Прочность шпунтового соединения досок
Конструкция шпунтованных досок проста в монтаже, в тоже время очень прочна и эстетична. При правильной укладке полов и соблюдением всех технологических требований, они прослужат вам длительный период времени.
До последнего времени, при строительстве деревянных срубов домов, доски толщиной 22 мм с пазом и гребнем на боковых кромках применялись для верхнего слоя двуслойных дощатых полов и укладывались по сплошному косому настилу (чёрному полу). При действии на пол сосредоточенных нагрузок, приложенных в пролёте между лагами вблизи стыка досок, давление распределяется в основном по косому настилу и лишь в небольшой части передаётся на смежные доски через элементы шпунтового соединения. Последнее препятствует короблению досок покрытия, которое происходит в течение всего периода эксплуатации пола вследствие естественных изменений влажности воздуха и увлажнения досок.
В предлагаемой конструкции однослойных дощатых полов большая часть сосредоточенной нагрузки, приложенной в пролете к одной доске, передаётся смежным, вызывая в древесине их гребня и щек паза значительные большие напряжения, чем при двуслойных полах.
Статистический расчёт шпунтового соединения досок методами строительной механики весьма затруднён из-за неизученности закона распределения нагрузки по длине гребня и щек паза, а также некоторой неопределённости расположения центра передачи давления по их ширине. Поэтому определение величины нагрузки на пол, в срубе дома или срубе бани, допустимой по условиям прочности указанных элементов досок, производилось экспериментальным путём, аналогично описанному выше.
Для пола применялись сосновые доски толщиной 16-27 мм с гребнями и щеками пазов различной толщины, причём ширина пазов, так же как и в стандартных досках толщиной 22 мм превышала на 1мм толщин гребней. Расстояния между лагами были приняты из условия обеспечения одинакового прогиба покрытий разной толщины. Сосредоточенная нагрузка прикладывалась в середине пролёта досок, вблизи их шпунтового соединения, и постепенно увеличивалась до складывания гребня или щеки паза. Нагрузка передавалась на пол через квадратный штамп с длиной стороны 30мм и ролик диаметром 30 мм и толщиной 15 мм. Штамп устанавливался в трёх позициях, охватывающих все возможные случаи приложения нагрузок вблизи стыка досок, при которых в его элементах возникают наибольшие напряжения.
В результате испытаний 140 образцов найдена зависимость между сосредоточенной нагрузкой, при которой происходит скалывание гребня и щек паза, и толщиной последних. Как показали испытания, величина разрушающей нагрузки не зависит от толщины досок, угла наклона в них слоёв древесины и формы штампа приложения давления. Исходя из найденной зависимости, для пола из стандартных досок толщиной 22 мм могут быть допущены сосредоточенные нагрузки: 160 кг - по прочности верхней щеки паза толщиной 8 мм, 175 кг – по прочности нижней щеки паза толщиной 7 мм и 200 кг – по прочности гребня толщиной 6 мм.
В жилых и общественных зданиях нагрузки от тяжёлых предметов более 100-120 кг передаются на пол посредством широких ножек или подставок, при которых в гребне и щеках паза досок не возникает больших напряжений. Поэтому у стандартных досок толщиной 22 мм целесообразно уменьшить толщину гребня с 6 до 5 мм и нижней щеки паза – с 7 до 6 мм. При этих размерах допустима сосредоточенная нагрузка на пол 140 кг. Одновременно увеличивается до 10 мм, т.е. на 2 мм, толщина слоя износа верхней щеки паза, что будет способствовать повышению срока службы пола.