КДиП- И Лекция 2 1. НАГЕЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПЛАН ЛЕКЦИИ: Нагельные соединения 1.1

1.1. Пластинчатые нагели
1.2. Цилиндрические нагели

1.3. Расчет стальных цилиндрических нагелей
1.4. Гвоздевые соединения
1.5. Металлические зубчатые пластины (МЗП)

Лекция 10
№10/1

ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ:

Основы закономерности длительной прочности древесины и пластмасс
Сравнение методик расчета болтовых соединений металлических конструкций и нагельных соединений деревянных конструкций
Применение металлических зубчатых пластин в зарубежном строительстве

по высоте. Изготавливают из твердых пород древесины – дуба, березы.
Направление

волокон в пластинке должно быть перпендикулярно плоскости сплачивания.

Расчетная несущая способность одного нагеля:

(кН)

bпл - ширина пластинчатого нагеля в см, равна ширине бруса b при сквозных нагелях и 0,5 b – при глухих.

деревянные элементы и препятствующий их взаимному сдвигу, а сам в

основном работающий на изгиб.

Цилиндрические нагели из стали, твердых пород дерева, пластмасс ≥ Ø12 мм.

Схема работы нагельного соединения

Под нагели сверлят отверстия равного диаметра dотв = dн

К цилиндрическим нагелям относятся шпильки и болты, под которые сверлят отверстия диаметром равным диаметру шпильки, болта.

1.2. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ НАГЕЛИ

отверстий в элементах. Для обеспечения последнего пакет до сверления должен

быть обжат. С этой целью 25% от общего количества нагелей заменяют болтами.

В растянутых элементах нагели по ширине следует ставить только четными рядами во избежание попадания в усушечные трещины.

Виды расстановки нагелей

Рядовая Круговая

Симметричная двухсрезная

Несимметричная односрезная

Термин «срез» – условный (точнее «шов»).

соединения характеризуется изгибом нагеля, смятием древесины нагельного гнезда,

скалыванием и раскалыванием древесины между нагелями.

Несущая способность нагеля из условий скалывания и раскалывания зависит от расстояний между нагелями и схемы расстановки.

Для стальных цилиндрических нагелей:

Расстояние между осями нагелей вдоль волокон и от торца до оси S1≥7dн,

Расстояние между осями нагелей поперек волокон S2≥3,5dн,
Расстояние от кромки до оси нагеля (поперек волокон) S3≥3dн

следующие упрощающие предпосылки:
Принята диаграмма деформирования идеального упругопластичного материала для смятия

древесины и для изгиба нагеля.
В пределах пластического участка напряжения остаются постоянными, равными для для древесины Rсм , а для нагеля - Rи, что равно пределу текучести стали.
Несущая способность нагеля Тн определяется не разрушением, а расчетной предельной деформацией δп.
Расчетная предельная деформация ограничена отношением полной деформации к упругой, которое принимают δп / δуп ≤ 2 .
Ось нагеля принимают прямолинейной до образования в нем пластического шарнира.

формулы несущей способности нагеля таковы:
Из условия изгиба нагеля
В широких элементах,

когда длина нагеля большая, несущая способность из условия изгиба имеет вид

гнезд примыкающих к шву элементов:
k1, k2,k3 – коэффициента, Rи=Мпред/Wн –

условное сопротивление стали изгибу.

на один шов:
Соединения деревянных элементов между собой и с помощью

деревянных накладок, прокладок

Из условия смятия древесины гнезда
- в более толстом элементе с

- в более тонком элементе a

Из условия изгиба нагеля

Но не более

Соединения деревянных элементов между собой с помощью стальных накладок, прокладок

Устанавливают несущую способность нагеля на один шов:

Из условия смятия древесины гнезда
в деревянном элементе с

Из условия изгиба нагеля

В каждом случае расчетная несущая способность Т равна минимальному значению из найденных.

к волокнам, то несущую способность соответствующего элемента, установленную из условия

:

смятия гнезда, необходимо умножить на коэффициент

- изгиба нагеля – на

Требуемое количество нагелей

1.4. ГВОЗДЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гвозди в сдвигаемых соединениях работают как нагели. При диаметре до 6 мм их забивают без предварительного сверления отверстий. Несущая способность гвоздей не зависит от угла передачи усилия, что обусловлено малостью контактирующей поверхности и уплотнением древесины при забивке.

доске вычитают1,5d гв , кроме того из расчетной длины

гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами.
Если гвоздь не пробивает элемент, то необходимо из его длины вычесть длину острия, равную 1,5d гв.
Диаметр гвоздей не должен быть больше 0,25δ – толщины пробиваемого элемента. Если расчетная длина гвоздя в примыкающем ко шву элементе ≤4d гв, то его работу в этом элементе не учитывают.

Гвоздевые и нагельные пластины (диаметр нагелей 3..4 мм). Система Мениг.

≥ 10d;
S1 = 25d при толщине пробиваемого элемента с =

4d. (Для промежуточных значений толщины с наименьшее расстояние следует определять по интерполяции).
Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от их толщины, расстояние между осями гвоздей следует принимать равным S1 ≥ I5d.
Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее S1 = I5d.
Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2 = 4d; при шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом а ≤ 45° расстояние может быть уменьшено до 3d.

отштампованными зубьями началось в Соединенных Штатах на юге Флориды (соединение

«gang-nails»; применительно к фермам эти соединения чаще именуют «truss plates» ).

используются не только в жилищном строительстве, но также в промышленных

и общественных зданиях и сельскохозяйственных постройках. В Соединенных Штатах до 130000 тонн металлических коннекторных пластин в год используется почти 1400 потребителями, осуществляющими сборку.
В настоящее время конструкции с использованием соединительных пластин применяются практически по всей Европе.

Классические формулы по определению прогибов деревянных ферм на МЗП с предположениями о шарнирности узловых сопряжений оказываются несправедливы. Традиционное представление о податливости нагельных соединений при использовании в конструкциях соединений на МЗП оказывается верным лишь при очень высоких уровнях напряжения.

В настоящее время до 80 % всех деревянных конструкций в развитых странах мира изготавливается с применением зубчатых пластин (МЗП).

Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют из условия смятия древесины гнезда, изгиба зубьев пластины, условий прочности самой пластины при растяжении, сжатии и срезе..

или 10кп толщиной 1,2 и 2 мм. Защиту от коррозии

осуществляют цинкованием.

Несущую способность соединения на МЗП Nc, кН по условиям смятия древесины при изгибе, растяжении, сдвиге и сжатии, когда элементы воспринимают усилия под углом к волокнам древесины, определяют

Где R – расчетная несущая способность 1 кв.см рабочей поверхности соединения; Fр – расчетная площадь поверхности МЗП за вычетом площадей на участке пластины в виде полос шириной 10 мм, примыкающих к линиям сопряжения элементов и участков пластины, которые находятся за пределами зоны рационального расположения МЗП.
Последняя ограничивается линиями, параллельными лини стыка, проходящими по обе стороны от нее на расстоянии половины длины стыка.

в направлении, перпендикулярном направлению усилия, см; Rр – расчетная несущая

способность пластины на растяжение, кН/м.

Несущая способность МЗП при срезе

Где lср – длина среза сечения пластины без учета ослаблений, см; Rср – расчетная несущая способность пластины на срез, кН/м.

При совместном действии на пластину усилий среза и растяжения должно выполняться условие:

Площадь соединений с одной стороны от стыка должна быть ≥50 кв.см при пролете конструкции 12 м и ≥75 кв.см при пролете 18 м. Расстояние от кромок элемента до края МЗП ≥10 мм.