Нагельних з'єднання елементів дерев'яних конструкцій (технології з'єднання)
Клейові з'єднання елементів дерев'яних конструкцій
Технології: З'єднання
Вказівки з розрахунку з'єднань елементів дерев'яних конструкцій
Технології: З'єднання
Інші види з'єднань елементів дерев'яних конструкцій
Технології: З'єднання
Класифікація та вимоги до з'єднань дерев'яних конструкцій
Технології: З'єднання
З'єднаннях елементів пластмасових конструкцій
Технології: З'єднання
З'єднання елементів в прогонових будовах з наскрізними фермами
Мости: Металеві мости
Історичний огляд розвитку дерев'яних і пластмасових конструкцій
Історія: Загальна інформація
Вогнестійкість дерев'яних конструкцій
Матеріали: Деревина
Надійність дерев'яних будівельних конструкцій
Технології: Підвищення якості
Виготовлення дерев'яних клеєних конструкцій
Технології: Підвищення якості
Контроль якості дерев'яних клеєних конструкцій
Технології: Підвищення якості
Експлуатація та обстеження дерев'яних конструкцій
Технології: Підвищення якості
Ремонт і посилення дерев'яних конструкцій
Технології: Підвищення якості
Застосування дерев'яних конструкції в будівництві
Матеріали: Деревина
Загальні відомості
Мал. 59. Симетричні з'єднання на циліндричних нагелях>
Нагелями називаються вкладиші, що перешкоджають взаємному зсуву елементів, що з'єднуються і працюють в основному на вигин. За формою нагелі бувають циліндричними і пластинчастими. До циліндричним Нагель відносяться: болти, штирі, цвяхи і гвинти. До пластинчастим Нагель відносяться дубові пластинки (закладаються в гніздо) і сталеві пластинки (заставні і забивні).
Область застосування нагелів: болти і штирі - в стиках елементів для згуртовування складових стиснутих елементів, в вузлових з'єднаннях; цвяхи - для згуртовування складових стиснутих елементів з дощок, рідше - в вузлових з'єднаннях; пластинчасті нагелі - для згуртовування брусів в складових балках; глухарі і шурупи - в з'єднаннях зі сталевими накладками.
Мал. 60. Несиметричні з'єднання на циліндричних нагелях>
Залежно від виду деформації нагелів (щодо середини їх довжини) розрізняють: симетричні з'єднання (рис. 59) і несиметричні (рис. 60). За кількістю площин зсуву між сполучаються елементами з'єднання діляться на односрезную, двухсрезная і багатозрізного. Тут поняття «зріз» не відноситься до характеру роботи і руйнування Нагель, а означає лише місце перетину ним площині зсуву.
Робота нагельного з'єднання
В правильно запроектованому нагельного з'єднанні відбувається зминання деревини гнізда (в'язкість з'єднання) і вигин Нагель (рис. 61, а), при жорсткому нагелі може статися розколювання деревини між гніздами (крихке руйнування) (рис. 61, б). Тому застосовувати жорсткі нагелі не рекомендується. Нагельних з'єднання відрізняються щільністю. На рис. 62 показана робота різних видів односрезную нагельних з'єднань і схеми дії на них сил, що зсувають у вигляді розподілених напружень зминання σсм. епюр згинальних моментів М і поперечних сил Q. нагельного з'єднання (безрозпірного) - Т1 е1 = Т2 е2.
Мал. 61. Робота нагельного з'єднання і характер його руйнування>
З'єднання на циліндричних нагелях. Сталеві циліндричні нагелі виготовляються діаметром 12. 24 мм з градацією через 2 мм, дубові - діаметром 12. 30 мм з градацією через 4 мм (виточуються з брусків). Нагелі вставляються в отвори рівного з ними діаметра.
Нагелі і болти можуть виконуватися також з інших матеріалів. Металеві нагелі неприйнятні при роботі конструкцій в хімічно агресивному середовищі і для цих умов нагелі виготовляються повністю дерев'яними або деревопластмассовимі, наприклад, з орієнтованого прессматериала АГ-4С і з ДСП-Б. З цих матеріалів пресуванням виготовляються болти, нагелі, гайки і шайби.
