37Конструкция на стальных нагелях(стальной крепеж)
Нагель – длинный гибкий стержень (пластинка), кот.соед-яя эл-ты дер констр-ций м/у собой, препятств их взаимному сдвигу. Сам нагель при этом раб-т преимуществ на попер изгиб.
Нагели исп-ся в стыках растянутых эл-в, в составных стержнях, балках на податливых связях, в узлах дер ферм.
Наг.соед-я отлич-ся податливостью, т.е. усилия распред-ся м/у нагелями достаточно равномерно, что способств повышению надежности таких соед-й.
Наг.соед-я просты в изгот-ии и надежны в раб.
Классиф-я: 1. по мат-лу: стальн (ст марки С245, С255), дерев (твердые породы др – дуб, береза), пластмассов (стеклопластики). 2. по форме попер. сеч-я: цилиндрич (болты, штыри, шурупы), пластинчатые (нагели Деревягина). 3. по сп-бу постановки: в предварит просверленное отверстие (dотв=dнагеля); завинчиваемые в предварит просверлен отв (dотв=0.8dнагеля); забиваемые в др без предв сверления отв (d<6 мм, гвозди); 4. по сп-бу приложения внешн сил и числу швов, пересекаемых одним нагелем: симметричное (2х и многосрезное); несимметричное (1, 2х, многосрезное).
Срез нагеля – каждое рабочее пересечение наг с плоскостью сдвига.
При изгот-ии наг.соед-й отверстие сверлят перпендик. плос-ти сплачивания в собранном пакете. Соблюдение этого усл-я обеспеч-т плотность соед-я.
Соед-я на нагелях д.б. обжаты стяжными болтами, кот.уст-ся в кол-ве 25% от общ числа нагелей, но не < 3болтов с каждой стороны стыка.
dболтов – по расчету. Размер шайбы – не < 3,5dболта; толщ шайбы – не < 0,25dболта.
НДС наг.соед-я. Под действие нагр эл-ты нач-т двигаться и стремятся опрокинуть наг, кот.после некоторого поворота упирается в древесину и нач-т ее сминать вначале – по краям гнезда. С увеличением нагр поверх-ть контакта наг с древесиной увелич-ся. В рез-те чего в дрпоявл-ся неравномерное напряжение смятию по всей длине нагеля, а сам нагель изгибается. НДС наг.соед-я характериз-ся изгибом самого нагеля, смятием др. нагельного гнезда, скалыванием др. м/у нагелями, раскалыванием др. поперек волокон.
Опасность скалывания и раскалывания др устраняется правильной установкой нагелей.
Минимальнрасст-е м/у наг. назнач-сят.о., чтобы несущ. способность наг. по скалыванию и раскалыванию др. превышала несущспособн-ть наг, по прочности на изгиб самого наг и прочности др нагельного гнезда на смятие (п.5.18, 5.19).
Число нагелей – п. 5.13.7.
Расчет наг.соед-й. Точный расчет несущ. способн-ти наг довольно сложен; упрощают введением допущений: 1. пред.деф-ции наг. соед-я - 2 мм; 2. наг рассм-ся как балка малой изгибной жесткости на упругопластичном основании; 3. силы трения не учит-ся ввиду возможности появления зазора м/у соединяемыми эл-ми при усушке из поперек волокон. С учетом их несущспособн-ть нагеля [Тн] на 1 срез опр-ся, исх из 3 усл-й: изгиба самого наг; смятия др в крайних эл-х; смятия др в средних эл-х.
38 Зубчато-кольцевые шпонки
По характеру работы все средства соединения деревянных конструкций можно разделить на четыре группы:
работающие преимущественно на смятие и скалывание. К ним относятся врубки (лобовые, щековые и др.), шпонки различного вида (призматические, круглые, гладко- и зубчато-кольцевые ) ;
работающие преимущественно на изгиб. К ним относятся все остальные нагели (болтовые, гвоздевые, шурупы и др.); нагели из твердого дерева цилиндрические и пластинчатые;
работающие .преимущественно на сдвиг (различные виды клеев);
работающие на растяжение. К ним относятся: болты, тяжи хомуты, стальные накладки, шурупы, глухари и скобы, а также гвозди.
В то время как нагельные сопряжения работают главным образом на изгиб, шпоночные, в отличие от них, работают преимущественно на срез и смятие. Это ясно видно на примере простых прямоугольных шпонок . Если два бруса соединены между собой деревянной прямоугольной шпонкой , то при сдвиге одного бруса относительно другого в направлении, указанном стрелками, шпонка будет срезаться и сминаться.
Все шпоночные сопряжения разделяются па две группы:
прямоугольные шпонки и
круглые или кольцевые.
Прямоугольные шпонки , могут иметь различные направления волокон. Шпонка , у которой волокна дерева направляем так же, как и в брусе. Такая шпонка называется жесткой шпонкой , так как она мало сминается под действием усилий.
Для того чтобы облегчить пригонку, необходима точная разметка..
В некоторых случаях направление волокон у шпонок изменяют таким образом, чтобы они были под прямым углом к волокнам балки. Такие шпонки называются мягкими шпонками , так как они сминаются значительно больше, чем первые. Для того чтобы уменьшить это смятие, для шпонок применяют более твердые породы дерева: дуб, лиственницу. В мягких шпонках имеется возможность шпонку сделать составной из двух клиньев, как это изображено.
В узлах деревянных ферм в настоящее время часто применяются кольцевые шпонки . Различают гладкие кольца и зубчатые кольца. Гладкая кольцевая шпонка представляет собой отрезок полосового железа, согнутый в кольцо, причем между концами остается небольшой запор, равный одной трети ширины полосы. Такое кольцо врезается в две соединенные доски, так, что оно заходит в каждую доску на половину своей ширины. Через центр кольца пропущен болт, который стягивает все соединение. Благодаря круглой форме такое кольцо может применяться в центрированных узлах для передачи больших усилий.
При работе с кольцевыми конструкциями необходимо придерживаться следующих правил.
Следить за тем, чтобы места постановки колец не совпадали с какими-либо пороками или сучьями. Доска сама по себе может быть неплохой, но если имеется такое совпадение, доску в дело пускать нельзя. Следить за правильной разметкой и центрировкой всей стопки. Следить за тем, чтобы резцы были наточены и правильно поставлены, так как дорожка должна быть чисто прорезана и иметь совершенно гладкие стенки.
Кроме гладких кольцевых и пенок в последнее время стати применяться зубчато-кольцевые шпонки . Зубчато-кольцевые шпонки представляют собой замкнутые кольца с зубцами. Такая шпонка закладывается между двумя соединяемыми элементами и вдавливается в древесину при завинчивании гайки у болта. Таким образом, здесь элементы центрируются по болтовой дыре. Для того, чтобы затяжка болта шла легче, употребляют специальные ключи и полированные шайбы. Так же как и при гладко-кольцевой шпонке , следует избегать в месте постановки шпонки сучков, так как, если зубец шпонки попадет на твердый сучок, возможен перекос шпонки .
Дальнейшим шагом вперед явилось применение зубчатой кольцевой шпонки ; последняя, в отличие от гладкой кольцевой, не требует предварительной подготовки гнезда и позволяет упростить конструктивное решение узлов ферм. Однако отсутствие специального оборудования, необходимого для запрессовки таких шпонок, большая трудоемкость сборки препятствуют широкому внедрению их в -практику строительства.
Рис. 62. Виды шпонок: а-призматические: б-центровые; 1-продольная; 2-поперечная; 3- косая; 4-дисковая: 5-гладкая кольцевая: 6-зубчато-кольцевая шпонка
