо расширилось
трением на поверхностях смя-тия. Назначение болта, плотно стягивающего соединяемые элементы,·—улучшить работу на скалывание, осложняемое отдиранием вследствие наличия указанных сил трения. Явление отдирания наиболее неблагоприятно сказывается в однорядных растянутых стыках вследствие отгиба концов наружных накладок, почему этот тип соединения не м. б. рекомендован. Типовым соединением растянутых элементов по длине является двухрядный стык, имеющий нормальный запас прочности. Разрушение растянутых соединений на Т. к. может быть двух родов: разрушение от чистого скалывания при большой толщине и от скалывания с разрывом части волокон, или т. н. выкалывания средней части доски, при меньшей толщине (смотрите вкл. л., 5). Соединение на Т. к. при работа на сжатие имеет повышенный запас прочности вследствие равномерного распределения скалывающих напряжений.
Требования к изготовлению. Большая точность изготовления обеспечивается: 1) разметкой по центровикам (фигура 4), которые укрепляются на шаблоне и отпечатывают центры Т. к. на прижимаемых к ним досках, и 2) высверливанием кольцевых дорожек по- Ц мощью машинки Фры-гина (фигура 5), обеспечивающей точный перенос центра с одной стороны доски на другую. Основные недостатки, которые имеют существен, значение для работы кольцевого соединения:
1) неравенство поперечных размеров (внутренний и наружный диам.) дорожек данного диам. и 2) отсутствие прозора в разрезе кольца, заложенного на место. Первый недостаток приводит к передаче усилия на одной половине кольца (фигура 6). Второй недостаток приводит к тому, что в случае а<β кольцо будет работать, как замкнутое (фигура 2). В обоих случаях несмотря на некоторое выравнивание усилий в результате увеличенных деформаций получается известное снижение запаса прочности. Кольцевые дорожки, высверленные машинками Фрыгина или Черему-хина (фигура 7), свободны от первого недостатка,
А
ц
- 6
~г
Фигура 4.
т. к. последние снабжены гнездами, обеспечивающими неизменное расстояние между резцами при последовательных перестановках. Второй недостаток—смыкание прозора в кольцах— может произойти при недостаточной величине его вследствие неправильного изготовления
кольце (должен лежать на диаметре J_ кнаправлению усилия) имеет меньшее значение.
Расчетные данные. Допускаемое усилие ка Т. к. определяется на смятие по ф-ле
Т=M0[wc]o,
где b—ширина кольца, d0—внутренний диам. кольца, [и,.]а—допускаемое напряжение на смятие, причем для воздушно-сухой сосны [wcV==80 килограмм/см2, =25 килограмм/см2, для дуба [пс]0с=
= 110 килограмм/см2, [и0]80о=50 килограмм/см2. На фигуре 8 и в таблице 1 даны усилия, допускаемые на кольцевую шпонку нормального сортамента в зависимости от угла а.
Ширинакольца должен быть >0,20 d0и < 2 см. Врезка колец в соединяемые части на различную глубину не разрешается. Все кольца одного диам. должны иметь одинаковую ширину.-Разрез кольца делается прямой. Ослабление сечения от одного кольца равно ~ (cl0 + 2с), где с — толщина кольца. В растянутых элементах толщина досок не должен быть менее указанной в таблице 2 величины, чтобы не произошло выкалывания средней части (фигура 9). Многорядные соединения на Тухшерера кольце работают достаточно равномерно, и при их расчете возможно не снижать допускаемые напряжения. В прикреплении составного элемента усилие, приходящееся на отдельную доску, пропорционально числу врезанных в нее колец (фигура 10).
На фигуре 11 показаны конструкция узлов и рациональные схемы ферм на Т. к. В табл. 2 дана наименьшая толщина досок.
