Соединения на цилиндрических нагелях. Расчет и правила расстановки.

Соединения на нагелях.

Нагели являются одним из наиболее широко применяющихся до настоящего времени механических рабо-чих связей. Нагелем называется гибкий стержень, который соединяет элементы деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб. Работу нагеля можно рассмотреть на примере соединения двух сдвигаемых элементов. Силы, сдвигающие сплачиваемые элементы, стремятся опрокинуть нагель. Под действием этих сил нагель после некоторого поворота, обусловленного неплотностями и обмя-тием древесины, упирается в нее сначала по краям элементов, а затем начинает изгибаться. При изгибе нагеля увеличивается поверхность его контакта с древесиной, что вызывает появление в ней неравномерных напряжений смятия по всей длине нагеля. Таким образом, равновесие нагеля в отличие от равновесия шпонки обеспечивается только продольными силами, параллельными направлению сдвига соединяемых элементов. В нагельных соединениях отсутствуют поперечные силы. Цилиндрические нагели устанавливают в предварительно рассверленные гнезда. Диаметр отверстия для нагеля обычно принимают равным диаметру нагеля. Однако нормами некоторых стран с целью увеличения плотности соединений, особенно при переменной влажности и усушке древесины, предусматривается диаметр отверстия на 0,2—0,5 мм меньше диаметра нагеля. Для шурупов и глухарей необходимо предварительное просверливание отверстия сверлом диаметром меньше диаметра нарезной части шурупов и глухарей. Обычные гвозди изготовляют из гладкой проволоки диаметром до 6 мм и чаще забивают в древесину без предварительного сверления гнезд.

Цилиндрические нагели и болты применяют для сплачивания элементов деревянных конструкций, соединения их по длине), а также в узловых примыканиях.

Соединения деревянных элементов на нагелях бывают симметричными и несимметричными.

На плотность соединений на нагелях значительно влияет совпадение отверстий под нагели в соединяемых элементах. Чтобы получить хорошее совпадение отверстий л достичь максимальной плотности соединения необходимо сверлить отверстия в предварительно собранном и обжатом пакете. Для обжатия соединений ставят стяжные болты в количестве около 25 % общего числа нагелей. Если болты сделаны из того же материала 1 нагели, то их включают в расчетное количество нагелей. В растянутых стыках по ширине элемента следует ставить только четное количество продольных рядов на-гелей, Т.К. при нечетном числе рядов средний оказывается по оси доски в зоне наиболее возможного появления продольных трещин в результате усушки древесины. В соединениях деревянных элементов отношение длины нагеля к его диаметру значительно больше, поэтому «гель работает как гибкий стержень главным образом на изгиб и неравномерно сминает древесину в гнезде.Напряжения среза в нагеле не учитываются в расчете' поскольку срезать деревянным элементом нагель даже деревянный, не говоря уже о стальном, нельзя. Термин «срез» употребляется для характеристики соединения по количеству плоскостей относительного сдвига между соединяемыми элементами, которые пересекаются нагелями. В зависимости от расположения срезов по отношению к осям действия сил различают симметричные и несимметричные соединения. Расчет нагельных соединений основан на том положении, что действующее на соединение (связь) усилие не должно превышать расчетной несущей способности соединения (связи) Т. Расчетное количество нагелей принимают не менее двух с диаметром 12 — 24 мм и определяют по формуле: n н = N/ n СР * ТН; где N — расчетное усилие, действующее в растянутом стыке, Н; n СР — количество срезов нагеля; ТН — наименьшая расчетная несущая способность одного среза нагеля, Н. Определение расчетной несущей способности одного «среза» нагеля. Напряжения смятия в древесине по длине нагеля неравномерны. Эта неравномерность тем значительнее, чем меньше жесткость нагеля. Неравномерно также распределение сминающих напряжений по контуру нагельного гнезда. Равнодействующие радиальных на-пряжений, расположенных выше и ниже продольной оси х—х, направлены под углом к этой оси и, будучи разложены, дают две составляющие — продольную Т и поперечную <2. Продольная составляющая Т=Тн + ТВ вызывает появление напряжений скалывания по площадкам а—а и а'—а-'. Поперечные составляющие QН и QВ стремятся расколоть деревянный элемент по линии б—б. Сложное напряженно-деформированное состояние нагельного соединения характеризуется изгибом нагеля, смятием древесины нагельного гнезда, скалыванием и раскалыванием древесины между нагелями. Несущая способность нагеля из условий скалывания и раскалывания древесины главным образом зависит от расстановки нагелей. Минимальные расстояния между нагелями назначают таким образом, чтобы несущая способность нагеля по скалыванию и раскалыванию заведомо превышала несущую способность нагеля по его изгибу и смятию древесины нагельного гнезда.

Схема работы нагеля

а — первоначальное положение; б — поворот; в — деформированный нагель; г — эпюры сминающих упругопластических напряжений древесины; Т — сдвигающее усилие; Т1, Т2 — равнодействующие сминающих напряжений древесины

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: