Классификация нагельных соединений

Соединения на механических связях
Нагельные	На вклееных стальных стержнях	На металических зубчатых пластинах

 

Нагели
Цилиндрические	Пластинчатые
Металические Из алюминиевых сплавов Дубовые пластмассовые	Металические Деревянные

Нагели – это стержни или пластины, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов и работающие в основном на изгиб.

Нагели применяются при сплачивании (в составных стержнях или балках), при наращивании деревянных элементов (в стыках), при узловых соединениях (в узлах ферм).

В зависимости от способа приложения внешних сил и числа швов, пересекаемых одним нагелем, различают два вида соединения: симметричные и несимметричные (рис. 7.1).

 

 

Рис. 7.1. Нагельные соединения древесины с древесиной:

а – односрезное соединение; б – симметричное соединение

Гвоздевые соединения должны отвечать следующим требованиям:

· диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины пробиваемых элементов;

· при определении расчетной длины защемления конца гвоздя не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5 ; кроме того, из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами; если расчетная длина защемления гвоздя получается меньше 4 , его работу в примыкающем к нему шве учитывать не следует;

· при свободном выходе гвоздя из пакета расчетную длину последнего элемента следует уменьшать на 1,5 ;

· в соединении должно быть не меньше двух гвоздей;

· под гвозди диаметром 6 мм и более следует предварительно сверлить отверстия диаметром 0,8 .

Болтовые соединения должны отвечать следующим требованиям:

· диаметр отверстия под болт не должен превышать диаметра болта более чем на 1 мм;

· под головкой болта и гайкой должны быть использованы шайбы с боковым размером или диаметром не менее 3 d и толщиной не менее 3 d (d – диаметр болта). Шайбы должны плотно прилегать к древесине.

Сопряжение несущих деревянных конструкций с фундаментом выполняется с помощью фундаментных анкерных болтов.

Соединения на шурупах должны отвечать следующим требованиям:

· защемление шурупа (т.е. длина его в элементе, принимающем острие) должно быть как минимум 4 d;

· шурупы завинчиваются в предварительно просверленные отверстия;

· длина гладкой части шурупа больше толщины элемента под его головкой;

· длина гладкой части шурупа в элементе, принимающем острие, составляет не менее 2 d.

 

 

Расчет нагельных соединений

Нагель работает как балка в упруго-пластичной среде. Разрушение нагеля может произойти:

1) от изгиба нагеля (нагель – балка, лежащая на сплошном основании);

2) от смятия древесины нагельного гнезда;

3) от скалывания древесины (от нагеля до торца или между нагелями);

4) раскалывание (разрыв поперёк волокон).

Несущая способность нагеля определяется из условия изгиба и смятия древесины нагельного гнезда (в крайних и средних элементах пролёта). Несущую способность по скалыванию и раскалыванию обеспечивают соответствующей расстановкой нагелей.

Расстановка нагелей в соединениях бывает нормальная, в шахматном порядке и косыми рядами (рис. 7.2.) и производится по правилам, исключающим опасность преждевременного разрушения древесины от скалывания и растяжения поперек волокон. Промежутки и расстояния между осями не должны быть меньше приведенных в строительных нормах значений.

 

Рис. 7.2. Схемы расстановки нагелей:

а – нормальная; б – в шахматном порядке; в – косыми рядами

 

Расчётную несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала (сосны или ели) и одинакового диаметра следует определять по формуле:

, (7.1)

где – минимальное значение несущей способности одного среза нагеля в соединении; – количество нагелей в соединении; – количество швов в соединении для одного нагеля.

Расчётную несущую способность одного среза в односрезных и симметричных двухсрезных соединениях (рис. 7.1.) следует принимать как наименьшее значение из найденных по приведенным ниже формулам:

(7.2)

(7.3)

(7.4)

 

где и – расчётные сопротивления смятию древесины для наружных элементов и для средних элементов в глухом нагельном гнезде, которые приведены для сосны и ели для нормальных условий эксплуатации. Для соединения элементов из древесины других пород или для других условий эксплуатации следует учитывать соответствующие коэффициенты (),(),().

– толщина крайних элементов в симметричных соединениях или более тонких элементов в односрезных соединениях;

– толщина средних элементов в симметричных соединениях или более толстых, или равных по толщине элементов в односрезных соединениях;

– диаметр нагеля;

– коэффициент, зависящий от отношения толщины более тонкого элемента к диаметру нагеля,

Расчетную несущую способность гладких гвоздей на выдергивание определяют по формуле

(7.6)

где — расчетное сопротивление единицы поверхности древесины выдергиванию, принимаемое равным 0,3 МПа для воздушно-сухой древесины и 0,1 МПа — для сырой древесины; — диаметр гвоздя. При диаметре гвоздей более 5 мм в расчет вводят диаметр, равный 5 мм.; — расчетная длина защемленной части гвоздя. Длина защемленной части гвоздя () должна быть не менее двух толщин пробиваемого элемента и не менее 10d.

Расчетную несущую способность гвоздей с нарезкой (витых гвоздей) на выдергивание следует определять по формуле

(7.7)

где — расчетное сопротивление выдергиванию на единицу поверхности древесины, принимаемое равным 1 МПа; — диаметр гвоздя; — расчетная длина защемленной части гвоздя.