Общая оценка конструкций на Т. к. Конструкции на Т. к. являются чисто. дощатыми, применение в которых врубок" и всякого рода вспомогательных частей в виде подушек и тому подобное. является крайне нерациональным как с конструктивной, так и с производственной стороны. Введение брусчатых сечений м. б. допущено в особых случаях, наир, для пцимы-1 кания продольных и поперечных связей при
Таблица 1. — Нормальный сортамепт кольцевых шпонок.
| Виутр. диам.
do, СМ | Ширина b, см | Толщина с см | Площадь ослабл.
(d0-f-2c) у, см2 | Площ.
СМЯТИЯ, см2 | Вес цольца,
пг | Мини-
мальн. диам. болта, см | Размеры
шайбы, см | Наименьший размер доски, см | Si,
см | S2,
СМ | |
| b | с | ||||||||||
| с | 4,5 | 0,6 | 52 | 99 | 1,47 | 2,2 | 8 х 8 х 0,6 | 26 | 7 | 29 | 35 |
| 22 1 | 4,0 | 0,5 | 46 | 88 | 1,09 | 2,2 | 8 х 8×0,6 | 23 | 6 | 29 | 35 |
| 3,5 | 0,5 | 40 | 77 | 0,93 | 1,9 | 7×7×0,5 | 26 | 6 | 29 | 35 | |
| ( | 4,0 | 0,5 | 42 | 80 | 0,99 | 1,9 | 7×7 х 0,5 | 21 | 6 | 26 | 32 |
| 20 { | 3,5 | 0,5 | 37 | 70 | 0,87 | 1,9 | 7×7 х 0,5 | 24 | 6 | 2 > | 32 |
| 1 | 3,0 | 0,4 | 31 | 60 | 0,60 | 1,9 | 7×7×0,5 | 24 | 5 | 26 | 32 |
| 1 | 3,5 | 0,5 | 33 | 63 | 0,78 | 1,6 | 6×6×0,1 | 22 | 6 | 23 | 29 |
| 18 { | 3,0 | 0,4 | 28 | 54 | 0,54 | 1,6 | 6×6×0,1 | 22 | 5 | 23 | 29 |
| V | 2,5 | 0,35 | 23 | 45 | 0,39 | 1,6 | 6×6×0,1 | 22 | 5 | 23 | 29 |
| 3,0 | 0,4 | 25 | 48 | 0,48 | 1,6 | 6×6×0,1 | 5 | 21 | 26 | ||
| 16 1 | 2,5 | 0,35 | 21 | 40 | 0,35 | 1,6 | 6×6×0,4 | 4,5 | 21 | 26 | |
| 11 J | 2,5 | 0,35 | 18 | 35 | 0,30 | 1,2 | 4,5×4,5×0,3 | 18 | 4 | 18 | 22 |
| и 1 | 2,0 | 0,3 | 15 | 28 | 0,21 | 1,2 | 4,5×4,5×0,3 | 18 | 3,5 | 18 | 22 |
| 12 | 2,0 | 0,3 | 13 | 24 | 0,18 | 1,2 | 1,5×4,5×0,3 | 15 | 3,5 | 16 | 19 |
| 10 | 2,0 | 0,3 | 11 | 20 | 0,15 | I,2 | 4,5×4,5×0,3 | 13 | 3,5 | 13 | 16 |
I ϋπιπηττ
| 6 | !
1 |
zZ_. |
| у- | ||
| X | ||
| ш&Шшт.- | -1 сТЛ | |
| Ь-Г-- | -4—1 |
г. э.
Таблица 2.—Н аименылаятолщинадосок (см).
| Диаметр кольца
do |
Ширина кольца
b |
В однорядн. соединениях | В двухрядн. соединениях |
| 18 { | 3,0
2,5 |
5,1
4,5 |
- |
| « { | 2,5 | 4,5 | 6,0 |
| 2,0 | 4.0 | 5,0 | |
| 12 | 2,0 | 4,0 | 5,0 |
| 10 | 2,0 | 4,0 | 5,0 |
пространственной работе конструкции (в пролетных строениях мостов и тому подобное.). Конструкции на Т. к., занявшие в 1928—30 гг. почти моно-
о
Угол между направлениями, усилия
Фигура 8.
