Особенности проектирования гвоздевых соединений
Соединения при помощи механических связей
При принятой нами основной классификации соединений к соединениям на механических связях будем относить соединения, в которых передача усилия от одного деревянного к другому происходит посредством промежуточного элемента: болта, шпонки, шайбы.
Нагельные соединения КДП
Рис. 10.1. Нагельное соединение. Общий вид (а); напряженное состояние по толщине элементов (б) и в нагельном гнезде (в)
Нагелем называется гибкий стержень или пластинка, который препятствует сдвигу элементов, а сам при этом работает на изгиб. Древесина под нагелем подвергается неравномерному смятию. Равновесие соединения обеспечивается равенством моментов (рис. 10.2 )
T1e1 = T2e2.
Рис.10.2
Нагельное соединение - безраспорное, т.е. отсутствуют силы, действующие перпендикулярно шву. В качестве нагелей могут быть использованы болты, гвозди, шурупы, винты, «глухари» («несквозные» винты, которые устанавливаются с помощью гаечного ключа), пластинки из металла или твердой древесины (пластинчатые нагели). Для каждого типа связи характерно большое их разнообразие.
Рис. 10.3. Требования к расстановке нагелей
Болты (обычно металлические М12-М27), вставляются в предварительно просверленные отверстия и являются болтами нормальной точности. Напряженное состояние болтовых соединений характеризуется изгибом нагелей и смятием древесины. Для более гибких нагелей характерна большая неравномерность напряжений в древесине. Для того, чтобы не происходило скалывания или раскалывания древесины, нормы проектирования ограничивают расстояния между нагелями (рис.10.3 ). При соблюдении нормативных расстояний между нагелями проверка на скалывание древесины - не требуется (т.е. гарантируется прочность соединения на скалывание древесины). Работа сил трения в соединениях деревянных элементов - не учитывается в силу невозможности обеспечить постоянную плотность соединения (усушка, обмятие древесины). Рекомендуется использовать четное число рядов нагелей с тем, чтобы средние нагели не попадали на возможную сердцевинную усушечную трещину.
Расчетное количество нагелей определяется по формуле
n = T / (m Tmin),
где m - число «срезов» (правильнее говорить - число плоскостей сдвига одного нагеля);
Tmin - минимальная расчетная несущая способность одного «условного среза» одного нагеля. Это значение определяется как наименьшая величина из условий смятия древесины и изгиба нагеля с учетом вида нагеля (пластиковый или металлический) и типа соединения (симметричное, несимметричное). Например, для симметричного «двухсрезного» нагельного соединения расчетные формулы имеют вид:
ì0,5 сd (смятие среднего элемента)
Tmin = í 0,8 ad (смятие крайнего элемента)
î
Особенность данной формулы - наглядное и простое отражение физического смысла задачи. Размерность a и d - [см]. Размерность усилия Tmin - [кН]. Если усилие направлено под углом к волокнам древесины, расчетное усилие следует корректировать умножением на поправочный коэффициент ka или Ö ka (при изгибе). Чем меньше диаметр нагеля, тем меньше влияние ka . В частности для гвоздей коэффициент ka = 1.
Расчетные формулы СНиП получены из рассмотрения расчетной схемы нагельного соединения как балки (нагель) на упруго-пластическом однородном основании с постоянным коэффициентом податливости («коэффициент постели»)[1]. Введенные гипотезы:
· Отношение полной деформации к ее упругой составляющей принято
dполн /dупр = 2.
· Ось нагеля остается прямолинейной
· Эпюры напряжений и деформаций в предельном состоянии задаются (рис. 10.5 )
· Предельная расчетная деформация сдвига - 2 мм
Рис. 10.5. Расчетная схема и расчетные эпюры в нагельном соединении
В итоге получены следующие расчетные формулы:
ì Tсм = k2 сd R см (смятие среднего элемента)
Tmin = í Tсм = 0,8 k1 ad R см (смятие крайнего элемента)
î Tизг = kизг d2 R изг R см + k3 a2 R см (изгиб нагеля)
В формулах коэффициенты k зависят от деформационных характеристик стали и древесины (модули упругости) и типа соединения (с накладками, несимметричное и т.п.).
Работа и расчет многонагельных соединений до настоящего времени мало отражены в нормативных документах.
Особенности проектирования гвоздевых соединений
Особенности работы гвоздей (как нагелей) связаны с тем, что при забивке гвоздя древесина уплотняется и повышается опасность ее раскалывания. По сути, гвоздевые соединения являются предварительно-напряженными.
Особенности проектирования гвоздевых соединений следующие:
n увеличены нормативные расстояния между гвоздями (вдоль волокон до 15d-25 d, поперек волокон до 4d);
n учет расчетной глубины защемления гвоздя a расч (пробивает или не пробивает пакет , рис. 10.6);
n коэффициент Ka = 1 в силу малости диаметра гвоздя-нагеля (до 6 мм).
n видоизменена формула для расчета нагелей-гвоздей на изгиб
Tизг = 2.5 d2 + 0,01 a2 (изгиб нагеля-гвоздя)
Рис. 10.6. Гвоздевое соединение
Дата добавления: 2018-03-01; просмотров: 884;