Меню разделаНа главную

СОЕДИНЕНИЯ
ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ


Соединение на цилиндрических нагелях

К таким связям относятся цилиндрические нагели, металлические зубчатые пластины, болты, гвозди, шурупы и глухари (шурупы большого диаметра с шестигранной или квадратной головкой).

Нагелем называется гибкий стержень, который соединяет элементы деревянных конструкций, препятствует их взаимному сдвигу, а сам при этом работает на изгиб. Нагели изготавливают из стали, древесины твердых пород и пластмасс, в виде стержней круглого сечения. Их устанавливают в предварительно просверленные отверстия. Диаметр отверстий для нагеля делают равным диаметру самого нагеля, чем обеспечивается плотность соединения и уменьшается опасность раскалывания. Гвозди забивают в древесину без предварительного сверления гнезд.

Считается, что стальные нагели работают на срез, хотя на самом деле среза по телу нагеля не происходит. Древесина мягче нагеля и происходит ее смятие, а сами нагели — изгибаются, тем не менее, по аналогии с заклепочными соединениями металла, нагели рассчитываются на срез, а место среза (которого фактически нет) называют «условным срезом».

Растянутые стыки на цилиндрических нагелях могут быть симметричными и несимметричными (рис. 11). Для обжатия нагельного соединения, в сопряжение сплачиваемых элементов устанавливают стяжные болты, в количестве примерно равном 25% от общего количества нагелей. Стяжные болты включаются в расчетное (требуемое) количество нагелей. Нагели устанавливаются не менее чем в 2 ряда, количество нагелей в ряду ограничено шириной сплачиваемых элементов.

Симметричный и несимметричный нагельные стыки
рис. 11. Несимметричный и симметричный нагельные стыки

Расчетную несущую способность одного цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и гвоздями под любым углом, следует определять по таблице.

Расчетную несущую способность одного цилиндрического нагеля
Схемы соединений Напряженное состояние соединения Расчетная несущая способность Т на один шов сплачивания (условный срез), кН (кгс)
гвоздя, стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля дубового нагеля
Симметричные соединения а) смятие в средних элементах 0,5cd; (50cd) 0,3cd; (30cd)
б) смятие в крайних элементах 0,8ad; (80ad) 0,5ad; (50ad)
Несимметричные соединения а) смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений 0,35cd; (35cd) 0,2cd; (20cd)
б) смятие в более толстых средних элементах двухсрезных соединений при a≤0,5c 0,25cd; (25cd) 0,14cd; (14cd)
в) смятие в более тонких крайних элементах при a≤0,35c 0,8ad; (80ad) 0,5ad; (50ad)
г) смятие в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах при c>a>0,35c kad kad
Симметричные и несимметричные соединения а) изгиб гвоздя 2,5d² + 0,01a²; (250d² + a²), но не более 4d²; (400d²)
б) изгиб нагеля из стали С 38/23 1,8d² + 0,02a²; (180d² + 2a²), но не более 2,5d²; (250d²)
в) изгиб нагеля из алюминиевого сплава Д16-Т 1,6d² + 0,02a²; (160d² + 2a²), но не более 2,2d²; (220d²)
г) изгиб нагеля из стеклопластика АГ-4С 1,45d² + 0,02a²; (145d² + 2a²), но не более 1,8d²; (180d²)
д) изгиб нагеля из древесно-слоистого пластика ДСПБ 0,8d² + 0,02a²; (80d² + 2a²), но не более d²; (100d²)
е) изгиб дубового нагеля 0,45d² + 0,02a²; (45d² + 2a²), но не более 0,65d²; (65d²)

Расчетное количество нагелей определится по формуле:

nн ≥ Nnср/Т,

где nн — количество нагелей, которое ставится с одной стороны стыка; N — расчетное усилие, действующее на нагельный стык; nср — количество плоскостей сплачивания; Т — несущая способность одного условного среза нагеля, определяемая в кгс или в кН.

Для того чтобы в нагельном соединении не произошло раскалывания древесины, нагели устанавливают на определенном расстоянии друг от друга (рис. 12).

Расстановка нагелей
рис. 12. Порядок расстановки нагелей
Конструктивные требования по расстановке нагелей
Величина Минимальные расстояния между нагелями
стальными алюминиевыми и стеклопластиковыми дубовыми
S1 ≥ 7d ≥ 6d ≥ 5d
S2 ≥ 3,5d ≥ 3,5d ≥ 3d
S3 ≥ 3d ≥ 3d ≥ 2,5d

При обеспечении достаточной плотности посадки нагелей могут применяться соединения со стальными накладками. Чаще всего в них используются гвозди, шурупы, глухари или глухие стальные цилиндрические нагели (рис. 13). Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину сплачиваемого элемента на величину не менее 5d.

Нагельные соединения со стальными накладками на болтах и на глухих цилиндрических нагелях
рис. 13. Нагельные соединения со стальными накладками на болтах и на глухих цилиндрических нагелях

Количество нагелей рассчитывается по выше приведенной формуле, а стальные накладки проверяют на прочность при растяжении по ослабленному отверстиями под нагели сечению.