Для обеспечения прочности соединения гвоздь должен войти в деталь не менее чем на своей длины
Обновлено: 25.06.2024
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Методы испытаний соединений на гвоздях, винтах, дюбелях и болтах
Timber structures. Test methods for connections made with nails, screws, dowels and bolts
Дата введения 2017-04-01
1 ПОДГОТОВЛЕН Центральным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко), отделением Акционерного общества "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство") на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии указанного в пункте 4 европейского стандарта, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-исследовательский центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
4 Настоящий национальный стандарт идентичен европейскому стандарту ЕН 1380:2009* "Конструкции деревянные. Методы испытаний. Соединения на гвоздях, винтах, дюбелях и болтах, несущих нагрузку" (EN 1380:2009 "Timber structures - Test methods - Load bearing nails, screws, dowels and bolts", IDT).
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных европейских стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий национальный стандарт устанавливает методы определения характеристик прочности и деформативности нагельных соединений деревянных конструкций на гвоздях, винтах, дюбелях и болтах.
С помощью данных методов оценивают соединения деревянных элементов (из массивной или клееной древесины) или элементов из материалов на основе древесины, а также их соединения в комбинации с металлическими пластинами (кроме металлических зубчатых пластин), в условиях, предполагаемых при эксплуатации.
Данные методы используют для определения деформационных характеристик и максимально допустимой нагрузки на соединение при различных углах между приложенной нагрузкой и направлением волокон древесины или основным направлением волокон древесных материалов соответственно.
2 Нормативные ссылки
Настоящий стандарт содержит датированные и недатированные ссылки на стандарты и положения других стандартов*. Нормативные ссылки, перечисленные ниже, приведены в соответствующих разделах. Для датированных ссылок последующие изменения или их пересмотр применяют в настоящем стандарте только в случае, когда они включены в него путем изменения или пересмотра. Для недатированных ссылок применяют самое последнее издание ссылочного документа (включая все изменения).
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.
EN 322, Wood-based panels - Determination of moisture content (Плиты древесные. Определение влажности)
EN 323, Wood-based panels - Determination of density (Плиты древесные. Определение плотности)
EN 13183-2, Moisture content of a piece of sawn timber - Part 2: Estimation by electrical resistance method (Влажность пиленого лесоматериала. Часть 2. Оценка методом электрического сопротивления)
EN 14080, Timber structures - Glued laminated timber and glued solid timber - Requirements (Конструкции деревянные. Древесина клееная многослойная и древесина клееная массивная. Требования)
EN 14081-1, Timber structures - Strength graded structural timber with rectangular cross section - Part 1: General requirements (Конструкции деревянные. Сортировка по прочности строительных пиломатериалов с прямоугольным сечением. Часть 1. Общие требования)
EN 14358, Timber structures - Calculation of characteristic 5-percentile values and acceptance criteria for a sample (Конструкции деревянные. Расчет нормативных значений с 5%-ным квантилем и критерии приемки для образца)
EN 14592, Timber structures - Dowel-type fasteners - Requirements (Конструкции деревянные. Крепежные изделия нагельного типа. Требования)
EN 26891:1991, Timber structures - Joints made with mechanical fasteners - General principles for the determination of strength and deformation characteristics (ISO 6891:1983) [Конструкции деревянные. Соединения механические. Общие принципы определения прочности и деформации (ISO 6891:1983)]
EN 28970, Timber structures - Testing of joints made with mechanical fasteners - Requirements for wood density (ISO 8970:1989) [Конструкции деревянные. Испытания узловых соединений. Требования к плотности древесины (ISO 8970:1989)]
ISO 3131, Wood - Determination of density for physical and mechanical tests (Древесина. Определение плотности при физико-механических испытаниях)
Отменен. Действует ISO 13061-2:2014.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 деформация соединения (deformation of the connection): Среднее значение результатов измерений относительного смещения элементов.
3.2 крепежные изделия нагельного типа (dowel type fasteners): Крепежи нагельного типа, такие как гвозди, винты, нагели и болты, по EH 14592.
