К таким связям относятся цилиндрические нагели, металлические зубчатые пластины, болты, гвозди, шурупы и глухари (шурупы большого диаметра с шестигранной или квадратной головкой).
Соединение на цилиндрических нагелях
Нагелем называется гибкий стержень, который соединяет элементы деревянных конструкций, препятствует их взаимному сдвигу, а сам при этом работает на изгиб. Нагели изготавливают из стали, древесины твердых пород и пластмасс, в виде стержней круглого сечения. Их устанавливают в предварительно просверленные отверстия. Диаметр отверстий для нагеля делают равным диаметру самого нагеля, чем обеспечивается плотность соединения и уменьшается опасность раскалывания. Гвозди забивают в древесину без предварительного сверления гнезд.
Считается, что нагели работают на срез, хотя на самом деле среза по телу нагеля не происходит. Древесина мягче нагеля и происходит ее смятие, а сами нагели — изгибаются, тем не менее, по аналогии с заклепочными соединениями металла, нагели рассчитываются на срез, а место среза (которого фактически нет) называют «условным срезом».
Растянутые стыки на цилиндрических нагелях могут быть симметричными и несимметричными. Для обжатия нагельного соединения, в сопряжение сплачиваемых элементов устанавливают стяжные болты, в количестве примерно равном 25% от общего количества нагелей Стяжные болты включаются в расчетное (требуемое) количество нагелей. Нагели устанавливаются не менее чем в 2 ряда, количество нагелей в ряду ограничено шириной сплачиваемых элементов.
Несимметричный и симметричный нагельные стыки
Расчетную несущую способность одного цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и гвоздями под любым углом, следует определять по таблице.
| Схемы соединений | Напряженное состояние соединения | Расчетная несущая способность Т на один шов сплачивания (условный срез), кН (кгс) | |
| гвоздя, стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля | дубового нагеля | ||
| 1. Симметричные соединения | а) смятие в средних элементах |
0,5cd; (50cd) |
0,3cd; (30cd) |
| б) смятие в крайних элементах |
0,8ad; (80ad) |
0,5ad; (50ad) |
|
| 2. Несимметричные соединения | а) смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений |
0,35cd; (35cd) |
0,2cd; (20cd) |
| б) смятие в более толстых средних элементах двухсрезных соединений при a≤0,5c |
0,25cd; (25cd) |
0,14cd; (14cd) | |
| в) смятие в более тонких крайних элементах при a≤0,35c |
0,8ad; (80ad) |
0,5ad; (50ad) | |
| г) смятие в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах при c>a>0,35c |
kad |
kad | |
| 3. Симметричные и несимметричные соединения | а) изгиб гвоздя |
2,5d² + 0,01a²; (250d² + a²), но не более 4d²; (400d²) |
— |
| б) изгиб нагеля из стали С 38/23 |
1,8d² + 0,02a²; (180d² + 2a²), но не более 2,5d²; (250d²) |
— | |
| в) изгиб нагеля из алюминиевого сплава Д16-Т | 1,6d² + 0,02a²; (160d² + 2a²), но не более 2,2d²; (220d²) | — | |
| г) изгиб нагеля из стеклопластика АГ-4С |
1,45d² + 0,02a²; (145d² + 2a²), но не более 1,8d²; (180d²) |
— | |
| д) изгиб нагеля из древесно-слоистого пластика ДСПБ | 0,8d² + 0,02a²; (80d² + 2a²), но не более d²; (100d²) | — | |
| е) изгиб дубового нагеля |
— |
0,45d² + 0,02a²; (45d² + 2a²), но не более 0,65d²; (65d²) | |
Примечания:
- В таблице: с — толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений, а — толщина крайних элементов, а также более тонких элементов односрезных соединений; d — диаметр нагеля; все размеры в см.
- Расчетную несущую способность нагеля в двухсрезных несимметричных соединениях при неодинаковой толщине элементов следует определять с учетом следующего:
а) расчетную несущую способность нагеля из условия смятия в среднем элементе толщиной c при промежуточных значениях a между c и 0,5c следует определять интерполяцией между значениями по пп.2,а и 2,б таблицы;
б) при толщине крайних элементов a>c расчетную несущую способность нагеля следует определять из условия смятия в крайних элементах по п.2,а таблицы с заменой с на а;
в) при определении расчетной несущей способности из условий изгиба нагеля толщину крайнего элемента а в п.3 таблицы следует принимать не более 0,6с. - Значения коэффициента k для определения расчетной несущей способности при смятии в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах несимметричных соединений c>a>0,35c приведены в табл.18 СНиП II-25-80.
- Расчетную несущую способность нагеля в рассматриваемом шве следует принимать равной меньшему из всех значений, полученных по формулам таблицы.
- Расчет нагельных соединений на скалывание производить не следует, если выполняются условия расстановки нагелей в соответствии с пп.5.18 и 5.22 СНиП II-25-80.
- Диаметр нагеля d следует назначать из условия наиболее полного использования его несущей способности по изгибу.
Расчетное количество нагелей определится по формуле:
Nн ≥ N/Т×Nср,
где Nн — количество нагелей, которое ставится с одной стороны стыка; N — расчетное усилие, действующее на нагельный стык; Nср — количество плоскостей сплачивания; Т — несущая способность одного условного среза нагеля, определяемая в кгс или в кН.
Для того чтобы в нагельном соединении не произошло раскалывания древесины, нагели устанавливают на определенном расстоянии друг от друга.
Конструктивные требования по расстановке нагелей
| Величина | Минимальные расстояния между нагелями | ||
| стальными | алюминиевыми и стеклопластиковыми | дубовыми | |
| S1 | ≥ 7d | ≥ 6d | ≥ 5d |
| S2 | ≥ 3,5d | ≥ 3,5d | ≥ 3d |
| S3 | ≥ 3d | ≥ 3d | ≥ 2,5d |
S1 — расстояния между нагелями и от нагеля до торца элемента вдоль волокон; S2 — расстояния между нагелями поперек волокон; S3 — расстояние от нагеля до грани элемента поперек волокон; d — диаметр нагеля в см.
При обеспечении достаточной плотности посадки нагелей могут применяться соединения со стальными накладками. Чаще всего в них используются гвозди, шурупы, глухари или глухие стальные цилиндрические нагели. Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину сплачиваемого элемента на величину не менее 5d.
Нагельные соединения со стальными накладками: на болтах; на глухарях
Количество нагелей рассчитывается по выше приведенной формуле, а стальные накладки проверяют на прочность при растяжении по ослабленному отверстиями под нагели сечению.
