книги / Проектирование и расчет элементов деревянных конструкций
..pdf1-1
'Т Ц w m *
_ с
В
Рис. 2.5. Основные виды нагельных соединений:
а - симметричное двухсрезное; б - несимметричное односрезное; в - несимметричное двухсрезное; г - узловые соединения
51
С р е з о м н а г е л я в с о е д и н е н и я х д е р е в я н н ы х к о н с т р у к ц и й у с л о в н о
н а з ы в а е т с я к а ж д о е р а б о ч е е п е р е с е ч е н и е н а г е л я с п л о с к о с т ь ю с д в и г а (п о
а н а л о г и и с з а к л е п к а м и ) . |
|
|
|
|
|
П р и |
и з г о т о в л е н и и |
н а г е л ь н ы х |
с о е д и н е н и й |
о т в е р с т и я |
с в е р л я т с я |
п е р п е н д и к у л я р н о п л о с к о с т и с п л а ч и в а н и я в с о б р а н н о м п а к е т е , с о б л ю д е н и е
э т о г о у с л о в и я о б е с п е ч и в а е т п л о т н о с т ь с о е д и н е н и я .
С о е д и н е н и я н а н а г е л я х д о л ж н ы б ы т ь о б ж а т ы с т я ж н ы м и б о л т а м и ,
к о т о р ы е у с т а н а в л и в а ю т с я в к о л и ч е с т в е 2 5 % о т о б щ е г о ч и с л а н а г е л е й , н о н е
м е н е е 3 б о л т о в с к а ж д о й с т о р о н ы с т ы к а . Д и а м е т р б о л т о в d§ п р и н и м а е т с я п о
р а с ч е т у . |
|
|
Р а з м е р |
с т о р о н ш а й б ы (д и а м е т р |
ш а й б ы ) п р и н и м а е т с я н е м е н е е 3,5й?б, а |
т о л щ и н а - н е м е н е е 0 ,2 5 d§. |
|
|
|
2 .4 .2 . Н а п р я ж е н н о - д е ф о р м и р о в а н н о е с о с т о я н и е |
|
|
н а г е л ь н о г о с о е д и н е н и я |
|
Р а б о т у н а г е л ь н о г о с о е д и н е н и я р а с с м о т р и м н а п р и м е р е с о е д и н е н и я д в у х |
||
с д в и г а е м ы х э л е м е н т о в (р и с . 2 .6 ). |
|
|
а) |
б) |
в) |
Рис.2.6. Схема работы нагельного соединения:
а - начальное положение; б - |
поворот нагеля; в - деформированный нагель |
( Т - сдвигаю щ ее усилие; t\, /2 - равнодействую щ ие сминаю щ их напряжений) |
|
П о д д е й с т в и е м п р и л о ж е н н о й н а г р у з к и э л е м е н т ы н а ч и н а ю т с д в и г а т ь с я и |
|
с т р е м я т с я о п р о к и н у т ь н а г е л ь , |
к о т о р ы й , п о с л е н е к о т о р о г о п о в о р о т а , |
у п и р а е т с я в д р е в е с и н у и н а ч и н а е т с м и н а т ь д р е в е с и н у , в н а ч а л е п о к р а я м
г н е зд а . С у в е л и ч е н и е м н а г р у з к и п о в е р х н о с т ь к о н т а к т а н а г е л я с д р е в е с и н о й
у в е л и ч и в а е т с я : в д р е в е с и н е п о я в л я ю т с я н е р а в н о м е р н ы е н а п р я ж е н и я с м я т и я
п о в с е й д л и н е н а г е л я , а с а м н а г е л ь и з г и б а е т с я .
Н а п р я ж е н н о - д е ф о р м и р о в а н н о е |
с о с т о я н и е |
н а г е л ь н о г о |
с о е д и н е н и я |
|
52 |
|
|
х а р а к т е р и з у е т с я : и зги б о м с а м о г о н а ге л я ; с м я т и е м д р е в е с и н ы н а ге л ь н о го
г н е з д а ; с к а л ы в а н и е м д р е в е с и н ы м е ж д у н а г е л я м и ; р а с к а л ы в а н и е м д р е в е с и н ы
п о п е р е к во л о ко н .
