Нормальные напряжения при скалывании.

,

Учитывая опасный характер работы при совместном действии сдвигающих (скалывающих) и нормальных напряжений в растянутой зоне, напряжения под углом 90^о к волокнам, в конструкциях ограничивается 3<l_ск/l<10, вне зависимости реальной длины скалываемого элемента.

Сопряжения подобного типа рекомендуют выполнять так, чтобы возбуждались напряжения сжатия, устраняющие опасность раскалывания.

Работа древесины на скалывание в соединениях является осо­бенно ответственной, и разрушение здесь может привести к поте­ре несущей способности всей конструкции. Поэтому качество дре­весины соединений должно быть особенно высоким, а наличие трещин недопустимо.

 

Соединения на упорах.

1) Лобовые упоры.

Используются, когда в сопряжениях действуют усилия сжатия.

 

Если есть фаски, то b и h- размеры контактных поверхностей.

Число и размеры болтов принимаются по конструктивным соображениям.

В качестве накладок более эффективны деревянные накладки.

 

2) Торцевой упор.

Используется в сопряжении сжатого элемента с другим.

Определяющим значением является значение для пояса:

3) Трехлобовые упоры.

 

4) лобовая ортогональная врубка

 

Нагельные соединения.

Нагелем называется вкладыш (из любого материала), который соединяет элементы деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб.

Нагели бывают цилиндрической и пластинчатой формы.

Цилиндрические:

1) стержневые (устанавливается в заранее просверленные отверстия),

2) гвоздевые (устанавливаются в цельную древесину).

На плотность соединений на нагелях значительно влияет совпадение отверстий под нагели в соединяемых элементах. Чтобы получить хорошее совпадение отверстий и достичь максимальной плотности соединения, необходимо сверлить отверстия в предварительно собранном и обжатом пакете. Для обжатия соединений ставят стяжные болты в количестве около 25 % общего числа нагелей. Если стяжные болты сделаны из того же материала, что и нагели, то их включают в расчетное количество нагелей.

Нагельно -стержневые соединения:

Применяются для наращивания.

I. Симметричные соединения.

 

II. Несимметричные

Т – расчетная несущая способность по одной плоскости среза.

Расчетная несущая способность по условию скалывания не определяется. Скалывание исключается за счет безопасной расстановки нагелей.

В тех случаях, когда усилие к нагелю прикладывается под углом к волокнам древесины расчетная несущая способность нагеля соединения корректируется посредством умножения на коэффициент k_α по условиям работы на смятие и на по условиям работы на изгиб.

k_α определяется по СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции», и зависит от угла приложения усилия и от диаметра нагеля, т.е. k_α=f(α; d).

Чем больше α, тем больше снижается несущая способность.

Расстановка нагелей.

 

Минимальные расстояния между нагелями:

 - количество нагелей, где

h_s – количество срезов нагеля.

Если толщина элемента небольшая (менее 7d), то можно уменьшить S₁.

Минимальные расстояния между осями нагелей принято выражать в диаметрах нагеля. Они определяются видом нагелей и толщиной соединяемых элементов. Расстановка нагелей в соединениях может быть прямой или в шахматном порядке.

В качестве накладок более эффективно использовать не металлические, а деревянные накладки.

При соблюдении расстановки нагелей расчетная несущая способность одного среза нагеля Т определяется только из условий изгиба нагеля и смятия древесины нагельного гнезда в обоих прилегающих к шву элементах.         Теоретически нагель, как уже указывалось, рассматривают как балку, лежащую на упругом или упругопластическом основании, за которое принимают древесину соединяемых элементов. В основу расчета могут быть положены различные теоретические предпосылки, характеризующие само основание, режимы нагружения, особенности деформирования во времени и другие факторы.  

 

Недостатки использования цилиндрических нагелей:

- нагели ослабляют соединяемые элементы,

  - не менее ¼ стержневых нагелей выполняют в виде болтов или шпилек.

 

Гвоздевые соединения.

Гвозди в соединениях сдвигаемых деревянных элементов работают как нагели. Их обычно забивают в древесину без предварительного просверливания. Диаметр гвоздей, забиваемых в цельную древесину, не превышает 6мм и поэтому их несущая способность не зависит от угла между направлением действия силы и направлением волокон. В связи с этим для гвоздей коэффициент уменьшения несущей способности не вводится, т.е. k_α=1.

При увеличении диаметра увеличивается скалывающее напряжение, поэтому для больших диаметров древесина соединяемых элементов просверливается. Несущая способность гвоздей, вставленных в предварительно просверленные отверстия выше, чем у гвоздей, вбитых в цельную древесину. В таком случае гвозди принято называть тонкими нагелями и их расчет полностью совпадает с расчетом цилиндрических нагелей.  

Определение глубины защемления гвоздя:

При определении расчетной длины защемления кон­ца гвоздя в последней непробиваемой насквозь доске не следует учитывать часть длиной 1,5d. Кроме того, из длины гвоздя при определении длины его защемления следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. Если расчетная дли­на защемления конца гвоздя получается меньше 4d, то его работу в примыкающем к шву элементе учитывать не следует.

Диаметр гвоздей принимать не более 0,25 толщины пробиваемого элемента. Если последняя доска пробивается гвоздем насквозь, то, учитывая отщеп ее нижнего слоя, рабочая толщина доски уменьшается на 1,5d.

Заостренный конец гвоздя, проникая в древесину, раздвигает ее волокна в сторону, в результате чего про­исходит уплотнение древесины около гвоздя, что увели­чивает опасность раскалывания древесины. Уменьшить эту опасность можно относительно более редкой расста­новкой забиваемых гвоздей по сравнению с нагелями.

  Минимальные расстояния между осями гвоздей вдоль волокон древесины следует принимать не менее S₁=15d при толщине пробиваемого элемента c≥10d (толстый пакет); S₁=25d при толщине пробиваемого элемента c=4d (тонкий пакет). Для промежуточных значений толщины элемента наименьшее расстояние следует определять по интерполя­ции.

Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, расстояние между осями гвоздей следует принимать независимо от их толщины S₁≥15d. Расстояние вдоль во­локон древесины от оси гвоздя до торца элемента во всех случаях надо брать не менее S₁=15d.

Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей принимают не менее S₂=4d; при шахматной расстановке или расстановке их косыми ря­дами это расстояние может быть уменьшено до S₂=3d, а расстояние от продольной кромки до оси гвоздя 4d.

Преимущества гвоздей:

- не нужно сверлить отверстия,

- сечения элементов соединения гвоздями не ослабляются.

Недостатки гвоздей:

- сдвиговая жесткость

,

т.е. заметная ползучесть при длительно действующих нагрузках.

- гвозди используются только для соединения досчатых элементов.