Металеві зв'язки нагельного типу

9.5.1 Металеві зв'язки нагельного типу згідно ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 поділяються на дві основні групи:

- металеві зв'язки нагельного типу - це зв'язки, в яких рівновага нагеля забезпечується тільки поздовжніми силами, паралельними напрямку зсуву з'єднувальних елементів, наприклад, цвяхи, шурупи, нагелі, болти, скоби тощо;

- зв'язки, що викликають зминання деревини в з’єднувальному елементі по контактним площадкам, наприклад, штампована металева пластина, розрізні кільця тощо.

9.5.2 Цвяхи

9.5.2.1 Цвяхи, що застосовуються в з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій, за типом стрижня поділяються на гладкі цвяхи, цвяхи з кільцевою і гвинтовою нарізкою, а за формою поперечного перерізу - на круглі і квадратні. Цвях з гвинтовою нарізкою забезпечує більш легке входження у волокна деревини, що дозволяє виключити розколи в деревині або матеріалах на її основі. Цвях з кільцевою нарізкою на стрижні має поперечні насічки, завдяки яким він краще працює на висмикування. За рахунок наявності кільцевої та гвинтової нарізок підвищується рівень надійності з'єднань, в порівнянні з з'єднаннями з використанням звичайних цвяхів.

Цвяхи виготовляються із сталевого дроту по EN 10218-1 або з катанки нелегованої сталі за EN 10016 відповідно до EN 10230.

Для цвяхів, що випускаються за EN 10230-1, номінальний діаметр d повинен бути не менше 1,9 мм (рис. 9.2)

Площа капелюшка цвяха A_h повинна бути не менше 2,5 d ₂, а товщина капелюшка h_t не повинна бути менше 0,25 d (рис. 9.2). Довжина l_р вістря цвяха повинна бути не менше 0,5 d та не перевищувати 1,5 d.

Для профільованих цвяхів довжина нарізної частини l_g повинна становити не менше4,5 d. Допуски на розміри для цвяхів повинні відповідати вимогам EN 10230-1.

Рисунок 9.2 – Загальний вигляд типів цвяхів і їх параметри

9.5.2.2 Механічна міцність цвяхів характеризується наступними величинами:

– характеристичним значенням згинального моменту M_y,k пластичної деформації;

– характеристичним значенням міцності при висмикуванні f_ax,k;

– характеристичним значенням міцності при втискуванні f_h,k;

– характеристичним значенням міцності при проштовхуванні головки f_head,k;

– характеристичним значенням межі текучості f_u матеріалу цвяха.

При визначенні характеристичних значень цвяхових з’єднань, діаметр цвяха приймається рівним номінальному значенню d.

9.5.2 Гвинти й шурупи

9.5.2.1 Гвинти поділяються на шурупи, самонарізні гвинти, або саморізи та гвинти, що вкручують у заздалегідь просвердлені отвори. Гвинти зі стрижнем конічної форми найчастіше називають шурупами, а циліндричної - гвинтами.

У маркуванні гвинта присутні два числа, наприклад - 4 × 30. Перше число вказує діаметр гвинта під головкою в міліметрах, друге - довжину в міліметрах ділянки гвинта, що знаходиться всередині елемента, тобто довжину від вістря до більшого з поперечних перерізів головки. Для гвинтів з потайною головкою, це сумарна довжина стрижня і головки, а для гвинтів з напівкруглою головкою - тільки довжина стрижня.

9.5.2.2 Гвинти можуть виготовлятися відповідно до вимог EN 10083-2 або EN 10016 (всі частини). Матеріал гвинтів повинен відповідати вимогам EN 10083-1 або EN 10088-2. У з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій найчастіше використовуються гвинти 6 мм ≤ d ≤ 12 мм с 0,6 ≤ d₁ / d ≤ 0,75. Тут d – зовнішній діаметр різьблення, а d ₁ – внутрішній діаметр різьблення (рис. 9.3).