П р а к т и ч е с к и о п а с н о с т ь с к а л ы в а н и я и р а с к а л ы в а н и я д р е в е с и н ы
у с т р а н я е т с я п р а в и л ь н о й р а с с т а н о в к о й н а г е л е й . М и н и м а л ь н ы е р а с с т о я н и я
м е ж д у н а г е л я м и н а з н а ч а ю т с я т а к и м о б р а зо м , ч т о б ы н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь н а г е л я п о с к а л ы в а н и ю и р а с к а л ы в а н и ю д р е в е с и н ы з а в е д о м о п р е в ы ш а л а
н е с у щ у ю с п о с о б н о с т ь н а г е л я п о п р о ч н о с т и н а и з г и б с а м о г о н а г е л я и п р о ч н о с т и д р е в е с и н ы н а г е л ь н о г о г н е з д а н а с м я т и е .
2 .4 .3 . Р а з м е щ е н и е ц и л и н д р и ч е с к и х н а г е л е й в с о е д и н е н и я х
М и н и м а л ь н о д о п у с т и м ы е р а с с т о я н и я м е ж д у о с я м и н а г е л е й (т а б л .2 .1 )
з а в и с я т о т м а т е р и а л а н а г е л е й , в ы р а ж а ю т с я в д и а м е т р а х н а г е л я , о б о з н а ч а ю т с я
(см . р и с . 2 .5 ): S\ - р а с с т о я н и е в д о л ь в о л о к о н д р е в е с и н ы ; S 2 - р а с с т о я н и е
п о п е р е к в о л о к о н д р е в е с и н ы ; S3 - р а с с т о я н и е п о п е р е к в о л о к о н о т к р о м о к
э л е м е н т а д о о с и н а г е л я . П о ш и р и н е э л е м е н т а н а г е л и р е к о м е н д у е т с я
р а с п о л а г а т ь в ч е т н о е к о л и ч е с т в о п р о д о л ь н ы х р я д о в (д в а и л и ч е т ы р е ). Н е л ь зя
с т а в и т ь н а г е л и п о о с и э л е м е н т а , ч т о б ы н а г е л и н е о к а з а л и с ь в з о н е у с у ш е н н ы х
т р е щ и н . В к о н с т р у к ц и я х и з к р у г л ы х л е с о м а т е р и а л о в д о п у с к а е т с я ш а х м а т н о е
р а с п о л о ж е н и е н а г е л е й в д в а р я д а с р а с с т о я н и я м и м е ж д у о с я м и н а г е л е й в д о л ь
в о л о к о н S i, п о п е р е к в о л о к о н S2 > 2 ,5 d.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2.1 |
|
М и н и м а л ь н ы е д о п у с т и м ы е р а с с т о я н и я м е ж д у о с я м и |
|
|||||
|
ц и л и н д р и ч е с к и х н а г е л е й |
|
|
|||
|
|
|
Вид нагеля |
|
|
|
Расстановка нагелей |
Обозна |
Сталь |
Пластмас |
Дубо |
Гвоздь |
|
чение |
ной |
совый |
вый |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
c > \0 d |
c = 4d |
Вдоль волокон |
S, |
> I d |
> 6 d |
> 5 d |
> 15d |
25 d |
Поперек волокон: |
|
|
|
|
|
|
- между осями нагелей |
s 2 |
> 3 ,5 d |
> 3 ,5 d |
> 3 d |
> 4 d |
> 4 d |
- от кромки элемента |
|
|
|
|
|
|
до оси нагелей |
S3 |
> 3 d |
> 3 d |
> 2 ,5 d |
> 4 d |
> 4 d |
П р и м е ч а н и е : |
при толщине пакета > \0d; d |
- диаметр нагеля, гвоздя, см; |
||||
с - толщ ина пробиваемого элемента, для промежуточных |
значений с расстояние между |
|||||
гвоздями определяется по интерполяции. |
|
|
|
|
||
53
2 .4 .4 . Р а с ч е т н а г е л ь н ы х с о е д и н е н и й
Т р е б у е м о е к о л и ч е с т в о н а г е л е й п в с о е д и н е н и я х о п р е д е л я е т с я п о