4 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
b - ширина поперечного сечения элемента, мм;
F - нагрузка, Н;
t - толщина элемента, мм.
5 Требования
5.1 Древесина
Древесина (цельная или клееная) должна удовлетворять требованиям EH 14080, EH 14081-1 и отбираться в соответствии с одним из методов, приведенных в EH 28970.
Для каждого образца для испытания отдельные элементы, подлежащие соединению, следует отбирать таким образом, чтобы гарантировать его сбалансированную плотность. Для группы аналогичных образцов в каждом из них следует использовать разные доски.
Примечание - Соединяемые элементы не должны иметь крупных дефектов, которые могут привести к преждевременному разрушению зоны, расположенной вокруг крепежных изделий.
5.2 Материалы на основе древесины
Должны быть установлены характеристики материалов на основе древесины. Материалы, используемые в качестве отдельных элементов образца для испытания, должны соответствовать классу или сорту материала, к которому они принадлежат. Для этого должны быть установлены их соответствующие свойства.
Для изготовления образцов для испытания следует использовать материалы одного сорта. Для каждого образца для испытания элементы, подлежащие соединению, следует отбирать из разных частей материала.
5.3 Металлические пластины и крепежные изделия нагельного типа
Должны быть установлены характеристики металлических пластин.
Требования к крепежным изделиям нагельного типа должны соответствовать EH 14592.
6 Методы испытания
6.1 Общие положения
Во время испытания должны быть определены влажность и плотность элементов из древесины или материалов на основе древесины, как установлено в ЕН 13183-2, ИСО 3131, ЕН 322 и ЕН 323 соответственно.
6.2 Кондиционирование
Образцы для испытания следует изготовлять из древесины или материалов на основе древесины при равновесной влажности, соответствующей температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха (85±5)%. Материал кондиционируют до достижения постоянной массы. Считают, что постоянная масса достигнута в том случае, когда результаты двух последовательных взвешиваний, выполненных с интервалом 6 ч, отличаются не более чем на 0,1%.
После изготовления, но до проведения испытания образцы следует хранить по крайней мере в течение одной недели при температуре (20±2)°С и относительной влажности (65±5)%.
Для ряда испытаний может быть установлено кондиционирование при другой влажности, и это должно быть отражено в протоколе испытания.
Примечание - Для некоторых твердолиственных пород может потребоваться значительно более длительный период хранения, или образцы для испытания следует изготовлять с соответствующими зазорами между элементами.
6.3 Изготовление образцов для испытания
В том случае, если отсутствуют специальные требования, пиломатериалы должны быть строгаными. Образцы для испытания должны быть изготовлены таким образом, чтобы крепежные изделия располагались перпендикулярно поверхности элемента. Установку крепежных изделий нагельного типа следует осуществлять с помощью стандартной методики подготовки отверстия на практике (например, предварительного сверления), что должно быть отражено в протоколе испытания. Число крепежных изделий должно соответствовать фактически используемому на практике числу.
Конструкция соединения должна быть симметричной относительно направления нагрузки, включая геометрию элементов из древесины, число и глубину проникновения крепежных изделий.
В случае гвоздей и винтов глубина вдавливания головки крепежного изделия будет влиять на результат испытания, особенно для двухсрезных соединений. Следовательно, головки крепежных изделий должны выступать над поверхностью, если это допускается методикой изготовления.
6.4 Подготовка образцов для испытания
6.4.1 Приложение нагрузки параллельно волокнам древесины
Для соединений на крепежных изделиях, которые не полностью проникают через все элементы:
- состоящих исключительно из древесины или материалов на основе древесины (или их сочетания) образцы для испытания следует изготовлять либо в виде:
a) соединений, состоящих из трех элементов, в которых крепежные изделия нагельного типа работают на один сдвиг (см. рисунок 1), либо
b) соединений, состоящих из трех элементов, в которых используют двухсрезные крепежные изделия нагельного типа (см. рисунок 2).
