Категория: Деревянные конструкции

Нагели, гвозди, винты

Стальные цилиндрические нагели. К ним относятся гладкие цилиндрические стержни сплошного или трубчатого сечения, а также гвозди, болты, тяжи. Цилиндрические нагели применяют для соединения элементов составных стержней, присоединения стержней решетки с небольшими усилиями в узлах ферм, стыков поясов ферм, балок и др. Они воспринимают усилия сдвига, возникающие между элементами по плоскостям сплачивания, и работают в основном на изгиб (редко на срез, например при металлических накладках). Цилиндрические нагели рассчитывают как стержни, находящиеся в упругопластической среде, работающие по двум основным схемам нагружения: симметричной и несимметричной. Симметричные соединения бывают двус-резные и четырехсрезные, а несимметричные — односрезные и многосрезные.

При использовании древесины других хвойных и лиственных пород, при эксплуатации соединений в условиях повышенной температуры и влажности, а также при воздействии кратковременных ветровых, монтажных и сейсмических нагрузок помимо коэффициента угла действия усилия вводятся дополнительные поправочные коэффициенты.

Соединение на гвоздях и винтах. В месте забивки гвоздя древесина сминается, образуются продольные трещины, отщепы. Частично эти недостатки устраняются применением гвоздей крестообразного профиля, для которых можно не сверлить отверстия даже при диаметре более 6 мм. Улучшенными свойствами обладают гвозди из стеклопластика АГ-4С.

Рис.1. Виды нагелей а — болт; б — цилиндрический стальной нагель (штырь); в — гвоздь; г — шуруп; д — глухарь; е — дубовый цилиндрический нагель; ж — стальной трубчатый нагель; з — дубовый или березовый нагель для сквозного гнезда; и — глухой пластинчатый нагель; к — стальной пластинчатый нагель

Рис.2. Симметричные нагельные соединения а — двухсрезное на стальных цилиндрических нагелях; б — двухсрезное на гвоздях; в — двухсрезное со стальными накладками; г — многосрезное

Рис.3. Несимметричные нагельные соединения а, б — односрезные на стальных цилиндрических нагелях; в — односрез-ное на гвоздях; г — односрезное со стальными накладками; д — многосрезное

Рис. 4. Соединение на гвоздях а — при глухой забивке; б — при сквозной забивке с выходом конца

Они также забиваются в древесину без предварительной рассверловки гнезд. Прочность их при изгибе достигает 1000 МПа. Однако пластмассовые нагели и гвозди более деформативны.

При определении расчетной длины гвоздя не учитывают его заостренную часть и зазоры между соединяемыми элементами в каждом шве по 2 мм. Если расчетная длина защемления гвоздя получается меньше его четырех диаметров, работа конца гвоздя не учитывается. Можно применять соединения со стальными накладками, а в качестве крепежных средств — односрезные гвозди, винты и глухие стальные цилиндрические нагели, которые ставятся в отверстия, предварительно просверленные в стальных накладках и деревянных элементах. Стальные накладки необходимо проверить на растяжение по ослабленному сечению и на смятие стенок просверленных отверстий.

Если элементы соединяют нагелями разных видов (гвозди, винты), несущая способность соединения в целом определяется как 0,9 от суммы несущих способностей нагелей. Применять неодинаковые нагели в стыках, работающих на растяжение, не рекомендуется.

Диаметр гвоздя, выбираемый с учетом толщины соединяемых элементов, не должен превышать 0,25 толщины пробиваемых элементов. Для гвоздей диаметром более 6 мм (а в случае применения древесины ольхи — более 5 мм) требуется высверливать отверстия, равные 0,9 диаметра. Для винтов (шурупов) диаметр отверстий должен быть на 2—3 мм меньше диаметра винта (шурупа).