Рисунок 9.3 – Загальний вигляд гвинта

9.5.2.3 Гвинти повинні завжди бути закріплені шляхом вгвинчування в деревину, але не шляхом забивання. Всі характеристичні значення міцності, наведені в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 для гвинтів, засновані на даному положенні. Гвинти з діаметром гладкої частини 6мм і менше загвинчуються в елемент без попереднього свердління отворів. Якщо діаметр гвинта більше 6 мм, то його загвинчування виконується в попередньо просвердлені отвори, які повинні відповідати таким вимогам ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1:

– глибина попередньо просвердленого отвору для гвинта повинна дорівнювати його довжині;

– діаметр попередньо просвердленого отвору повинен становити приблизно 70% від діаметра гвинта.

9.5.2.4 Механічна міцність гвинтів характеризується наступними властивостями:

– характеристичним значенням згинального моменту M_yk пластичної деформації;

– характеристичним значенням міцності f_ax,k при висмикування гвинта з деревини;

– характеристичним значенням міцності f_tens,k при проштовхуванні головки гвинта;

– характеристичним значенням межі текучості f_u,k матеріалу гвинта;

– коефіцієнтом характеристичного опору крученню f_tor,k/R_tor,k.

Механічна жорсткість гвинтів характеризується кутом згину a і визначається на підставі характеристичного значення згинального моменту M_yk пластичної деформації, який визначається на підставі випробування за EN 409, або розраховується за відповідними формулами.

9.5.3 Болти і нагелі

9.5.3.1 Нагелі - циліндричні стержні, що виготовляються в основному із сталі. Вони мають гладку або бороздчату поверхню. Діаметр нагелів може бути від 6 до 30 мм. Болти - нагелі з різьбленням, з шестикутними або напівсферичними головками і шестикутними гайками. Діаметр болтів, що використовуються в з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій, може досягати 30мм. Нагелі і болти, в основному, використовуються для сприйняття в з'єднаннях великих зсувних зусиль між елементами в порівнянні з цвяхами і шурупами. Болти можуть використовуватися в з'єднаннях у вигляді розтягнутих зв'язків, але там вони не виконують функцій нагелів.

9.5.3.2 При використанні болтів в якості нагелів, в обов'язковому порядку між головкою і гайкою, повинні встановлюватися шайби. Критерієм загвинчування болтів є втоплювання шайби у елемент з’єднання на один виток різьблення.

9.5.3.3 Нагелі повинні встановлюватися в попередньо просвердлені отвори. Діаметр отворів повинен бути не більше діаметра нагеля. У випадку з'єднання на болтах, діаметр попередньо просвердленого отвору в деревині не повинен бути більше ніж на 1 мм від діаметра болта.

9.5.4 Основні положення з розрахунку з’єднань на металевих зв'язках нагельного типу, прийняті в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

9.5.4.1 У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, при розрахунку з'єднань на металевих зв'язках нагельного типу, передбачається, що в з'єднанні раніше настане пластичне руйнування (зминання деревини нагельного гнізда, вигин нагеля), а потім тільки крихке (розколювання деревини нагелем). Це досягається шляхом дотримання, встановлених в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 вимог щодо розстановки нагелів.

9.5.4.2 Для оцінки граничного навантаження нагельного з'єднання використовується жорстко-пластична модель. Відповідно до цієї моделі, з'єднані між собою кріпильний елемент і деревина (або матеріал на її основі) повинні працювати як абсолютно жорстко-пластичні матеріали відповідно до залежностей «напруження-деформація».

Відповідно до прийнятої моделі, в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 наведені вирази з визначення характеристичних значень несучої здатності кріпильних елементів, що враховують можливі форми руйнування, які можуть виникнути у з'єднаннях елементів «деревина-деревина», «плитний матеріал на основі деревини-деревина» і «деревина-сталь».

Вирази з визначення характеристичних значень несучої здатності кріпильних елементів для з'єднань «деревина-деревина» і «плитний матеріал на основі деревини-деревина» наведені в таблиці 9.1, а для з’єднань «деревина-сталь» в таблиці 9.2.

9.5.4.3 У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 в однозрізних і двозрізних нагельних з'єднаннях зі сталевими пластинами («деревина-сталь»), тонкими пластинами називаються пластини, що відповідають товщині яке менше 0,5 діаметра (d) нагеля, а товсті - товщиною і більше діаметра (d)здопуском для отвору нагеля менше 0,1 d.