СОСНА
["одну О вок/см“ " 125 " "
а=22* 4,5 6=22*4 6-20*4 г-22*3 д=20*3,о е=18*3,5 ж=20 *5 3=18*3 и =16*3 Н =18*2,5 л=16 *2,5 м= 14*2,5 N=14*21 0=12*2 П=10*2
польное положение в строительстве вслед-ствие отсутствия других разработанных типов соединений, выгодно применять при условии механизации изготовления с применением специальных приспособлений в следующих случаях: 1) при крупных нагрузках,
2) при больших пролетах и 3) при необходимости получить сборно-разборную конструкцию. Конкурирующая с Т.к. зубчатокольцевая шпонка и другие вкладыши,вдавливаемые в древесину, не требуют такой тщательности в обработке деревянных ча-
Фигура 9.
стей за счет более сложного технологического процесса по изготовлению самой зубчатокольцевой шпонки или других вкладышей и во многих случаях имеют преимущество перед Т. к., а именно: 1) в присоединениях к гнутым составным элементам, 2) в качестве связей в составных элементах, изготовляемых с предварительным выгибом, и 3) для быстрого изготовления временных сооружений (леса, эста кады, временные мосты и т. д.) при наличии лесоматериала на месте. С точки зрения перспектив применения деревянных конструкций в будущем внимания заслуживает одно качество конструкций на Т. к.— предельная расчлененность процесса изготовления, достигающая своего наибольшего использования при применении сборки в
— «У/—I I—£ —
-pF—г-
Фигура 10.
Ζ3τ·%
вертикальном положении. Основное преимущество вертикальной сборки заключается в том, что конструкция возводится постепенно по отдельным элементам, которые ставятся на место сразу в свое окончательное положение. При этом методе практически не существует предела в величине пролета. Между тем при обычном способе сборки в горизонтальном положении по мере увеличения пролета быстро возрастают труд-
Фигура 12.
ности, с к-рыми сопряжен процесс подъема и установки целой конструкции в вертикальное положение (неизбежные выгибы вследствие значительного колебания жесткости по пролету, сопровождающиеся опасными перенапряжениями элементов и соединений, и прочие). Опыт по вертикальной сборке арочных ферм пролета в 40 ж и 56,5 метров (смотрите вкл. л., 1 и 2) с подвижных лесов (фигура 12) с очевидностью показал преимущество этого способа производства работ. На вкл. л3, 4 и 5 изображены разрушения растянутых соединений на кольца Тухшерера, а именно: на 3 и 4—от скалывания и на 5—
от выкалывания.
Лит.: Щусев П., О деревянных конструкциях в России, «Труды XXXIV совещательного съезда игок. службы пути ж. д. СССР, 1923 г.», М., 1924; Карлсен Г., Исследование кольцевой шпонки Тухшерера, М., 1925; Г е с т е ш и, Деревянные стропильные конструкции и их расчет, пер. с нем., М., 1925; Каме н-цев П., О работе кольцевых шпонок, «Труды I Веес. конференции по инж. дерев, констр., 1931» (печ.);И в а-н о в Ю., Действительная работа дерев, констр. по результатам опытных исследов., там же (печ.); ПатонЕ., КлехБ., ДятловА., Опытное исследование соединений элементов деревянных конструкций, М., 1931; Иванов 10., Причины случаев недостаточного запаса прочности деревянных конструкций, «СП», 1931, 8;
его ж е, Изготовление деревянных конструкций на кольцевой шпонке, там же, 1932, 3; Ф р ы г и н В., Рациональный способ изготовления деревянных ферм на кольцевой шпонке, там же, 1932, 3; И ат о н Е. и др., Кольцевые соединения, М., 1932; Иванов Ю., Опытное исследование сопряжений на кольцевой шпонке, «СП», 1933, <5; его же, Кольцевая шпонка, Справочник для инженера-проектировщика, т. 5, М., 1933 (печ.); Lews, Die Bereclinung des gesclilitzten Ringdiibels, «Der Holz-bau», 1920. Ю. Иганов.