Гвозди в соединениях работают как нагели. Однако тот факт, что они забиваются в древесину, обусловливает некоторые особенности их работы: при диаметре гвоздей менее 6 мм их несущая способность на сдвиг не зависит от угла, образованного направлениями силы и волокон; заостренный конец гвоздя перерезает и раздвигает волокна, увеличивая опасность раскалывания. Эту опасность уменьшают более редкой расстановкой гвоздей, по сравнению с нагелями. Недостатком гвоздевых соединений является их ползучесть.
Длина гвоздей применяется такой, чтобы гвоздь пробивал все сплачиваемые элементы, но при этом не выходил наружу. Например, для одностороннего прибивания схватки толщиной 50 мм к стропилине толщиной тоже 50 мм нужны гвозди длиной 100 мм, а для пришивания двусторонней схватки — 150 мм. При таком способе сплачивания концы гвоздей остаются в дереве. Заостренный конец длиной 1,5d (d — диаметр гвоздя в см) не учитывается в работе (рис. 14). Если применяются гвозди короче толщины сплачиваемого пакета, то при расчете учитываются только те гвозди, глубина защемления которых в древесине составляет не менее 4d, то есть при ао меньше четырех диаметров работу конца гвоздя не учитывают. Выход гвоздя наружу ошибкой не считается, но все же нежелателен, концы ржавеют и заражают ржавчиной весь стержень гвоздя. При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего деревянного элемента следует уменьшать на 1,5d.
Несущая способность одного гвоздя вбитого в строительные элементы из сосны и ели определяется по формулам таблицы СП 64.13330.2017. Деревянные элементы рассчитываются на смятие от давления гвоздя, а гвозди рассчитываются на срез (изгиб) по нескольким швам («условным срезам»). За расчетную несущую способность гвоздя принимается наименьшее из полученных значений. Гвоздей должно быть установлено такое количество, чтобы они не были срезаны (изогнуты) растягивающими или сжимающими усилиями и не сминали древесину вокруг себя.
Расчетная несущая способность одного строительного гвоздя
| Напряженное состояние соединения | Расчетная несущая способность гвоздя Т на один шов сплачивания (условный срез) по СП 64.13330. |
|
|---|---|---|
| кН | кгс | |
| 1. Смятие в симметричных соединениях | ||
а) смятие в средних элементах |
0,5cd | 50cd |
| б) смятие в крайних элементах |
0,8a0d | 80a0d |
| 2. Смятие в несимметричных соединениях | ||
а) смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений |
0,55cd |
55cd |
б) смятие в более толстых средних элементах двухсрезных соединений при a ≤ 0,5c |
0,4cd |
40cd |
в) смятие в более тонких крайних элементах при a ≤ 0,35c |
1,2a0d |
120a0d |
г) смятие в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах при c > a > 0,35c |
1,5kнa0d |
150kнa0d |
| 3. Изгиб нагиля | ||
Изгиб гвоздя |
3,1d² + 0,012a0², но не более 5d² |
310d² + 1,2a0², но не более 500d² |
Расчетное количество гвоздей (гвоздевое поле) получается путем деления общего срезающего напряжения на несущую способность одного гвоздя.
| Диаметр гвоздя, d мм | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 1,8 | 2 | 2 | 2,5 | 2,5 | 3 | 3 | 3,5 | 4 | 4 | 5 | 5 | 6 | 6 | 8 |
| Длина гвоздя, lгвмм | 32 | 40 | 50 | 60 | 40 | 50 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 120 | 120 | 150 | 150 | 200 | 250 |
| Вес 1 тыс. шт, кг | 0,64 | 0,79 | 0,97 | 1,16 | 0,95 | 1,19 | 1,87 | 2,23 | 3,77 | 4,33 | 6,6 | 9,5 | 11,5 | 17,8 | 21,9 | 32,4 | 43,1 | 96,2 |
Для того, чтобы гвозди не «измочалили» и не раскололи древесину, их нужно вбивать на определенном расстоянии друг от друга. При встречной забивке гвоздей, если их концы заходят один на другой не более чем на 1/3 толщины среднего элемента, разрешается сохранять одинаковую разметку гвоздей с каждой стороны соединения. Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины пробиваемых элементов.
Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины следует принимать:
S1 ≥ 15d — при толщине пробиваемого элемента c ≥ 10d;
S1 ≥ 25d — при толщине пробиваемого элемента c = 4d.
Для промежуточных значений толщины наименьшее расстояние следует определять по интерполяции.
Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от их толщины, расстояние между осями гвоздей S1 следует принимать равным или более 15d. Так же расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента S1 во всех случаях следует принимать равным или более 15d .
Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2 = 4d. При шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом 45° расстояние может быть уменьшено до 3d.
Гвозди диаметром более 6 мм, а также гвозди, устанавливаемые в древесину лиственницы и промороженную древесину, забивают в предварительно рассверленные отверстия диаметром 0,9d.
Гвозди, забитые в предварительно рассверленные отверстия диаметром, равным диаметру гвоздя, рассчитывают как нагели. Минимальные расстояния меду осями гвоздей принимаются как для нагелей.