9.5.4.4 Вирази, наведені в таблицях 9.1 і 9.2, як і в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, відносяться до характеристичної несучої здатності для одного кріпильного елемента в площині зсуву.

Для з’єднань з однією площиною зсуву (рис. 9.4 а-в), характеристична несуча здатність у площині зсуву F_v,Rk, дорівнює мінімальному значенню з виразів для відповідних випадків зсуву по одній площині, представлених у таблицях 9.1 і 9.2.

Для симетричних з’єднань з двома площинами зсуву (рис. 9.4 г), характеристична несуча здатність кріпильного елемента в площині зсуву F_v,Rk, дорівнює мінімальному значенню рівняння для відповідних випадків зсуву, представлених у таблицях 9.1 і 9.2, і форма руйнування буде відповідати такому рівнянню. Однак, оскільки зєднання має дві площини зсуву, характеристична несуча здатність кріпильного елемента має визначатись як 2 F_v,Rk.

Основні складові, використані у виразах (9.1 - 9.2) - це діаметр нагеля d, характеристичний момент, що викликає плинність кріпильного елемента M_y,Rk, характеристична міцність при втискуванні f_h,i,k i-го елемента з'єднання, значення яких наводяться нижче.

а)

б)

в)

г)

a), б) і в) - приклади однозрізних з’єднань; г) - приклад двозрізного з'єднання

Рисунок 9.4 - Металеві зв'язки нагельного типу в з'єднаннях

Таблиця 9.1 - Вирази для визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента по площині зсуву для з'єднань «деревина-деревина» і «деревина-плитний матеріал на основі деревини» *

З’єднання з однією площиною зсуву
форми руйнування
Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву Fv, Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, вир. (8.6))		форма (а) (9.1) форма (b) (9.2) форма (c) (9.3)     форма (d) (9.4)   форма (e) (9.5)   форма (f) (9.6)
Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву Fv,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, вир. (8.7))		форма (g) (9.7) форма (h) (9.8)   форма (j) (9.9)   форма (k) (9.10)
* На підставі п.п. 8.2.2 и 8.2.3 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

Таблиця 9.2 - Вирази для визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента по площині зсуву для з'єднань «сталь-деревина» *

форми руйнування	З’єднаньи з однією площиною зсуву - форми (a) і (b) мають тонкі пластини, а форми (c), (d) і (e) мають товсті пластини.	З’єднаньи з двома площинами зсуву - пластини будь-якої товщини, якщо нижче не визначено інше
Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву Fv,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування:(EN1995-1-1, вир. (8.9), (8.10))		форма (а) (9.11) форма (b) (9.12) форма (c) (9.13) форма (d) (9.14) форма (e) (9.15)
Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсувуFv,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, выр. (8.11), (8.12), (8.13))		форма (g) (9.16) форма (h) (9.17) форма (j) (9.18) форма (k) (9.19) форма (l) (9.20) форма (m) (9.21)
* На підставі п.п. 8.2.2 и 8.2.3 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

9.5.4.5 Величина діаметра зв'язку нагельного типу, у виразах таблиць 9.1 і 9.2, залежить від типу кріпильного елемента, використовуваного в з'єднанні, який визначається за правилами, встановленими в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 (таблиця 9.3).

9.5.4.6 Значення характеристичного моменту текучості M_y,Rk, для різних типів металевих кріпильних елементів, може бути визначено з виразів, наведених в таблиці 9.4.

9.5.4.7 Характеристична міцність вдавлення f_h,k з'єднувального елемента в масив деревини або матеріалу на її основі - це міцність при стисненні деревини або матеріалу на її основі від впливу жорсткого металевого нагеля.

9.5.4.8 Характеристична міцність при вдавлюванні для цвяхів діаметром ≤ 8 мм змінюється залежно від діаметра використовуваного цвяха, типів використовуваних матеріалів у з'єднанні і від того, чи використовувалася попереднє свердління. Визначення міцності при вдавлюванні для можливих випадків, що виникають при розрахунку, наведено в таблиці 9.5.

