Нагель – это плотно защищенный в толще соединениях элементов пластинчатый или цилиндрический вкладыш работающий преимущественно на изгиб и препятствующий взаимному изгибу соединениях элементов.
Нагели могут быть:
Стальные
Из алюминевых вставок
Деревянные
Пластмассовые
Соединения на нагелях равнопрочные при работе на сжатие и растяжении, но более целесообразнее для растянутых элементов. Деревянные цилиндрические нагели выполняются из твердых пород древесины (дуб, ясень, чепара, береза). Их устанавливают в предварительно просверленные гнезда у которых: Ǿотв=Ǿнагел.
Однако нормами некоторых отран с целью увеличения плотности соединения особенно при переменной влажности предусматривается:
Ǿотв =Ǿнагеля –(0.2..0.5)или
Чтобы обеспечить повышенную плотность соединения необходимо сверлить отверстия в предварительно собранных и обжатых пакетах из досок.
В зависимости от расположения срезов по отношению к линиям действия усилий различают:
Не симметричное соединение
Рис.1
Симметричное соединение
Рис.2
Работа нагеля под нагрузкой заключается в следующем: силы сдвигающие сплачиваемые элементы стремятся опрокинуть нагель. Под действием этих сил нагель тоже некоторого поворота обусловленного не плотностями и обмятием древесины начинает изгибаться, что влечет к увеличению поверхности коптакто с древесной гнезда и что вызывает появление неравномерных напряжение смятия. Напряжение смятия имеет разные знаки, а их равнодействущие образуют две пары взаимоуправляемых повышенных продольных им припятствующих повороту нагеля, т.е равновесия нагеля обеспечивается только продольными силами параллельными направлению сдвига соединенных элементов. В паливных соединениях отсутствуют поперечные силы, поэтому в них не униалав растянутые связи. Несущая способность нагеля определяется в зависимости от вида соединения (симметричные или не симметричные), материала нагеля и толщин сплачиваемых элементов. К примеру несущая способность одного нагеля в несиметрии соединении из стали С38/23.
|
|
А) Изгибу нагеля
Ти = 1,8*d2+0,02*а2≤2,5d2
Б) Сжатию древесины в более тонких крайних элементах при:
a ≤ 0.35c
Ta = 0.8ad
В) Сжатию древесины в толстых, средних элементах при:
a ≤ 0.5c
Tc = 0.25cd
d – диаметр нагеля в см
a – толщина крайнего элемента в см
c – толщина среднего элемента в см
Tu, Ta, Tc – несущие способности в КН
Если усилия приложено к соединению под углом α, тогда несущие способности будут определяться по формулам на Рис.3
Требуемое количество нагелей определяется по формуле:
n наг. =N/(nш*Tmin)
N – расчетное усилие передоваемое через соединение
Tmin – минимальная несущая способность соединения
nш – количество швов или срезов одного нагеля
для сплачивания 2х или 3х брусьев по высоте могут применяться пластинчатые нагели выполняющие из древесины дуба или березы, которые устанавливаются в прорезанные гнезда цеплодолбежным станком. Соединение на пластинчатых нагелях может быть:
Со сквозными пластинками
Рис.4
С глухими пластинками
Рис.5
Цилиндрические нагели устанавливаются:
Прямыми рядами
Рис.6
В шахматном порядке
Рис.7
Соединение на гвоздях.
Соединение на гвоздях забиваемых в направлении перпендикулярно плоскости сдвига деревянных элементов является частным случаем нагельных соединений. Диаметр гвоздей не превышает 6мм, поэтому на их несущую способность не влияет угол между направлением действия силы направления волокон. При определение расчетной длины защемления конца гвоздя в последний не пробиваемой насквозь доске не следует учитывать часть гвоздя равного 1,5d гвоздя. Рис.1
|
|
аг=Lг-(а+с+2а2+1.5d)
Если гвоздь выходит на пределы сплачиваемого пакета, то считается, что величина защемляется в крайнем прибитом элементе, уменьшается на 1,5d гвоздя. Рис.
аг= а- 1.5d
Зазор между досками - a₃, равен 0,2м, обуславливается не плотностью соединения. При определении несущей способности гвоздя рассматривают несущие способности со стороны забоя и со стороны непробиваемого (непробиваемого на сквозь противоположного крайнего элемента). К примеру несущая способность гвоздя в симметрическом соединении:
А) Изгибу со стороны забоя
Tu=2.5d2+0.01a2≤4d2
Б) Изгибу со стороны не пробиваемого (пробиваемого) насквозь крайнего элемента
Tu1=2.5d2+0.01aг2≤4d2
В) Смятию древесины в среднем элементе со стороны забоя
Tс=0.5сd
Г) Смятию древесины в среднем элементе со стороны прибитого (не прибитого) насквозь элемента
Tс1=0.5aгd
Д) Смятие древесины в крайнем элементе со стороны забоя
Та=0.8аd
Е) Смятие древесины в крайнем элементе со стороны прибитого (не прибитого) насквозь элемента
Та1=0.8агd
Т.к при проникновении гвоздя в древесину происходит ее уплотнение около гвоздя, что может вызвать раскалывание древесины. Более редкая установка гвоздей снижает эту опасность:
|
|
1. Прямая расстановка
Рис.3
2.В шахматном порядке
Рис.4
3.Косыми рядами
Рис.5
Гвозди образуют более плотное соединение чем нагельное.
Недостаток этого соединения:
23. Соединение на узловых вставках.
Когда в узле соединяется 3и и более элемента рекомендуется выполнять узлы на угловых вставках, которые являются многосвязными (рабочими). В качестве угловых пластин применяют стальные или фанерные шиты. Пластины могут располагать либо с наружи (накладки), либо внутри деревянного элемента (прокладки).
Накладки. Рис.1
Прокладки. Рис.2
Прокладки позволяют повысить многорезкость соединения, а следовательно повысить несущую способность соединения.
Система «Грейм»
Угловые пластины (стальной лист толщиной от 1…..1,75 или) пробивается без просверливания гвоздями насквозь. Эти пластины могут быть накладками или прокладками. Если пластина прокладка, то она раьотает на продолжительность изгиба со свободной длиной, равной расстоянию между гвоздями. Чтобы обеспечить плотность такого соединения необходимо предусмотреть плотное прилегание прокладки к краям паза. Рис.3
Система «Менис»
Пластины этой системы изготавливают из пенопласта толщиной 3мм и слоя синтетической смолы усиленного стекловолокном толщиной 2мм. В этой пластине закреплены обоюдноострые нагели диаметром от 1,6мм и длиной по каждую сторону пластины минимум 25мм, при этом толщина соединенных элементов до 80мм. Рис.4