Минимальная выступающая длина среднего элемента , равная 50 мм, как показано на рисунках 1 и 2, может быть недостаточной для тонких деревянных элементов или элементов из материала на основе древесины, работающих на сжатие;
- с металлическими пластинами, которые крепятся к деревянным элементам или к элементам из материала на основе древесины с помощью крепежных изделий нагельного типа, образцы для испытания следует изготовлять либо в виде:
a) образцов с односрезными крепежными изделиями нагельного типа и с боковыми элементами из металлических пластин, либо
b) образцов с двухсрезными крепежными изделиями нагельного типа и с металлической пластиной в качестве среднего элемента.
1 - направление волокон; 2 - невыступающая часть крепежа; 3 - выступающая часть крепежа; 4 - точки измерения смещений; - смещение элементов; t - ширина крайнего элемента; t - ширина среднего элемента
Примечание - Нагели и болты, как правило, выступают из внешних поверхностей боковых элементов.
Рисунок 1 - Пример соединения из трех деревянных элементов на не полностью проникающих односрезных крепежных изделиях нагельного типа с обозначенными точками измерения смещений
Немаловажное значение при строительстве крыш имеют применяемые в работе материалы и крепёж.
Что необходимо знать при подборе и покупке крепежа.
Нагелями называют гибкие стержни, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов и работающие в основном на изгиб.
К стальным цилиндрическим нагелям относятся:
- болты, шпильки, глухари;
- гладкие цилиндрические стержни (штыри);
- гвозди, саморезы, шурупы и т.п.
Для крепления изделий из дерева также используется крепёж, изготовленный из стали, который либо сам по себе, либо в комплекте с гвоздями представляет собой прочные и легко устанавливаемые соединения.
1.1. Соединение на болтах
Болты — это цилиндрические стальные стержни, как правило, с гайкой и резьбой, пронизывающие соединяемые деревянные элементы перпендикулярно их поверхности.
Силовые болтовые соединения должны иметь не менее двух болтов диаметром не менее 12 мм и не более 24 мм (рис.2).
В целях уменьшения смятия древесины под гайкой ставится шайба из листовой стали, сторона которой определяется из условий работы её на изгиб и смятия древесины под шайбой.
Практически сторона квадратной шайбы принимается равной 4,5d (где d- диаметр болта).
Размеры квадратных шайб принимаются по диаметру болтов согласно табл.3 (рис.2).
Таблица 3: Сортамент болтов
| п/п | Диаметр болтов (мм) | Площадь сечения (см²) | Вес, кг | Размеры квадратных шайб болтов (мм) | |||||||
| по стер-жню, dбр | по наре-зке, dнт | по стер-жню, Fбр | по наре-зке, Fнт | 1 пог.м болта | одной гайки | рабочих болтов | стяжных болтов | ||||
| шести-гран-ной | квад-рат-ной | разме-ры, мм | вес 1 шайбы, кг | разме-ры, мм | вес 1 шайбы, кг | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 | 6 | 4,701 | 0,283 | 0,173 | 0,22 | 0,004 | 0,004 | 30х30х3 | 0,01 | — | — |
| 2 | 8 | 6,377 | 0,505 | 0,316 | 0,39 | 0,008 | 0,007 | 40х40х4 | 0,048 | — | — |
| 3 | 10 | 8,051 | 0,785 | 0,509 | 0,62 | 0,014 | 0,014 | 50х50х5 | 0,095 | — | — |
| 4 | 12 | 9,727 | 1,13 | 0,744 | 0,89 | 0,020 | 0,021 | 60х60х6 | 0,164 | 45х45х4 | 0,06 |
| 5 | 16 | 13,4 | 2,01 | 1,408 | 1,58 | 0,052 | 0,053 | 80х80х8 | 0,386 | 55х55х4 | 0,088 |
| 6 | 20 | 16,75 | 3,14 | 2,182 | 2,47 | 0,093 | 0,095 | 100х100 х10 | 0,760 | 70х70х5 | 0,18 |
| 7 | 24 | 20,1 | 4,521 | 3,165 | 3,55 | 0,141 | 0,144 | 120х120 х12 | 1,341 | 90х90х7 | 0,42 |
| 8 | 27 | 23,1 | 5,722 | 4,18 | 4,49 | 0,182 | 0,187 | 140х140 х14 | 2,091 | 100х10 х8 | 0,591 |
| 9 | 30 | 25,45 | 7,065 | 5,06 | 5,55 | 0,291 | 0,297 | 160х160 х15 | 2,93 | — | — |
| 10 | 36 | 30,80 | 10,17 | 7,44 | 7,99 | 0,496 | 0,506 | 190х190 х18 | 4,957 | — | — |
Минимальные расстояния между болтами и минимальные удаления от кромок дерева устанавливаются с учётом допустимых напряжений скалывания древесины. О чём более подробно будет рассказано в следующих разделах сайта.