9.5.4.9 Характеристична міцність при вдавлюванні для скоб визначається з використанням виразів, наведених в таблиці 9.5 для цвяхів, а якщо скоба має прямокутний поперечний переріз, то діаметр повинен визначатися як квадратний корінь з добутку розмірів двох сторін поперечного перерізу стрижня

Таблиця 9.3 - Вимоги ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 за визначенням діаметра кріпильного елемента

Кріпильний елемент	Діаметр, d, мм
Цвяхи: - гладкі круглі цвяхи (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.3.1.1(4)); - квадратні цвяхи та цвяхи з пазами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.3.1.1(3)).	Діаметру цвяха у відповідності з EN 14592; розміром сторони.
Скоби - з круглими ногами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.4(1)); - з прямокутними поперечним перерізом (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.4(2))	Діаметру стержня скоби; квадратному кореню з добутку сторін поперечного перерізу скоби.
Болти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.5.1.1(2))	Діаметру болта.
Нагелі (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.6(1))	Діаметру нагеля.
Гвинти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.7.1); a) Загальне   (б) При визначенні моменту гвинта, значення враховано в міцності при згині від різьбової частини гвинта, шляхом використання розрахункового діаметра наступним чином: 1) гвинти з гладкою частиною - якщо зовнішній діаметр різьби d дорівнює диаметру стрижня, і гладка частина заходить в елемент в точці вгвинчування в поверхню, але не більше, ніж на 4 d; 2) якщо умови (1) не виконуються.	(a) Діаметру шурупа (діаметр стержня / зовнішній діаметр стержня):     (б) (1) розрахунковий діаметр def - діаметр стержня d; (б) (2) розрахунковий діаметр def - внутрішній діаметр різьби.

Таблиця 9.4-Вирази з визначення My,Rk згідно вимогам ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

Кріпильний елемент	My,Rk, Н·мм
Цвяхи: - гладкі круглі цвяхи (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.14) - квадратні цвяхи (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.14)	, (9.22) , (9.23)
Скобы (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.29)	, (9.24)
Болти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.30)	, (9.22)
Нагелі (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.6.1)	, (9.22)
Гвинти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.7.1): гвинти з гладкою частиною діаметром d ≤ 6 мм гвинти з гладкою частиною діаметром d > 6 мм	Як для нагелів Як для болтів
Примітка. Тут d – діаметр цвяха, скоби або нагеля, мм. Для скоб з прямокутними перетинами, d - квадратний корінь добутку розмірів двох сторін поперечного перерізу стрижня, а для гвинтів d – розрахунковий діаметр, який визначається таблиці 9.3; fu – міцність при розтягу дроту для цвяха (або матеріалу гвинта) Н/мм^2; fu,k – характеристична міцність при розтягу болта (або матеріалу гвинта), Н/мм^2.

Таблиця 9.5 - Характеристична міцність при вдавлюванні для цвяхів

Умова	fh,k,Н/мм^2
Для з’єднань з деревини і LVLс використанням цвяхів діаметром до 8мм: - без попереднього свердління отворів (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.15); - з попереднім свердлінням отворів (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.16)	, (9.25) , (9.26)
Для з’єднань з деревини і LVL з використанням цвяхів діаметром більше 8мм	Застосовуються вираження в Таблиці 9.7 як для болтів
Для з’єднань «плита-деревина», з використанням цвяхів, в яких діаметр капелюшка не менше 2 d, і умови, що матеріал плити - це: клеєна фанера (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.20) ДВП (відповідно до EN 622-2 (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.21)) ДСП або OSB (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.22))	, (9.27) , (9.28) , (9.29)
Примітка. Тут d – діаметр цвяха, мм; ρk – характеристична густина деревини, LVL або матеріалу плити, кг/м^3; t – товщина плити, мм.

9.5.4.10 Характеристична міцність при вдавлюванні для болтів, цвяхів (діаметром > 8 мм) і нагелів визначається з використанням виразів, наведених в таблиці 9.6.

9.5.4.11 Характеристична міцність при вдавлюванні для гвинтів принимается:

– як і для цвяхів, при використанні гвинтів з гладкою частиною діаметром d £ 6мм;

– як і для болтів, при використанні гвинтів з гладкою частиною діаметром d > 6мм.