Мал. 62. Робота защемленного Нагель в гнізді>
Гвинти і шурупи діаметром до 10 мм і глухарі діаметром до 20 мм закручуються в попередньо розсвердлений свердлом меншого діаметра отвору.
Цвяхи діаметром до 6 мм забиваються в цільну деревину; при більшому діаметрі цвяхів попередньо просверливаются гнізда свердлом меншого діаметру (Нерекомендовані з'єднання).
Розрахунок з'єднання. З огляду на щільності нагельного з'єднання, деформації Нагель і деревини тісно пов'язані між собою. Тому несуча здатність нагельного з'єднання визначається тим видом опору (т. Е. Вигином Нагель або зминанням деревини стінок гнізда), який раніше досягає граничного стану і знаходиться для одного зрізу Нагель за формулами:
по смятию гнізда
по вигину нагеля
У цих формулах з і а - товщини елементів, що сполучаються, k - коефіцієнти, прийняті за табл. 11. За розрахункову несучу здатність на один зріз приймається мінімальна з отриманих величин.
За формулами (65) і (66) розраховуються з'єднання, що працюють вздовж волокон. У тих випадках, коли передане нагелем зусилля спрямовано під кутом а до волокон елементів, розрахункова несуча здатність знаходиться за вказаними формулами з множенням на коефіцієнт kα (табл. 12) при розрахунку за зім'яту деревини гнізда і на √kα при розрахунку по вигину нагеля. Кут приймається рівним більшому із кутів смятия нагелем елементів, прилеглих до розглянутого шву.
У з'єднанні на нагелях з пластмас крім того, що зім'яло деревини гнізда і вигину нагеля може статися зріз нагеля. Несуча здатність нагеля на один зріз при цьому виді опору знаходиться за формулою
де Rcp - розрахунковий опір матеріалу Нагель зрізу.
За розрахункову несучу здатність нагеля на один зріз в цьому випадку приймається мінімальне значення, що отримується за формулами (65), (66) і (67).
При проектуванні з'єднань елементів, що працюють при підвищеній вологості або температури, при перевірці з'єднань на вплив тільки постійної і тимчасової тривалої навантажень або розраховуються на вплив короткочасних навантажень, несучу здатність на один зріз слід визначати за формулами (65). (67) з множенням відповідних коригуючих коефіцієнтів по табл. 1, 2, 3, 4 при розрахунку з умови зминання деревини і на корінь квадратний з їх коефіцієнтів при розрахунку з умови вигину нагеля.
Число нагелів в з'єднанні визначається за формулою
де N - розрахункове зусилля в з'єднанні;
Кмин - розрахункова несуча здатність одного зрізу;
nср - число зрізів Нагель.
Мал. 63. Розміщення циліндричних нагелів>
Конструювання з'єднання. Нагелі в з'єднанні розміщуються з урахуванням запобігання руйнуванню деревини від розколювання в результаті неприпустимого ослаблення елементів, що з'єднуються. Нормативні відстані між рядами нагелів s2. між нагелями в ряду s1 залежать від типу Нагель, від товщини з'єднується пакета і від способу розстановки (рис. 63 і табл. 13). Чим товщі пакет, тим більше небезпека спотворення правильної розбивки нагелів на зворотному боці пакета (через відведення свердла при свердлінні). Тому в товстих пакетах при b> 10d, приймаються збільшені відстані між нагелями.
Нагелі слід розміщувати, як правило, за двома, рідше - чотирьох поздовжніх рядах. Розміщення нагелів по одному або трьом поздовжнім рядах не допускається, щоб уникнути збігів середнього ряду з серцевиною площиною елемента, де з'являється тріщин від усихання.
Розміщення нагелів в шаховому порядку не рекомендується. Трудомісткий процес розмітки полегшує застосування шаблонів. Розсвердлювання отворів електросвердлами за допомогою ключового рамою також полегшує роботу і підвищує якість отворів. Розсвердлювання ведеться через весь пакет дощок, тимчасово з'єднуються струбцинами або цвяхами.
