З'єднання на циліндричних нагелях
Циліндричні нагелі - до них відносяться: болти і штирі, гвинти всіх видів (шурупи і глухорі), цвяхи - особлива група нагелів, що відрізняється тим, що при діаметрі до 6мм включно їх забивають в деревину без просвердлювання гнізд. Нагелі інших типів встановлюють в отвір діаметром рівним діаметром Нагель для болтів і штирів і 0,8 діаметра для гвинтів всіх видів. Цвяхи створюють в з'єднаннях розколюють напруги, тому відстані між ними вимірюємо числом діаметрів прийнятих великими ніж для нагелів інших типів.
У болтових і гвинтових з'єднаннях виникають сколювальні напруги. Розрахунок на сколювання і розколювання не виробляють, а ці види крихкого руйнування нагельного з'єднання виключають при виконанні конструктивних вимог щодо розстановки нагельних з'єднань, підрозділяють на односрезную і багатозрізного, симетричні і несиметричні. Зрізом з'єднання називається площину взаємного зміщення з'єднання елементів (робочий шов).
Нагелі можуть перетинати 1 або кілька швів, відповідно їх називають односрезную і багатозрізного. У всіх випадках нагелі слід встановлювати для уникнення співпадання з серцевиною або тріщин від усихання (сонячними).
Відстані уздовж волокон між нагелями S1 встановлюється нормами в залежності від виду напруженого стану в з'єднаннях. Вони більше для цвяхових стиків в яких виникають розколюють напруги і менше для болтових, що працюють тільки на сколювання.
Для болтів: S1 ≥7d1. де d1 - діаметр болта.
Щоб уникнути розколювання допускається забивання цвяхів в дошки товщиною не менше 4 діаметрів цвяха.
Відстань S2 і S3 - так само регламентовано і становить від 3 до 4 діаметрів нагеля.
Робота і розрахунок нагельного з'єднання.
Деревина в нагельних гніздах працює на зминання, а самі нагелі на вигин.
Крайні елементи мнуть одним зрізом Нагель, середні елементи двома зрізами, тому розрахунки проводять окремо.
Розрахункова несуча здатність одного зрізу Нагель обчислюють за формула:
; 0,8 і 0,5 - осредненное розрахунковий опір деревини зминанню в кН / см 2.
На вигин нагелі розраховують за формулами:
Всі ці формули справедливі коли зусилля діють вздовж волокон деревини, якщо ж напрямок зусиль і волокон не збігаються для всіх з'єднань (нагельних) крім цвяхових, несучу здатність множать на до # 945; на зминання і на в розрахунках на вигин. Цвяхові з'єднання працюють один в усіх напрямках оскільки цвяхи обминути деревину при розбивці, ущільнивши її в напрямку поперек волокон.
Цвяхи в з'єднаннях зсуваються дерев'яних еле-ментів працюють як нагелі. Їх зазвичай забивають в дере-весіну без попереднього просвердлювання, що обус-ловлівает деякі особливості їх роботи. Як укази-валось раніше, дослідження показали підвищення не-сущу здатність цвяхів, вставлених у попередньо-тельно просвердлені отвори. Однак в цьому випадку цвяхи прийнято називати тонкими наге-лями і їх розрахунок повністю збігається з розрахунком наге-лей.
Діаметр цвяхів, що забиваються в цільну деревину, не перевищує 6 мм і тому їх несуча здатність не залежить від кута між напрямком дії сили і напрямком волокон. У зв'язку з цим для цвяхів коефіцієнт зменшення несучої здатності ka не вводять в формули визначення несучої здатності.
При визначенні розрахункової довжини защемлення кон-ца цвяха в останній непробивною наскрізь дошці не слід враховувати частину довжиною 1,5 dГB. Крім того, з довжини цвяха при визначенні довжини його защемлення слід віднімати по 2 мм на кожен шов між сполучаються елементами. Якщо розрахункова дли-на защемлення кінця цвяха виходить менше 4dГB, то його роботу в примикає до шву елементі враховувати не слід. Діаметр цвяхів приймати не більше 0,25 товщини пробивається елемента. Якщо остання дошка пробивається цвяхом наскрізь, то, з огляду на отщеп її нижнього шару, робоча товщина дошки зменшується на 1,5dГB.
Загострений кінець цвяха, проникаючи в деревину, розсовує її волокна в сторону, в результаті чого про-виходить ущільнення деревини близько цвяха, що збіль-чивает небезпека розколювання деревини. Зменшити цю небезпеку можна відносно більш рідкісною розстил-новлення забитих цвяхів в порівнянні з нагелями.
Мінімальні відстані між осями цвяхів уздовж волокон деревини слід приймати не менше S1 = 15dГB при товщині пробивається елемента c> 10dГВ. S1 = 25dГB при товщині пробивається елемента c = 4d. Для проміжних значень товщини елемента най-меншу відстань слід визначати по Інтерполу-ції.
Для елементів, що не пробиваються цвяхами наскрізь, відстань між осями цвяхів слід приймати незалежно від їх товщини S1≥15d. Відстань уздовж по-локон деревини від осі цвяха до торця елемента у всіх випадках треба брати не менше S1 = 15d. Відстань між осями цвяхів поперек волокон деревини при прямій розстановці цвяхів приймають не менше S2 = 4d; при шахової розстановці або розстановці їх косими ря-дами яку може бути зменшено до S2 = 3d, а відстань від поздовжньої кромки до осі цвяха 4d.