 

Таблиця 9.6 - Характеристична міцність при вдавлюванні при використанні болтів, цвяхів (діаметром > 8 мм) або нагелів

Умови	fh,k, Н/мм^2
Для деревини та LVL: - навантажування вздовж волокон (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.32) -навантажування під кутом до волокон (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, вир.8.31)	, (9.26)   ,(9.30)
Для з'єднання плити з деревиною, навантажених під будь-яким кутом до поверхні, якщо матеріал плити - клеєна фанера, то характеристична міцність при вдавлюванні в матеріалі плити буде дорівнювати: (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.36):	, (9.31)
Для з’єднань плити з деревиною, навантажених під будь-яким кутом до поверхні, якщо матеріал плити - ДСП або OSB, то характеристична міцність при вдавлюванні в матеріалі плити буде дорівнювати: (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, выр.8.37):	. (9.32)
Примітка. Тут d – діаметр кріпильного елемента; ρk – характеристична густина прийнятого матеріалу; t – товщина матеріалу плити; α – кут додатку сили до кріпильних елементів по відношенню до волокон; k90 = (1.35 + 0,015 d) – для м’яких (хвойних) порід, (1,3 + 0,015 d) – для LVL и (0,9 + 0,015 d) – для твердих порід деревини.

9.5.4.12 У з'єднанні елементи ділити на елемент 1 і елемент 2, як показано в таблицях 9.1 і 9.2, а їх товщини позначати відповідно, як t ₁ і t ₂.

Для з'єднань на цвяхах:

t ₁ – це: - товщина матеріалу з основною частиною цвяха, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - мінімальне значення з товщини матеріалу з основною частиною цвяха і величини забитої частини цвяха в разі двохзрізного з'єднання.

t ₂– це: - величина забитої частини цвяха, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - товщина центрального елемента в разі двохзрізного з'єднання.

За «товщину матеріалу основної частини цвяха» слід приймати товщину елемента, що включає капелюшок цвяха, а за «величину забитої частини цвяха» - відстань, на яку загострений кінець цвяха входить в елемент.

Для з'єднань на скобах: t₁ і t₂ приймаються відповідно до рис. 9.5;

Рисунок 9.5 - Розміри скоби

Для з'єднань на болтах: t₁ – товщина матеріалу основної частини болта, якщо з'єднання з однією площиною зсуву або двома площинами зсуву (припускаючи з'єднання симетричним); t₂ – товщина елемента, в який закручений болт, якщо з'єднання з однією площиною зсуву або товщина центрального елемента - у разі двохзрізного з'єднання.

Для з'єднань з нагелями: t₁ – це: - довжина нагеля в елементі 1, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - мінімальна довжина нагеля в зовнішніх елементах - у разі двохзрізного з'єднання.

t₂ – це: - довжина нагеля в елементі 2, якщо з'єднання з однією площиною зсуву; - товщина центрального елемента - у разі двохзрізного з'єднання.

Для з'єднань на шурупах:

- при визначенні t₁ і t₂ застосовуються правила як для цвяхів.

9.5.4.13 У виразах (таблиць 9.1 та 9.2) з визначення характеристичних значень несучої здатності, крім згину з'єднувального елемента і вдавлення (зминання) деревини, враховуються ефекти тертя і висмикування кріпильного елемента, що виникають при його згині. У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, для врахування ефекту тертя, що виникає між контактуючими поверхнями з'єднувальних елементів, використовується відношення характеристичної міцності елемента 2 при вдавлюванні (f_{h, 2 ,k} ) до характеристичної міцності елемента 1 при вдавлюванні (f_{h, 1 ,k} ), тобто

. (9.33)

При впливі на кріпильний елемент з'єднання зусилля зсуву, він буде відчувати і розтяг (висмикування). У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 для обліку ефекту висмикування кріпильного елемента, у виразах з визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента, введено додатковий доданок F_ax,Rk /4, де F_ax,Rk – характеристична осьова несуча здатність кріпильного елемента при висмикуванні. Визначення F_ax,Rk для цвяхів і скоб наведено в п. 8.3.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1; для болтів - у п. 8.5.2 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1; для шурупів - у п. 8.7.2 EN 1995 - 1-1.

