7.2 Расчет нагельных соединений

Нагель работает как балка в упруго-пластичной среде. Разрушение нагеля может произойти:

1. от изгиба нагеля (нагель – балка, лежащая на сплошном основании);

2. от смятия древесины нагельного гнезда;

3. от скалывания древесины (от нагеля до торца или между нагелями);

4. раскалывание (разрыв поперёк волокон).

Несущая способность нагеля определяется из условия изгиба и смятия древесины нагельного гнезда (в крайних и средних элементах пролёта). Несущую способность по скалыванию и раскалыванию обеспечивают соответствующей расстановкой нагелей.

Расстановка нагелей в соединениях бывает нормальная, в шахматном порядке и косыми рядами (рис. 7.2.) и производится по правилам, исключающим опасность преждевременного разрушения древесины от скалывания и растяжения поперек волокон. Промежутки и расстояния между осями не должны быть меньше приведенных в строительных нормах значений.

Рис. 7.2. Схемы расстановки нагелей:

а – нормальная; б – в шахматном порядке; в – косыми рядами

Расчётную несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала (сосны или ели) и одинакового диаметра следует определять по формуле:

, (7.1)

где – минимальное значение несущей способности одного среза нагеля в соединении; – количество нагелей в соединении; – количество швов в соединении для одного нагеля.

Расчётную несущую способность одного среза в односрезных и симметричных двухсрезных соединениях (рис. 7.1.) следует принимать как наименьшее значение из найденных по приведенным ниже формулам:

(7.2)

(7.3)

(7.4)

где и – расчётные сопротивления смятию древесины для наружных элементов и для средних элементов в глухом нагельном гнезде, которые приведены для сосны и ели для нормальных условий эксплуатации. Для соединения элементов из древесины других пород или для других условий эксплуатации следует учитывать соответствующие коэффициенты (),(),().

– толщина крайних элементов в симметричных соединениях или более тонких элементов в односрезных соединениях;

– толщина средних элементов в симметричных соединениях или более толстых, или равных по толщине элементов в односрезных соединениях;

– диаметр нагеля;

– коэффициент, зависящий от отношения толщины более тонкого элемента к диаметру нагеля,

Расчетную несущую способность гладких гвоздей на выдергивание определяют по формуле

(7.6)

где — расчетное сопротивление единицы поверхности древесины выдергиванию, принимаемое равным 0,3 МПа для воздушно-сухой древесины и 0,1 МПа — для сырой древесины; — диаметр гвоздя. При диаметре гвоздей более 5 мм в расчет вводят диаметр, равный 5 мм. ; — расчетная длина защемленной части гвоздя. Длина защемленной части гвоздя () должна быть не менее двух толщин пробиваемого элемента и не менее 10d.

Расчетную несущую способность гвоздей с нарезкой (витых гвоздей) на выдергивание следует определять по формуле

(7.7)

где — расчетное сопротивление выдергиванию на единицу поверхности древесины, принимаемое равным 1 МПа; — диаметр гвоздя; — расчетная длина защемленной части гвоздя.