Соединения со связями, работающими на изгиб

25.07.2011

Соединения со связями, работающими на изгиб

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.Соединения со связями, работающими на изгиб

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. Расчетную несущую способность нагеля в рассматриваемом шве следует принимать равной меньшему из всех значений, полученных по формулам таблицы.
  5. 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.
  6. 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 нагелейСоединения со связями, работающими на изгиб

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.Соединения со связями, работающими на изгиб