ф о р м у л е (2 .9 ). Т о ч н ы й р а с ч е т н е с у щ е й с п о с о б н о с т и н а г е л я с у ч е т о м в с е г о
с л о ж н о г о к о м п л е к с а в з а и м о с в я з а н н ы х н а п р я ж е н и й с м я т и я и и з г и б а
д о в о л ь н о с л о ж е н и г р о м о з д о к . П р о в е д е н н ы е и с с л е д о в а н и я п о з в о л я ю т
у п р о с т и т ь р а с ч е т п р и в в е д е н и и с л е д у ю щ и х д о п у щ е н и й : п р е д е л ь н а я
д е ф о р м а ц и я н а г е л ь н о г о с о е д и н е н и я - 2 м м ; н а г е л ь р а с с м а т р и в а е т с я к а к б а л к а
м а л о й и з г и б н о й ж е с т к о с т и н а у п р у г о п л а с т и ч н о м о с н о в а н и и , к а к о в ы м
я в л я е т с я д р е в е с и н а ; с и л ы т р е н и я н е у ч и т ы в а ю т с я в в и д у в о з м о ж н о с т и
п о я в л е н и я з а з о р а м е ж д у с о е д и н я е м ы м и э л е м е н т а м и п р и у с у ш к е и х п о п е р е к
в о л о к о н . С у ч е т о м э т и х д о п у щ е н и й н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь н а г е л я [Т н] н а о д и н
с р е з о п р е д е л я е т с я п о ф о р м у л а м т а б л . 2 .2 и с х о д я и з т р е х у с л о в и й : и з г и б а
с а м о г о н а г е л я , с м я т и я д р е в е с и н ы в к р а й н и х э л е м е н т а х , с м я т и я д р е в е с и н ы в
с р е д н и х э л е м е н т а х , а в ф о р м у л у (2 .9 ) п о д с т а в л я е т с я м и н и м а л ь н о е з н а ч е н и е
[Т И]. В |
т е х |
с л у ч а я х , к о г д а п е р е д а в а е м о е н а г е л е м |
у с и л и е н а п р а в л е н о |
п о д |
||
у г л о м |
а |
к в о л о к н а м |
с о е д и н я е м ы х э л е м е н т о в , |
[Г н] у м н о ж а е т с я |
н а |
|
к о э ф ф и ц и е н т К а п р и р а с ч е т е и з у с л о в и я с м я т и я д р е в е с и н ы и н а |
К а п р и |
|||||
р а с ч е т е н а и з г и б с а м о г о н а г е л я . К о э ф ф и ц и е н т К а о п р е д е л я е т с я п о т а б л . 19
С Н и П [2 ], з а в и с и т о т у г л а а и д и а м е т р а н а г е л я . П р и о п р е д е л е н и и [Г н]
у ч и т ы в а е т с я т а к ж е п о р о д а д р е в е с и н ы и в с е н е о б х о д и м ы е к о э ф ф и ц и е н т ы
у с л о в и й р а б о т ы . В е л и ч и н а [Т н] у м н о ж а е т с я н а э т и к о э ф ф и ц и е н т ы п р и
р а с ч е т е и з у с л о в и я с м я т и я д р е в е с и н ы н а г е л ь н о г о г н е з д а , а п р и р а с ч е т е и з
у с л о в и я и з г и б а с а м о г о н а г е л я - н а к о р е н ь к в а д р а т н ы й и з п р о и з в е д е н и я э т и х
к о э ф ф и ц и е н т о в .
Н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь с о е д и н е н и я н а ц и л и н д р и ч е с к и х н а г е л я х и з
о д н о г о м а т е р и а л а , н о р а з н ы х д и а м е т р о в о п р е д е л я е т с я к а к с у м м а н е с у щ и х
с п о с о б н о с т е й в с е х н а г е л е й , з а и с к л ю ч е н и е м р а с т я н у т ы х с т ы к о в , д л я к о т о р ы х
н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь у м н о ж а е т с я н а п о н и ж а ю щ и й к о э ф ф и ц и е н т 0 ,9 .