При визначенні характеристичних значень F_ax,Rk з'єднувальних елементів повинні дотримуватися такі вимоги по анкеруванню:

а) для гладких цвяхів, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця в деревині, не повинна бути менше 8 d. При довжині анкерування цвяха 8 d, значення несучої здатності при висмикуванні цвяха приймається рівною нулю. Якщо довжина анкерування цвяха з боку загостреної частини менше або дорівнює 12 d, то використовується повне характеристичне значення міцності при його висмикуванні, яке визначається з виразу (8.25) в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1. Якщо довжина анкерування становить від 8 d до 12 d, то несуча здатність цвяха при висмикуванні повинна множитися на (t_pen /4 d – 2), де t_pen –довжина анкерування цвяха з боку загостреного кінця.

б) для інших типів цвяхів, які наведені в EN 14592, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця, не повинна бути менше 6 d. При довжині анкерування цвяха 6 d, значення несучої здатності при його висмикуванні приймається рівним нулю. У разі, коли довжина анкерування цвяха з боку загостреного кінця менше або дорівнює 8 d, в розрахунках приймається повне характеристичне значення несучої здатності цвяха при висмикуванні, а якщо довжина анкерування знаходиться в інтервалі від 6 d до 8 d, то несуча здатність при висмикуванні повинна множитися на (t_pen /2 d – 3);

в) для цвяхів, забитих у торці дерев'яних елементів, повинні застосовуватися вимоги, наведені в п. 8.3.1.2 (4) ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1;

г) для скоб, мінімальна довжина анкерування t ₂ з боку загостреного кінця, повинна бути менше або дорівнювати 14 d, де d - діаметр скоби (рис. 9.5);

д) для гвинтів, мінімальна довжина анкерування з боку загостреного кінця різьбової частини, повинна становити 6 зовнішніх діаметрів гвинта, вимірюваних на різьбовій частині.

9.5.4.14 Наведені в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 і в таблицях 9.1 і 9.2 вирази за визначенням значень характеристичної несучої здатності справедливі тільки в тому випадку, коли виключена поява розколювання або зсуву в деревині, що призводять до крихкого характеру руйнування з'єднання. Для виконання даної умови повинні бути дотримані всі вимоги щодо розміщення кріпильних елементів нагельного типу, що стосуються дотримання мінімальних відстаней від кромки і торця до осі з'єднувального елемента і кроку між осями кріпильних елементів (рис. 9.6). Мінімальні відстані для з'єднань з використанням цвяхів, скоб, нагелів і шурупів наведені в таблицях 9.7 і 9.8.

При використанні в з'єднаннях цвяхів діаметром більше 6мм і гвинтів з гладкою частиною (неповним різьбленням) діаметром більше 6мм, для їх установки повинно виконуватися попереднє свердління отворів. Вимоги для таких кріпильних елементів наведені в розділі 10 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1.

Попереднє свердління отворів також слід виконувати в щільній деревині:

– для цвяхів, що забиваються в деревину з характеристичною густиною понад 500 кг/м³; – для всіх шурупів, які встановлюються в твердих породах деревини.

а)	б)
в) -90° £ a £ 90°	г) 90° < a < 270°	д) 0° £ a £ 180°	е) 180° £ a £ 360°

а) і б) - величина кроку вздовж і впоперек волокон відповідно при рядовому і шаховому розташуванні кріпильних елементів, б) і г) - відстань від осі кріпильного елемента до торця елемента відповідно навантаженого і ненавантаженого; д) і е) - відстань від осі кріпильного елемента до кромки елемента відповідно навантаженої і ненавантаженої

Рисунок 9.6 - Розстановка з'єднувальних елементів нагельного типу

Окрім вимог, наведених в таблиці 9.7, для вузлів з цвяхами або скобами повинні дотримуватися такі додаткові вимоги ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1:

а) для поперечно навантажених цвяхів згідно з п. 8.3.1.1 (2) у деревині виконується попереднє свердління отворів якщо: - характеристична густина > 500 кг/м³; - діаметр цвяха перевищує 6 d.

