Цилиндрических нагелях

СОЕДИНЕНИЯ НАГЕЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Термины и определения по ГОСТ Р 56711-2015:

Нагельное соединение – это соединение элементов конструкций, выполненное с использованием цилиндрических или пластинчатых нагелей из различных материалов, плотно установленных в предварительно подготовленные отверстия или прорези и работающих на сдвиг, сопровождающийся изгибом нагеля и смятием древесины.

Цилиндрический нагель - нагель цилиндрической формы, изготовленный из металла, пластмасс или древесины.

Разновидности:

1 - болт, штырь, шпилька;

болт - крепежная деталь, представляющая собой стержень, имеющий на одном конце головку, а на другом конце — резьбу, на которую навинчивается гайка,

штырь – отрезок гладкого стержня круглого профиля,

шпилька - крепежная деталь, представляющая собой стержень, имеющий на обоих концах или по всей длине резьбу, на которую навинчиваются гайки.

2 - винт (глухарь, шуруп, саморез);

винт: крепежная деталь, представляющая собой стержень с головкой и спиральной нарезкой, служащий для соединения деталей путем ввинчивания.

глухарь: шуруп большого диаметра с квадратной или шестигранной головкой.

шуруп: винт со стержнем конической формы и прорезью в головке для завинчивания его в деревянные элементы.

саморез: винт, ввинчиваемый непосредственно в деревянный элемент без предварительного сверления.

3 – гвоздь - крепежная деталь, представляющая собой стержень, заостренный на одном конце, устанавливаемый в соединяемые элементы путем забивания.

4 - пластинчатый нагель - нагель в виде пластинки, изготовленный из металла, пластмасс или древесины.

Общие положения устройства соединений на

цилиндрических нагелях

Нагельные соединения являются наиболее распространенным видом соединений элементов деревянных конструкций и относятся к соединениям на механических связях. Они предусматривают использование нагелей в качестве связей сдвига при их работе преимущественно на изгиб, а сами соединения являются безраспорными.

Для работы нагельных соединений характерна их вязкая податливость, связанная с работой древесины на смятие, что за счет выравнивания напряжений (усилий) в элементах соединений исключает преждевременное их хрупкое разрушение от разрыва или скалывания древесины.

На практике использования нагельных соединений применяют следующий диапазон размеров нагелей:

диаметр гладких цилиндрических нагелей и болтов: от 6 до 24 мм;

диаметр гвоздей: от 2 до 6 мм;

диаметр винтов, шурупов или: 6 - 16 мм; саморезов по дереву 2,5 и 3,2 мм

диаметр глухарей: от 12 до 20 мм;

толщина и длина пластинчатых нагелей соответственно 12 и 58 мм.

Посадочные отверстия для гвоздей, а также винтов, шурупов или саморезов диаметром до 6 мм, как правило, не устраивают. Гвозди диаметром более 6 мм, гвозди, устанавливаемые в древесину лиственницы и промороженную древесину, а также при толщине деревянного элемента менее 7d забивают в предварительно рассверленные отверстия диаметром 0,9d. Гвозди, забитые в предварительно рассверленные отверстия диаметром, равным диаметру гвоздя, рассчитывают как нагели; минимальные расстояния между осями гвоздей принимаются как для нагелей.

Для гладких цилиндрических нагелей и болтов сверлят отверстия такого же диаметра, как у нагелей, а в отдельных случаях, для увеличения плотности их посадки, диаметр отверстия выбирают на 0,2—0,5 мм меньше диаметра нагеля.

Основные размеры расстановки нагелей: шаг, расстояние между рядами и минимальное расстояние оси нагеля до края соединяемого элемента, как правило, обосновываются экспериментально-теоретическими методами и регламентируются нормами с целью предотвращения преждевременного разрушения соединений при их работе от скалывания или разрыва древесины.

Конструктивные требования к расстановке нагелей изложены в СП 64.13330.2017 (пп. 8.20 - 8.25).

Нагели применяют преимущественно для устройства различных видов узловых соединений элементов из цельной древесины хвойных пород, клееной древесины (ультралама LVL или перекрестно клееной древесины типа CLT и др.):

для сплачивания в поперечном направлении элементов конструкций,

сращивания элементов в продольном направлении, а также

для крепления к таким элементам деталей из металла, фанеры, пластика и других материалов.

По характеру действующих усилий и количеству швов сдвига (срезов) между сопрягаемыми элементами различают следующие схемы работы соединений (рисунок 1):

симметричные — двухсрезные и многосрезные;

несимметричные — односрезные, двухсрезные и многосрезные.

Для крепления накладок из различных материалов используют болты, шпильки, винты различных типов и гвозди, для крепления прокладок — нагели, болты и шпильки.

Рис. 1 Виды соединений по конструктивному сочетанию нагелей и

соединяемых деревянных элементов

а) - симметричные; б) - несимметричные

Для изготовления соединений в качестве деревянных элементов следует использовать цельную и многослойную клееную древесину, а также другие массивные изделия (LVL, CLT) и древесные плитные материалы (фанера, ДСП, ДВП, OSB, ЦСП), выпускаемые в соответствии с действующими стандартами.

Качество цельной и многослойной клееной древесины должно соответствовать требованиям ГОСТ 33080 и ГОСТ 33081.

Требования к несущей способности и деформациям соединений

Для обеспечения несущей способности соединений исходной является расчетная несущая способность нагеля на один шов сплачивания (условного среза), подтвержденная результатами испытаний соединений в соответствии с требованиями настоящего стандарта, регламентированные величины которой установлены действующими нормами проектирования деревянных конструкций.

Несущая способность соединения должна быть определена с учетом напряженного состояния его конструкционных частей (нагелей и соединяемых элементов) при восприятии расчетных нагрузок: изгиба нагеля и смятия элементов, а также физико-механических свойств этих частей: расчетных сопротивлений и предельных деформаций, в зависимости от их вида и материала.

Деформация сдвига нагельных соединений при полном использовании их несущей способности не должна превышать 2 мм, а при неполном использовании — пропорциональна действующему на соединение усилию.

Влажность древесины соединяемых элементов и используемых деревянных нагелей и пластинок должна соответствовать ожидаемой эксплуатационной равновесной влажности с целью исключения высыхания древесины и ослабления соединений.