5 4
Т а б л и ц а 2 .2
Р а с ч е т н а я н е с у щ а я |
с п о с о б н о с т ь [Г н] ц и л и н д р и ч е с к о г о н а г е л я н а о д и н ш о в |
с п л а ч и в а н и я (с р е з ) в с о е д и н е н и и э л е м е н т о в и з с о с н ы и е л и |
|
Напряженное состояние |
|
Расчетная несущая способность нагеля [Гн], кН |
||||
нагельного соединения |
|
стального |
ГВОЗДЯ |
дубового |
||
Смятие средних |
элементов |
в |
0,5 cd |
0 ,5 а / |
0,3 cd |
|
симметричных соединениях |
|
|||||
|
|
|
|
|||
Смятие крайних |
элементов |
в |
|
|
|
|
симметричных |
соединениях |
0,8ad |
0,8 a d |
0,5 a d |
||
или более тонких элементов в |
||||||
|
|
|
||||
несимметричных |
|
|
|
|
|
|
Смятие более тонких или рав |
|
|
|
|||
ных по толщ ине элементов в |
0,35 cd |
0,3 5 о / |
0,2cd |
|||
несимметричных соединениях |
|
|
|
|||
Смятие более толстых сред |
|
|
|
|||
них элементов в двухсрезных |
0 ,2 5 а/ |
0 ,2 5 о / |
0,14cd |
|||
несимметричных соединениях |
|
|
|
|||
Изгиб нагеля в симметричных |
1 ,8с/ 2+0,02а2, |
2,5с/2+0,01а2, Л |
0,45с/2+0,02а2, |
|||
и несимметричных соединени |
но не более |
но не более |
||||
ях |
|
|
2,5 d 2 |
но не более 4d |
0,65 d 2 |
|
|
|
|
||||
П р и м е ч а н и е : с - |
толщ ина средних и более толстых элементов односрезных |
|||||
соединений, см; а - толщ ина крайних и более тонких элементов односрезных соединений, см; d - диаметр нагеля, см.
Для других видов напряженного состояния формулы даны в табл. 17 [2].
2 .4 .5 . Н а г е л ь н ы е с о е д и н е н и я со с т а л ь н ы м и н а к л а д к а м и и п р о к л а д к а м и
Н а г е л ь н ы е с о е д и н е н и я с о с т а л ь н ы м и н а к л а д к а м и и п р о к л а д к а м и н а
б о л т а х и л и г л у х а р я х (р и с .2 .7 ) п р и м е н я ю т с я в т е х с л у ч а я х , к о г д а о б е с п е ч е н а
н е о б х о д и м а я п л о т н о с т ь п о с т а н о в к и н а ге л е й . Г л у х и е с т а л ь н ы е н а г е л и д о л ж н ы
и м е т ь з а г л у б л е н и е в д р е в е с и н у н е м е н е е 5d .
Н а г е л ь н ы е с о е д и н е н и я с о с т а л ь н ы м и н а к л а д к а м и и п р о к л а д к а м и
р а с с ч и т ы в а ю т с я п о о б щ и м п р а в и л а м , п р и в е д е н н ы м в ы ш е , т о л ь к о п р и о п р е д е л е н и и н е с у щ е й с п о с о б н о с т и н а г е л я и з у с л о в и я и з г и б а п р и н и м а е т с я
м а к с и м а л ь н о е з н а ч е н и е е го н е с у щ е й с п о с о б н о с т и . П р и н е о б х о д и м о с т и с т а л ь н ы е н а к л а д к и и п р о к л а д к и п р о в е р я ю т с я н а р а с т я ж е н и е п о о с л а б л е н н о м у
с е ч е н и ю и н а с м я т и е п о д н а г е л е м .