- для з'єднання «деревина-деревина» на цвяхах, згідно з п. 8.3.1.1 (6), сполучаються елементи повинні попередньо свердлитися, якщо товщина дерев'яних елементів менше, ніж t, яка визначається з виразу

, (9.34)

де t – товщина дерев'яного елемента, в якому виконується попереднє свердління отворів, мм; ρ_k - характеристична густина деревини, кг/м³; d – діаметр цвяха (мм).

Таблиця 9.7 - Мінімальні величини кроку або відстані до торця або кромки при використанні цвяхів або скоб діаметром d для з'єднань «деревина-деревина» *

Мінімальна величина кроку або відстані
Величина кроку або відстані і α **	Цвяхи	Скоби (рис. 9.5 і нижче)
З попередньо просвердленими отворами	З попередньо просвердленими отворами d > 6мм і/або ρk >500 кг/м^3
rk £ 420 кг/м^3	420 кг/м^3< rk £500 кг/м^3
Крок вздовж волокон – a 1 0°£ a £ 360°	d < 5 мм; (5+5|cos a |) d d ³5 мм; (5+7|cos a |) d	(7+8|cos a |) d	(4+|cos a |) d	для q ³30°; (10+5|cos a |) d для q <30°; (15+5|cos a |) d
Крок поперек волокон– a 2 0°£ a £ 360°	5 d	7 d	(4+|sin a |) d	15 d
Відстань до навантаженого торця a 3,t -90°£ a £ 90°	(10+5|cos a |) d	(15+5|cos a |) d	(7+5|cos a |) d	(15+5|cos a |) d
Відстань до ненавантаженого торця a 3,с -90°£ a £ 270°	10 d	15 d	7 d	15 d
Відстань до навантаженої кромки a 4,t 0°£ a £ 180°	d < 5 мм; (5+2sin a) d d ³5 мм; (5+5sin a) d	d < 5 мм; (7+2sin a) d d ³5 мм; (7+5sin a) d	d < 5 мм; (3+2sin a) d d ³5 мм; (3+4sin a) d	(15+5|sin a |) d
Відстань до незавантаженої кромки a 4,с 180°£ a £ 380°	5 d	7 d	3 d	10 d
* На підставі таблиць 8.2 и 8.3 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 ** α – кут між напрямком прикладається зусилля до цвяха і волокнами

 

б) для з'єднання на цвяхах «плита-деревина», згідно з п. 8.3.1.3 (1), мінімальні величини кроку для всіх з'єднань на цвяхах «плита-деревина» рівні наведеним в таблиці 9.7, помноженим на 0,85. Відстані до торця / кромки залишаються незмінними, якщо в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 не визначено інше.

Згідно з п. 8.3.1.3 (2), мінімальні відстані до торця і кромки в елементах з клеєної деревини має прийматися 3 d на ненавантаженому торці (кромці) і (3 + 4 sin α) d – на навантаженому торці (кромці).

в) для з'єднання на цвяхах «сталь-деревина», згідно з п. 8.4.1.4 (1) мінімальні величини кроку дорівнюють наведеним в таблиці 9.7, помноженим на 0,7. Мінімальні відстані до торця і кромки залишаються незмінними.

Величина кроку і відстані до торця і кромки для з’єднань з болтами і / або нагелями наведені в таблиці 9.8.

Таблиця 9.8 - Мінімальні величини кроку або відстані до торця або кромки при використанні болтів і / або нагелів для з'єднань «деревина-деревина», «плита-деревина» і «сталь-деревина» *

Величина кроку або відстані (див. рис. 9.4)і α **	Мінімальна величина кроку або відстані
Болти	Нагелі
Крок вздовж волокон– a 1 0°£ a £ 360°	(4+|cos a |) d	(3+2|cos a |) d
Крок поперек волокон – a 2 0°£ a £ 360°	4 d	3 d
Відстань до навантаженого торця a 3,t -90°£ a £ 90°	max (7 d; 80 мм)	max (7 d; 80 мм)
Відстань до ненавантаженого торця a 3,с 90°£ a < 150° 150°£ a < 210° 210°£ a £ 270°	max[(1+6sin a) d; 4 d ] 4 d max[(1+6sin a) d; 4 d ]	max[(a 3,t|sin a |) d; 3 d ] 3 d max[(a 3,t|sin a |) d; 3 d ]
Відстань до навантаженої кромки a 4,t 0°£ a £ 180°	max[(2+2sin a) d; 3 d ]	max[(2+2sin a) d; 3 d ]
Відстань до незавантаженого кінця a 4,с 180°£ a £ 360°	3 d	3 d
* На підставі Таблиць 8.4 и 8.5 в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 ** α – кут між напрямком прикладається зусилля до болта і волокнами.