В случаях крепления подшивки потолка, настилов и других элементов гвозди и винты помимо работы на сдвиг могут работать на выдергивание. Эта работа в расчете не учитывается, если гвозди или винты поставлены в торец элемента (вдоль волокон древесины) или помещены в заранее просверленные отверстия, а также в случае динамических воздействий на конструкцию. Если же гвоздь рассчитывается на выдергивание, то длина его защемленной части должна быть не менее двух толщин прибиваемого деревянного элемента и не менее 10 диаметров. При расчете исходят из условия применения воздуш-но-сухой древесины, для которой расчетное сопротивление установлено 0,3 МПа. В случае эксплуатации конструкции при повышенной температуре и влажности, а также воздействии сейсмических нагрузок вводятся поправочные коэффициенты. Для сырой древесины, высыхающей при эксплуатации, расчетное сопротивление уменьшается до 0,1 МПа. Гвозди, работающие на выдергивание, размещают так же, как и гвозди, работающие на сдвиг. Продольные расстояния между осями винтов должны быть не менее 10, а поперечные — не менее 5 диаметров.

Пластмассовые нагели. Для конструкций, подверженных действию агрессивных сред, или для немагнитных сооружений, в которых использование стальных нагелей недопустимо, применяют нагели из высокопрочных пластиков (стеклопластики АГ-4С, АГ-4В, древесно-слоистые пластики, текстолиты). Нагели из стеклопластика изготовляют методом горячего прессования, а из древесно-слоистых пластиков и текстолитов — вытачивают. Стеклопластиковые нагели диаметром 12—25 мм выдерживают нагрузку в соединениях на сдвиг 10—50 кН в зависимости от угла примыкания соединяемых элементов. Стеклопластиковые нагели всех видов ставятся в заранее просверленные отверстия.

Стальные и пластмассовые цилиндрические нагели при обычной расстановке располагают в два продольных ряда (рис. 5.5, а). В один ряд нагели ставят только в конструкциях из круглых лесоматериалов. Большее число рядов нагелей допустимо при их размещении в шахматном порядке (рис. 5.5, б). Гвозди могут быть также расположены косыми рядами (рис. 5.5, в).

Рис. 5. Схема расстановки нагелей а — прямая; б — в шахматном порядке; в — косыми рядами

При использовании нагелей большого диаметра возможно появление трещин на концах соединяемых элементов, вызванное скалыванием древесины вдоль волокон. Поэтому концевые расстояния принимаются несколько большими, чем промежуточные.

При использовании винтов и шурупов в односрезных соединениях со стальными накладками расстановка их принимается такой же, как и для стальных цилиндрических нагелей. Толщина стальных накладок с учетом возможной коррозии должна быть не менее 6 мм. Ширина накладок не должна превышать половины высоты сопрягаемых элементов.

Соединения на наклонных винтах более эффективны в сравнении с нагелями. Соединения на наклонно расположенных стальных винтах большой длины и диаметра, устанавливаемых под углом 45° к продольному направлению волокон, применяют для составных изгибаемых элементов из бревен и брусьев в конструкциях перекрытий и мостовых пролетов. Винты диаметром до 30 мм имеют нарезку по всей длине и съемную головку. Изготовляют винты механическим способом (нарезкой) или горячей накаткой резьбы с большим шагом. Завинчивают их в отверстия диаметром 0,7 диаметра винта при помощи ключа или гайковерта. Полученные связи относятся к податливым, однако их несущая способность и жесткость существенно выше цилиндрических нагелей. Винты устанавливают в направлении главных растягивающих напряжений и используют как растянутые связи на выдергивание под углом к волокнам. Из составных элементов на наклонно расположенных винтах проектируют подстропильные брусчатые балки и бревенчатые трех-шарнирные рамы. При этом учитывают естественный сбег стволов.

Рис. 6. Схемы балок составного сечения из брусьев со сбегом на металлических зубчатых пластинах (а) и на наклонно установленных винтах (б)


Деревянные конструкции - Нагели, гвозди, винты

Разделы

Содержание блога

Содержание сайта.


Другое

Статьи по теме "Деревянные конструкции"