55
а) |
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
rm -■ Г7П. |
N |
|||
-db----- Л- |
Ф = 4 |
I L |
|
|
|
3 3 - |
|||||
2 N |
|
2 N |
|
|
II |
|
IГ’1 |
|
|||
|
|
|
|
|
и |
|
и . |
|
|
||
|
|
|
N |
[ |
f |
|
n |
|
n |
|
N |
iib |
tflj |
iff" |
|
II |
|
IL.■ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
. |
* ' l |
|
|
|
|
|
|
|
1 * |
4 |
|
«) |
|
|
|
|
|
В и д A |
|
|
|
||
|
I ' |
Co |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 N |
($ |
IS |
N |
2 N |
|
|
|
|
|
% |
N |
|
|
Co |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а с г ^ т в г 1^ |
» |
|
|
N |
|||
|
|
|
|
|
|
•о |
|||||
|
|
г ^ |
|
|
П11 |
\] ц |
|
ЦП |
|
|
|
|
|
|
|
, |
Si |
Si |
, |
S\ |
|
|
|
|
|
Со |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
•}Г---- JY- |
-ЧК- |
1j* |
|
|
||
Рис. 2.7. Соединения со стальными накладками и прокладками: |
|
||||||||||
а - со стальными накладками на болтах; |
б - со стальными накладками на глухарях; |
||||||||||
|
|
в - со стальными прокладками |
|
|
|
|
|
|
|||
П ри м ер 2.3. З а п р о е к т и р о в а т ь |
и р а с с ч и т а т ь |
с т ы к |
н и ж н его |
п ояса ф ерм ы со |
|||||||
стал ь н ы м и н акладкам и в двух в а р и а н та х : на глухарях; н а б о л та х . |
|
|
|
||||||||
Исходные данные. Условия эксплуатации - Б2. Нижний |
пояс |
фермы |
из древесины |
||||||||
ели 1-го сорта. Растягиваю щ ие усилия в нижнем поясе Afp=100 кН. Сечение нижнего пояса
150x200 мм (bxh). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порядок р а с ч е та . |
|
|
|
|
|
|
|
||
В ари ан т на глухарях. |
|
|
|
|
|
|
|
||
1. |
Глухари |
работаю т |
и |
рассчитываются как |
|
односрезные |
несимметричные |
||
изгибаемые соединения (см. рис. |
2.5,6). |
Принимаем |
|
глухарь диаметром d = |
16 мм |
||||
длиной / гл = 100 мм. Д лина ненарезанной части глухаря равна 0,4 / г л . |
|
|
|||||||
По п. 5.23 [2] заглубление ненарезанной части глухаря в древесину а должно быть не |
|||||||||
менее чем на 2d: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а = 0,4/гл - |
8накл= 0,4-10 - 0,8 = 3,2 см |
|
> 2d = 3 ,2 см. |
|
|
||
По |
п. 5.16 [2] |
длина защ емления глухаря в древесине долж на быть не менее 5d: |
|||||||
|
|
= /гл - §макл = 10 - |
0,8 = 9,2 см > 5d = 8 см. |
|
|
||||
2. Определяем несущ ую способность глухаря на 1 срез исходя из двух условий: |
|||||||||
- |
из условия смятия древесины Гсм = 0,35 c\d = 5,125 кН; |
|
|
||||||
- |
из условия изгиба глухаря |
Тт г = 2,5d 2 = 6,4 кН. |
|
|
|
||||
[тнImjn = 5,152 кН - минимальная несущая способность глухаря на 1 срез. |
|
||||||||
3. |
Определяем требуемое количество глухарей с одной стороны от |
стыка: |
|
||||||
|
|
|
= |
N ? |
ю о |
19,4 шт. |
|
|
|
|
|
" " |
[7»]mm"q> |
5,152-1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
С учетом симметричного расположения глухарей на полунакладках в два ряда |
|||||||||
принимаем пгл = 20 шт. - количество глухарей с одной стороны от стыка, пш = 1 - |
число |
||||||||
расчетных швов одного глухаря. |
|
|
|
|
|
|
|||
56
4. Определяем минимальные расстояния между осями глухарей:
S ] - l d = 11,2 см, |
принимаем S\ = 12 см; |
|
$2 = 3,5d = 5,6 см, |
принимаем 52 = /? - 25з = 10 см; |
|
5з = 3 с /= 4 ,8 с м , принимаем S3 = 5 см. |
|
|
5. Длина полунакладки |
\ |
|
|
|
|
|
/накл — |
S, = 72 см. |
|
|
J |
Общее количество глухарей в стыке 40 шт.
Вари ан т на болтах.
1.Болты работаю т и рассчитываются как двухсрезные симметричные изгибаемы соединения (см. рис. 2.5,а). Принимаем диаметр болта 16 мм.
