Меню разделаНа главную

СОЕДИНЕНИЯ
ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Соединения со связями, работающими на изгиб

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

На цилиндрических нагелях

Нагелем называется стержень, который соединяет элементы деревянных конструкций, препятствует их взаимному сдвигу, а сам при этом работает на изгиб и срез. 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.

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.

Расчетная несущая способность одного цилиндрического нагеля

На­пря­жен­ное со­сто­я­ние со­еди­не­ния Рас­чет­ная не­су­щая спо­соб­ность Т на один шов спла­чи­ва­ния (услов­ный срез) по СП 64.13330.2011 2017
гвоз­дя, сталь­но­го, алю­ми­ни­е­во­го, стек­ло­пла­сти­ко­во­го на­ге­ля ду­бо­во­го на­ге­ля
кН кгс кН кгс
1. Смя­тие в сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
а) смя­тие в сред­них эле­мен­тах
смятие в средних элементах симметричных соединений
0,5cd 50cd 0,3cd 30cd
б) смя­тие в край­них эле­мен­тах
смятие в крайних элементах симметричных соединений
0,8ad 80ad 0,5ad 50ad
2. Смя­тие в не­сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
а) смя­тие во всех эле­мен­тах рав­ной тол­щи­ны, а так­же в бо­лее тол­стых эле­мен­тах од­но­срез­ных со­еди­не­ний
смятие в элементах равной толщины
0,35cd
0,55cd
35cd
55cd
0,2cd
0,3cd
20cd
30cd
б) смя­тие в бо­лее тол­стых сред­них эле­мен­тах двух­срез­ных со­еди­не­ний при a ≤ 0,5c
смятие в толстых средних элементах
0,25cd
0,4cd
25cd
40cd
0,14cd
0,2cd
14cd
20cd
в) смя­тие в бо­лее тон­ких край­них эле­мен­тах при a ≤ 0,35c
смятие в тонких крайних элементах
0,8ad
1,2ad
80ad
120ad
0,5ad
0,75ad
50ad
75ad
г) смя­тие в бо­лее тон­ких эле­мен­тах од­но­срез­ных со­еди­не­ний и в край­них эле­мен­тах при c > a > 0,35c
смятие в тонких элементах односрезных и двухсрезных соединений
kнad
1,5kнad
100kнad
150kнad
kнad
1,5kнad
100kнad
150kнad
3. Из­гиб на­ге­лей в сим­мет­рич­ных и не­сим­мет­рич­ных со­еди­не­ниях
изгиб нагилей
а) из ста­ли С 38/23
из ста­ли С 235 и ар­ма­ту­ры А 240 (Rн= 440 МПа)
1,8d² + 0,02a², но не более 2,5d²
2,2d² + 0,025a², но не более 3,1d²
180d² + 2a², но не более 250d²
220d² + 2,5a²,
но не более 310d²
б) из алю­ми­ни­е­во­го спла­ва Д16-Т 1,6d² + 0,02a², но не более 2,2d²)
2d² + 0,025a², но не более 2,2d²
160d² + 2a², но не более 220d²
200d² + 2,5a², но не более 220d²
в) из стек­ло­пла­сти­ка АГ-4С 1,45d² + 0,02a², но не более 1,8d²
1,8d² + 0,025a², но не более 2,2d²
145d² + 2a², но не более 180d²
180d² + 2,5a², но не более 220d²
г) из дре­вес­но-сло­и­сто­го пла­сти­ка ДСПБ 0,8d² + 0,02a², но не более d²
d² + 0,025a²,
но не более 1,5d²
80d² + 2a², но не более 100d²
100d² + 2,5a²,
но не более 150d²
д) из ду­ба 0,45d² + 0,02a², но не более 0,65d²
0,55d² + 0,025a², но не более 0,8d²
45d² + 2a², но не более 65d²
55d² +
2,5a²,
но не более 80d²
4. Из­гиб на­ге­лей из ста­ли С 235 и ар­ма­ту­ры А 240 (Rн= 440 МПа) в тор­це­вых со­еди­не­ниях с ме­тал­ли­че­ской на­клад­кой с жест­ким креп­ле­ни­ем на­ге­лей
изгиб торцевых нагелей 2d² 200d²

Расчетное количество нагелей определится по формуле:

nн ≥ N/Тnш ≥ 2,

где nн — количество нагелей, шт; N — расчетное усилие, действующее на нагельный стык, кН (кгс); nш — число расчетных швов одного нагеля, шт; 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
При толщине сплачиваемого пакета b ≥ 10d
S1 ≥ 7d ≥ 6d ≥ 5d
S2 ≥ 3,5d ≥ 3,5d ≥ 3d
S3 ≥ 3d ≥ 3d ≥ 2,5d
При толщине сплачиваемого пакета b < 10d и для кленных элементов, включая LVL
S1 ≥ 6d ≥ 6d ≥ 4d
S2 ≥ 3d ≥ 3d ≥ 2,5d
S3 ≥ 2,5d ≥ 2,5d ≥ 2,5d

Нагели в растянутых стыках конструкций из цельной древесины следует располагать в 2 или 4 продольных ряда, а в конструкциях из круглых лесоматериалов допускается шахматное расположение нагелей в 2 ряда с расстоянием между осями нагелей вдоль волокон 2S1, и поперек волокон — S2=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.