Забивають нагелі в отвори рівного діаметра легкими ударами молотка. Забивання нагелів в отвори меншого діаметра може викликати розколювання деревини по рядах отворів.
У нагельних з'єднаннях повинні бути поставлені стяжні болти: в розтягнутих стиках з дерев'яними накладками в розмірі 25. 40% від загального числа нагелів; в розтягнутих стиках зі сталевими накладками в розмірі 50% від загального числа нагелів; в вузлових з'єднаннях ставлять не менше одного стяжного болта в центрі вузла.
Сполучаються елементи перевіряються на міцність з урахуванням ослаблення отворами.
Застосування нагельних з'єднань з тонкими прокладками, сталевими або пластмасовими накладками (рис. 59, б, г і рис. 60, г) допустимо, якщо нагелі в отвори поставлені щільно. Це досягається наскрізним просвердлюванням пакета. Прокладки і накладки перевіряються на розтягнення по ослабленому перерізу, на поздовжній вигин, на зминання стінок отворів за формулами:
тут N - розрахункове зусилля в прокладанні або однієї накладки;
Fнт - розрахункова площа ослабленого отворами перетину;
Fбр - площа брутто перетину накладки;
φ - коефіцієнт поздовжнього вигину при гнучкості накладки, визначеної на розрахунковій довжині між точками закріплення;
d - діаметр отвору;
? Н - товщина накладки (прокладки);
nн - число отворів;
Rp. Rc. Rсм - розрахункові опори матеріалу накладок (прокладки) розтягування, стиснення, зім'яту.
цвяхові з'єднання
Нормальною товщиною пробивається елемента слід вважати з = 10гв. при якій s1 ≥15dгв. мінімальною товщиною є з = 4dгв. при якій s1 = 25dгв. Для проміжних значень з найменша відстань s1 визначається по інтерполяції. Для елементів, що не пробиваються цвяхом наскрізь, незалежно від їх товщини, приймається s1 ≥15dгв. Відстань уздовж волокон від цвяха до торця елемента у всіх випадках має бути не менше 15dгв. При розстановці цвяхів косими рядами в шаховому порядку відстань s2 може бути зменшено до 3dгв.
Зустрічна забивання цвяхів з протилежних сторін пакета допускається лише в тому випадку, коли їх кінці заглиблюються в середній елемент пакету не більше ніж на 2/3 його товщини.
Забивання цвяхів у деревину твердих листяних порід і в модрину не допускається через небезпеку появи тріщин.
Відстань між цвяхами вздовж волокон деревини в елементах, виконаних з осики, вільхи і тополі, слід збільшувати до 50% в порівнянні з зазначеними вище.
Нагелі з круглої сталі в з'єднаннях з листовими шарнірами
Мал. 64. З'єднання з листовими шарнірами>
З'єднання з листовими шарнірами застосовуються в основному для кріплення масивних розтягнутих елементів в вузлах і стиках (рис. 64).
Сталева смуга до елементу кріпиться болтами і штирями. Число болтів має становити 25. 50% від загального числа нагелів. Для забезпечення необхідної щільності з'єднання свердління отворів для нагелів проводиться свердлом для металу через деревину і сталеву смугу, заздалегідь вставлену в проріз дерев'яного елемента.
У з'єднаннях з листовими шарнірами застосовуються двухсрезная симетричні нагелі. Несуча спроможність одного зрізу Нагель, кН, визначається за формулою
де d - діаметр Нагель, см;
α = h / 2d - коефіцієнт, що дорівнює відношенню половини товщини з'єднується елемента до діаметру нагеля d.
Несуча спроможність одного двухсрезная Нагель Тн = 2T1.
Для забезпечення равнопрочності Нагель по зім'яту і вигину значення коефіцієнта α рекомендується приймати в межах 4. 5. Розміри поперечного перерізу смуги визначаються з умови міцності її на розрив по ослабленому нагелями перетину.
Розміщують нагелі в з'єднаннях з листовим шарніром за загальними правилами розміщення нагелів з круглої сталі, причому відстані між нагелями уздовж волокон і від крайнього Нагель до торця елемента приймаються s1 ≥7,5d.
Чи сподобалася вам ця публікація?