Определяем несущ ую способность болта на 1 срез исходя из двух условий:
- |
из условия смятия древесины Тш = 0,5cd = 12 кН; |
|
|
|||||||
- |
из условия изгиба болта |
Тт г = 2,5d 2 = |
|
6,4 кН. |
|
|
||||
[ К 1 .* 6 ,4 К Н |
- минимальная несущая способность болта на 1 срез. |
|
||||||||
2. Определяем требуемое количество болтов с одной стороны от стыка: |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Np |
_ |
100 |
|
|
|
|
|
|
«б = 1 |
|
= 7,8, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
[•^H]min«cP |
|
6,4 -2 |
|
|
принимаем щ |
= 8 шт., |
пш= 2 - число расчетных швов одного болта. |
|
|||||||
3. М инимальные расстояния между осями болтов такие же, как у глухарей. |
||||||||||
4. Длина полунакладки |
|
|
|
\ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«накл |
|
S | = 60 см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
Размещаем болты в два ряда. Общее количество болтов в стыке 16 шт. |
|
|||||||||
В данном случае применение болтов или сквозных цилиндрических нагелей в растя |
||||||||||
нутом элементе более экономично. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2 .4 .6 . Г в о з д е в ы е с о е д и н е н и я |
|
|
|||
Д л я |
и з г о т о в л е н и я |
к о н с т р у к ц и й |
п р и м е н я ю т с я |
г в о з д и |
д и а м е т р о м |
|||||
3 ,5 ... 6 |
м м , |
д л и н о й |
7 5 ...2 5 0 |
м м . Г в о зд и и з г о т а в л и в а ю т |
и з в ы с о к о п р о ч н о й |
|||||
х о л о д н о т я н у т о й |
п р о в о л о к и |
(п р о в о л о ч н ы е г в о з д и ). Р а н е е |
п р и м е н я л и с ь |
|||||||
к о в а н ы е г в о з д и . В н а с т о я щ е е в р е м я ш и р о к о п р и м е н я ю т с я т а к ж е г в о з д и с
н е г л а д к о й п о в е р х н о с т ь ю (г в о з д и с р а з л и ч н о й н а с е ч к о й ).
Г в о з д и в с о е д и н е н и я х с д в и г а е м ы х д е р е в я н н ы х э л е м е н т о в р а б о т а ю т к ак н а г е л и , н о и м е ю т с в о и о с о б е н н о с т и , т а к к а к з а б и в а ю т с я в д р е в е с и н у б е з
п р е д в а р и т е л ь н о г о с в е р л е н и я о т в е р с т и й . З а о с т р е н н ы й к о н е ц гв о зд я п р и з а б и в к е п е р е р е з а е т и р а з д в и г а е т в о л о к н а д р е в е с и н ы в с т о р о н ы и у п л о т н я е т
д р е в е с и н у в о к р у г г в о зд я . В о з н и к а е т о п а с н о с т ь р а с к а л ы в а н и я д е р е в я н н ы х
57
э л е м е н т о в , п о э т о м у р а с с т о я н и я м е ж д у р я д а м и г в о з д е й н а з н а ч а ю т с я
б о л ь ш и м и , ч е м д л я ц и л и н д р и ч е с к и х н а г е л е й (с м . т а б л . 2 .1 ). Г в о з д е в ы е с о е д и н е н и я о б л а д а ю т с в о й с т в о м п о л з у ч е с т и п р и д л и т е л ь н о д е й с т в у ю щ и х н а г р у зк а х .
Н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь г в о з д я н е з а в и с и т о т у г л а а м е ж д у н а п р а в л е н и е м
у с и л и я и н а п р а в л е н и е м в о л о к о н и о п р е д е л я е т с я п о ф о р м у л а м т а б л . 2 .2 с
у ч е т о м в с е х н е о б х о д и м ы х к о э ф ф и ц и е н т о в у с л о в и й р а б о т ы .
П р и м е р ы г в о з д е в ы х с о е д и н е н и й п о к а з а н ы н а р и с . 2 .8 .
