8. Конструирование и расчет соединения деревянных конструкций на нагелях

Сопряжения на нагелях Нагелями называются стержни или пластинки препятствующие взаимному сдвигу сплачиваемых элементов деревянных конструкций и работающие в основном на изгиб. Чаще всего нагели изготавливают в виде простых стержней круглого сечения из стали, твёрдых пород древесины и из пластмасс. Нагели ставят в гнёзда, предварительно просверленные перпендикулярно плоскостям сплачивания. В зависимости от характера приложения сил и количества пересекаемых нагелем рабочих швов сплачивания различают соединения: симметричные (а) – двух- и многосрезные и несимметричные (б) – одно- и многосрезные .

Нагельные соединения

а - симметричные; б - несимметричные

Диаметр нагеля d следует назначать из условия наиболее полного использования его несущей способности по изгибу.

Если несущую способность нагеля привести к одному срезу, т.е. отнести её к одному рабочему шву, пересекаемому нагелем, то расчётное количество нагелей определяется по следующей формуле:

где N – расчётное усилие, действующее в растянутом стыке, кН(кг);n_cp- количество срезов нагеля, т.е. число швов, которое они пересекают; T_H- наименьшая расчётная несущая способность одного среза нагеля, кН.

Нагельные соединения со стальными накладками

а - на болтах; б - на глухих цилиндрических нагелях

Расстановка нагелей

Можно найти такие минимальные расстояния, при которых несущая способность по скалыванию и раскалыванию будет превышать несущую способность нагеля по его изгибу и смятию древесины нагельного гнезда. Тогда несущая способность нагеля вычисляется только из условий изгиба нагеля и смятия древесины нагельного гнезда. Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины S₁, поперек волокон S₂ и от кромки элемента S₃ следует принимать не менее:

Расстановка нагелей: а – прямая; б – в шахматном порядке

Нагели в растянутых стыках следует располагать в два или четыре продольных ряда; в конструкциях из круглых лесоматериалов допускается шахматное расположение нагелей в два ряда с расстоянием между осями нагелей вдоль волокон 2S₁, а поперек волокон S₂ = 2,5d.

Определение расчётной несущей способности одного среза нагеля Два метода расчёта несущей способности нагеля: теоретический –нагель рассматривается как балка, лежащая на упругом или упруго-пластическом основании и экспериментально-теоретический, когда задают эпюры напряжений смятия по толщине элементов, а нагель также рассматривается как стержень, работающий в упругопластической среде. Расчётные формулы из условия изгиба нагеля в общем виде имеют следующий вид:

. m- кол-во швов сплачивания; n- кол-во нагелей в образце; Тmin-наименьшая расчетная несущая способность нагельного соединения при одном шве сплачивания, Kдл-0,67-усредненное значение коэффициента, учитывающего снижение прочности древесины при длительном действии нагрузки, Kw- 0,9- коэффициент учитыв влияние влажности древесины, Твр-несущая способность нагельного соединения с учетом кратковременного действия нагрузки и влажности древесины, Тmin выбирается из Та=0,8аd. Tc=0.5cd. Tн=2,5d²+0,01a²

Та- расчет несущ способн симметрич соединения по смятию в крайних элементах, Тс-то же в среднем элементе, Ти-то же по изгибу гвоздя. а,с- толщина крайних и среднего элементов, d-диаметр гвоздя.

Чем меньше диаметр нагеля, тем сильнее сопротивление смятию древесины нагельного гнезда.

9.Конструировани и расчет лобовой врубки с одним зубом