Величина кроку і відстані до торця і кромки для з’єднань з гвинтами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, п. 8.7.1) приймаються наступними:

– Для гвинтів з гладкою частиною з діаметром більше 6мм слід застосовувати правила як для болтів.

– Для гвинтів з гладкою частиною і діаметром £ 6мм слід застосовувати правила як для болтів.

Тут d – діаметр гладкої частини гвинта.

 

9.5.4.15 Якщо з'єднання «сталь-деревина» розташоване біля торця дерев'яного елемента і працює на розтяг вздовж волокон, то при визначенні характеристичних значень несучої здатності, слід керуватися п. 8.2.3 (5) і Додатком А до ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 тільки в тому випадку:

- Якщо в ряду 10 або більше металевих кріпильних елементів нагельного типу d ≤ 6мм, розташованих вздовж волокон;

- Якщо в ряду 5 або більше металевих кріпильних елементів нагельного типу d > 6мм, розташованих вздовж волокон

9.5.4.16 Якщо з'єднання схильне до дії сили, що розтягує, спрямованої під кутом до волокон (рис. 9.7), то повинна бути виконана перевірка міцності від її складової (F_Ed sin a), яка викликає розтяг поперек волокон, виходячи з умови

, (9.35)

, (9.36)

де F_90,Rd – розрахункова несуча здатність при розколюванні деревини поперек волокон, що визначається з виразу

, (9.37)

F_{v,Ed, 1} and F_{v,Ed ,2} – розрахункові зусилля зсуву в кожному елементі з'єднання (рис. 9.7).

Рисунок 9.7 - Елемент під дією розтягу під кутом до волокон

9.5.4.17 Для вузлів дерев'яних ферм, елементи яких виготовлені з м'яких (хвойних) порід деревини, характеристична несуча здатність при розколюванні елемента А чи елементів (рис. 9.8), буде визначатись:

, (9.38)

де w – поправочний коефіцієнт, який для металевої штампованої пластини (МЗП) визначається , а для всіх інших кріпильних елементів w =1; F _{90, Rk} – характеристична несуча здатність при розколюванні, Н; h_e – відстань від найвіддаленішого кріпильного елемента або торця металевої штампованої пластини до навантаженої кромки, мм; h – висота елемента, мм; b – товщина елемента, мм; w_pl – ширина металевої штампованої пластини вздовж волокон, мм.

а)	б)
в)

а) - з'єднання нагельного типу, б) - з'єднання з металевою штампованою пластиною (МЗП), в) - розташування елементів

Рисунок 9.8 - Вузли ферм

9.5.4.18 Несуча здатність з'єднання залежить від кількості кріпильних елементів у з'єднанні. У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 число кріпильних елементів, що розташовуються вздовж лінії паралельної напрямку волокон (рис. 9.9), називають рядом кріпильних елементів вздовж волокон.

а)	б)
в)

а) і б) - лінії кріпильних елементів; в) - ряди з одиночних цвяхів

Рисунок 9.9 - Ряди кріпильних елементів

Згідно ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, наведена характеристична несуча здатність кріпильних елементів вздовж волокон F_v,ef,Rk, визначається з виразу

, (9.39)

де F_v,ef,Rk – наведена характеристична несуча здатність в поперечному напрямку в площині зсуву одного ряду кріпильних елементів, розташованих вздовж волокон; n_ef – розрахункова кількість кріпильних елементів в площині зсуву в ряду вздовж волокон; F_v,Rk - характеристична несуча здатність в поперечному напрямку в площині зсуву кріпильних елементів одного типу.