Рис. 2.8. Гвоздевые соединения: а - односрезное; б - двухсрезное
Р е к о м е н д у е т с я р а с с т а н о в к а г в о з д е й н е б о л ь ш о г о д и а м е т р а (d < 0 ,2 5
т о л щ и н ы п р о б и в а е м о г о э л е м е н т а ) в ч е т н о е к о л и ч е с т в о р я д о в , д о п у с к а е т с я
к о с а я и ш а х м а т н а я р а с с т а н о в к а г в о зд е й . |
|
|
|
П ри м ер 2.4. З а п р о е к т и р о в а т ь |
и р а с с ч и т а т ь узел прим ы кан и я ригеля к с тр о п и |
||
лам . |
|
|
|
Ригель устроен из двух досок |
сечением a x h \ = 40x150 мм |
(рис.2.9) |
. Доски охва |
тывают с двух сторон стропильную ногу из бруса сечением c x h i - |
100x200 |
мм и крепятся |
|
к ней гвоздями.
Исходные данные. Условия эксплуатации нормальные - Б2. Ригель и стропила из
древесины ели 2-го сорта. Угол наклона стропильной ноги к горизонту а = 3 0 ° Растягивающее усилие в ригеле Np = 11 кН.
58
В и д А
Рис. 2.9. Узел примыкания ригеля к стропилам
П орядок р а с ч е т а : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Принимаем гвозди |
длиной |
/гв =100 |
мм, диаметром |
d = 4 мм < 0,25а = 10 мм |
||||||
(по п. 5.20 [2]). Гвозди забиваются с двух сторон навстречу друг другу. |
||||||||||
Д лина нахлестки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
cY |
" |
|
( лл |
ю о V |
= 20 |
мм. |
|
|
/гВ “ |
я + — |
=2 |
1 0 0 - |
40 + ----- |
|||||
|
1 |
|
|
|
[ |
К |
|
2 JJ |
|
|
Так как /гв= 20мм |
< с/3 |
= |
100/3 |
= |
33 |
мм |
разреш ается |
сохранять одинаковую |
||
разметку гвоздей с каждой стороны соединения.
2. Г возди работают и рассчитываются как односрезные несимметричные изгибаемые
соединения. Расчетная |
длина |
защемления гвоздя в среднем элементе (по п.5.20 [2]) |
а гв = 1 г в - |
а - 2 п ш- |
1,5J = 1 0 0 - 4 0 -2 - 1 -1 ,5 4 = 52 м м > д = 40 мм. |
3.Определяем несущую способность гвоздя на 1 срез (по табл. 17 [2]):
-из условия смятия древесины:
Гсм= 0,35 c \d = 0,35 a n d =0,35-5,2-0,4 = 0,728 кН. |
|
|
|
|
||||||
П р и а > а Гв с \= а \ п р и а < а гв |
С ]=агв; а = 4 см < агв = 5,2см, п р и н и м а е м с я |
а гв= 5 ,2 с м ; |
||||||||
- из условия изгиба гвоздя: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Tmr= 2 ,5 d 2+0,01а2=2,5-0,42 +0,01-42 =0,56 кН < \ £ = 0,64 кН. |
|
|
|
|||||||
В расчет принимаем минимальную несущую способность [Г™]™, = 0,56 кН. |
|
|
||||||||
4. Определяем требуемое количество гвоздей |
|
|
|
|
|
|
||||
и гв= г— |
------ = ——— = 19,7, принимаем п п = 20 шт. |
|
|
|
|
|||||
17™ Jmin ПсР |
° ’5 6 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Ставим по 10 гвоздей с каждой стороны соединения. |
|
|
|
|
||||||
5. Определяем минимальные расстояния между осями гвоздей. |
|
|
|
|
||||||
При толщ ине пробиваемого |
элемента а > |
\0 d расстояние от верхнего |
крайнего |
|||||||
гвоздя до торца ригеля должно удовлетворять условию S > \5 d (п. 5.21 [2]). |
Поскольку |
|||||||||
а = 4 см, Ю<? =10-0,4 = 4 см |
и а = 10с7, принимаем S = |
15- 0,4 = 6 см. |
|
|
|
|
||||
РасетОяние поперек волокон от продольной кромки ригеля до оси крайнего ряда |
||||||||||
гвоздей Должно удовлетворять условию |
S3 > Ad. |
Находим S3 = Ad = |
4 0,4 |
= |
1,6 см. |
|||||
Конструктивно принимаем |
S3 = 2,5 см >1,6 см. |