Цвяхи утворюють більш щільні з'єднання, ніж на-гелі. Недоліком цвяхових з'єднань є замет-ва повзучість при довготривалих навантаженнях. Для збільшення щільності з'єднань, особливо в слу-чаях прикріплення сталевих накладок до дерев'яних елементів, знайшли застосування особливі цвяхи з неглад-кою поверхнею, що забиваються в дереві-сину пневматичними молотками.
Равнопрочность, монолітність і довговічність кле-евих з'єднань в дерев'яних конструкціях можуть бути досягнуті тільки застосуванням водостійких конструк-ційних клеїв. Довговічність і надійність клейового з'єднання залежать від стійкості адгезійних свя-зей, виду клею, його якості, технології склеювання, ек-сплуатаціонних умов і поверхневої обробки до-сік.
Клейовий шов повинен забезпечувати міцність соеди-вати, що не поступається міцності деревини на скелі-вання уздовж волокон і на розтягнення поперек волокон. Міцність клейового шва, відповідну міцності деревини на розтяг вздовж волокон, поки ще не вдається отримати, тому в розтягнутих стиках пло-ща, що склеюються доводиться увеличи-вать приблизно в 10 разів косою зрізанням торця на вус або на зубчастий шип.
Щільність (безпустотною) контакту клеїть ве-щества зі склеюваними поверхнями повинна ство-тися ще в вязкожидкого фазі конструкційного клею, що заповнює всі поглиблення і шорсткості, благода-ря здатності змочувати склеюється поверхню. Чим рівніше і чистіше острогани склеюються поверхні і чим щільніше вони прилягають одні до інших, тим повніше моно-літность склеювання, тим рівномірніше і тонше клейовий шов. Дерев'яна конструкція, монолітно склеєна з сухих тонких дощок, володіє значними перевагами перед брусом, вирізаним з цілісного колоди, але для реалізації цих переваг необхідно суворе дотримання всіх умов технології інду-стріального виробництва клеєних дерев'яних конст-рукцій.
Після затвердіння конструкційного клею від сфор-мировалось клейового шва потрібно не тільки равнопрочность і монолітність, а й водостійкість, тепло-стійкість і біостійкість. При випробуваннях руйнування дослідних зразків клейових з'єднань має від-ходити в основному по склеюваної деревині, а не по клейовому шву (з руйнуванням внутрішніх, когезионних зв'язків) і не в прикордонному шарі між клейовим швом і склеюваних матеріалом (з руйнуванням прикордоння-них, адгезійних зв'язків ).
На відміну від казеїнових і інших білкових клеїв синтетичні конструкційні клеї утворюють міцний водостійкий клейовий шов в результаті реакції полі-мерізаціі або поліконденсації. В даний час в основному застосовують резорциновими, фенольнорезорціновие, алкілрезорціновие, фенольні клеї. Згідно СНиП П-25-80, вибір типу клею залежить від температурно-вологісних умов, при яких будуть експлуа-туватися клеєні конструкції.
Еластичність і в'язкість клейового шва особливо важ-на при з'єднанні дерев'яних елементів з металеві-кими, фанерними, пластмасовими і іншими конструк-ційними елементами, що мають температурні, вуса-дочно і пружні характеристики. Однак використання еластичних каучукових клеїв в напружених соеди-неніях як правило неприпустимо через недостатню міцності таких з'єднань і надмірної повзучості їх при тривалому навантаженні.
Чим суші і тонше склеюються дошки, тим менше небезпека освіти в них тріщин. Якщо усушечного викривлення недосушеними дощок відбудеться ще до від-вержденію клейового шва, але після припинення тиску-ня преса, то склеювання буде необоротно порушено, хоча можливо, що цей шлюб виявиться лише позд-неї, коли тріщина розкриється по клейовому шву,
Види з'єднань на клею
Розтягнутий стик клеєних елементів в заводських ус-ловиях виготовляють на зубчастий шип (рис. IV.40, а, б) з ухилом, що склеюються зуба приблизно 1. 10. Це уніфіковане рішення, за міцністю не поступається рішенням стику на вус (при тому ж ухилі), більш економічно по витраті деревини та більш техно-логічно в виробництві; тому воно повинно повністю замінити при заводському виготовленні всі інші ви-ди стиків.
На практиці рекомендується використовувати найбільш технологічний варіант з нарізкою ши-пов перпендикулярно пласті. Цей варіант можна застосовувати при будь-якій ширині склеюються дощок, навіть злегка по-жолоблення. При стикуванні клеєних блоків великого перерізу доводиться застосовувати склеюючи-ня холодним (або теплим) способом.
Для зрощування фанерних листів в заводському про-ізводстве таким же уніфікованим нерозбірним видом з'єднання служить стикове з'єднання на вус; його застосування в напружених елементах кон-трукцій вимагає дотримання наступних умов: дли-ну вуса приймають рівною 10-12 толщинам фанери, а напрямок волокон зовнішніх шпон (сорочок) повинен співпадати з напрямом діючих зусиль. Ослаблення звичайної фанери стиком на вус враховують коефіцієнтом Косл = 0,6, а бакелізірованной фанери коефіцієнтом 0,8.