|
|
|
|
|
|
|||
Расстояние поперек |
волокон |
ригеля |
между |
осями средних рядов |
гвоздей |
должно |
||||
удовлетворять условию S2 > |
Ad = 1,6 см, |
принимаем |
|
|
|
|
|
|||
59
|
5 |
5 |
Расстояние меж ду осями |
гвоздей |
вдоль волокон стропил Si > \5 d = 6 см при |
а =4 см > 10d = 4 см (по п. 5.21 |
[2]), принимаем S |= 8 см. |
|
Если расстояние меж ду осями гвоздей вдоль волокон стропил Si=8 см, то расстояние |
||
между осями гвоздей вдоль волокон ригеля будет не менее чем S|. |
||
2 .5 . Г в о з д и и ш у р у п ы , р а б о т а ю щ и е н а в ы д е р г и в а н и е Н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь г в о з д я в ы д е р г и в а н и ю о б е с п е ч и в а е т с я с и л а м и
т р е н и я . П р и у м е н ь ш е н и и э т и х с и л в с л е д с т в и е у с у ш к и , п о я в л е н и я т р е щ и н и
п о д р у г и м п р и ч и н а м н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь г в о з д я в ы д е р г и в а н и ю р е з к о
с н и ж а е т с я . С о п р о т и в л е н и е г в о з д я в ы д е р г и в а н и ю р а з р е ш а е т с я у ч и т ы в а т ь
т о л ь к о в о в т о р о с т е п е н н ы х э л е м е н т а х (п о д ш и в к а х п о д в е с н ы х п о т о л к о в ,
н а с т и л а х и т .д .), а т а к ж е в к о н с т р у к ц и я х , г д е в ы д е р г и в а н и е г в о з д е й
с о п р о в о ж д а е т с я о д н о в р е м е н н о й р а б о т о й и х н а с д в и г к а к н а г е л е й .
Р а с ч е т н а я н е с у щ а я с п о с о б н о с т ь о д н о г о г в о з д я , з а б и т о г о в д р е в е с и н у
п о п е р е к в о л о к о н , о п р е д е л я е т с я п о ф о р м у л е |
|
TrB = R BSn d l u |
(2 .1 0 ) |
гд е R BS - р а с ч е т н о е с о п р о т и в л е н и е в ы д е р г и в а н и ю н а е д и н и ц у п о в е р х н о с т и
с о п р и к о с н о в е н и я г в о з д я с д р е в е с и н о й , к о т о р о е р а в н о : д л я с у х о й д р е в е с и н ы
R BS = 0,3 М П а , д л я с ы р о й д р е в е с и н ы R BS = 0,1 М П а ; d - д и а м е т р г в о з д я , м ;
1 \- р а с ч е т н а я д л и н а з а щ е м л е н н о й , с о п р о т и в л я ю щ е й с я в ы д е р г и в а н и ю ч а с т и
г в о з д я , м .
Р а с ч е т н о е с о п р о т и в л е н и е г в о з д я в ы д е р г и в а н и ю у м н о ж а е т с я н а в се
н е о б х о д и м ы е к о э ф ф и ц и е н т ы у с л о в и й р а б о т ы . Д л и н а з а щ е м л е н н о й ч а с т и
г в о з д я д о л ж н а б ы т ь н е м е н е е д в у х т о л щ и н |
п р о б и в а е м о г о э л е м е н т а и н е м е н е е |
10d . П р и о п р е д е л е н и и р а с ч е т н о й д л и н ы |
з а щ е м л е н и я г в о з д я и з е г о д л и н ы |
в ы ч и т а е т с я п о 2 м м н а к а ж д ы й ш о в м е ж д у с о е д и н я е м ы м и э л е м е н т а м и и н е
у ч и т ы в а е т с я з а о с т р е н н а я ч а с т ь г в о зд я д л и н о й 1,5d. П р и с в о б о д н о м в ы х о д е
г в о зд я и з п а к е т а р а с ч е т н а я т о л щ и н а п о с л е д н е г о э л е м е н т а у м е н ь ш а е т с я
н а 1,5d . П р и и с п о л ь з о в а н и и г в о з д е й д и а м е т р о м б о л е е 5 м м в р а с ч е т в в о д и т с я
д и а м е т р d = 5 м м . В р а с ч е т а х у ч и т ы в а ю т с я г в о з д и , г л у б и н а з а щ е м л е н и я