В капитальном строительстве, когда требуется надёжность и устойчивость конструкции, болты могут применяться только в том случае, когда с помощью специальных средств (например, скоб) будет предотвращено возникновение сдвига в швах контакта (узел 33).
Например, могут быть использованы калиброванные отверстия, т.е. такие, когда диаметр отверстия равен диаметру болта, или же проведено последующее заполнение промежутка между стержнем болта и краями отверстия.
Болты применяются в конструкциях, работающих на растяжение при подвеске строительных элементов (рис.3) и как ненесущие соединения в виде зажимных болтов.
1.2. Соединение на стержневых нагелях
Стержневые нагели — это цилиндрические стальные стержни, как правило, без гайки и резьбы которые вгоняются в просверленные отверстия уменьшенного на 0,2…0,5 мм диаметра (рис.3 поз.6).
У стягивающих болтов (рис.3 поз.1) под головкой (рис.3 поз.2) и гайкой (рис.3 поз.3) устанавливаются шайбы (рис.3 поз.5).
Рекомендуется устанавливать по обе стороны большие и толстые шайбы.
Применение стержневых нагелей имеет большое значение для несущих соединений, т.к. при нём можно не опасаться деформаций из-за выборки зазоров в отверстиях и ползучести конструкций.
Соединения с помощью стержневых нагелей позволяют добиться высоких показателей: при небольшой площади они могут воспринимать сравнительно большие нагрузки.
Их лучше всего применять для пакетов досок, а также для соединения со стальными элементами, находящимися внутри конструкции (узел — 35).
На рисунке узла -34 приведен вариант крепления конькового узла стропильной фермы. Брусчатые раскосы прикреплены к верхнему поясу четырьмя нагелями. В середине — стяжные болты. Верхние пояса стропил скреплены с коньковой подбалкой болтами.
На эскизе узла 35 приведён вариант крепления двухветвевой стойки с одинарным ригелем. Такое крепление даёт практически жёсткое соединение двухветвевой стойки с одинарным ригелем с помощью расположенных по кольцу нагелей.
Стяжные болты обеспечивают плотность соединения и используются при монтаже стропильной системы и стеновых перегородок.
В выше рассмотренных соединениях следует использовать не более 4-х стержней на соединение.
Минимальный диаметр стержневого нагеля 8 мм.
Глухие стальные цилиндрические нагели следует заглублять в древесину не менее, чем на 5 диаметров.
При использовании нагелей большого диаметра возможно появление трещин на концах соединяемых элементов, вызванное скалыванием древесины вдоль волокон.
Поэтому концевые расстояния принимают несколько больше, чем промежуточные.
2. Соединение деревянных конструкций на гвоздях
Тот факт, что гвозди имеют широкое применение, объясняется простотой их использования, достигаемой, в первую очередь, благодаря изобретению пневматического пистолета, с помощью которого может осуществляться автоматический забой гвоздей различной длины, вплоть до 120 мм.
Гвозди большего диаметра могут забиваться пневматическим способом после предварительной посадки.
Соединение на гвоздях имеет специфические особенности. В месте забивки гвоздя древесина сминается, образуя проволочные трещины, отщепы под гвоздём.
Частично эти недостатки устраняются применением гвоздей крестообразного профиля, для которых можно не сверлить отверстия даже при диаметре более 6 мм.
Их, как и обычные гвозди, забивают в древесину без предварительного рассверливания гнёзд.
Для гвоздей диаметром более 6 мм (а для древесины из ольхи — более 5 мм) требуется высверливать отверстия, равные 0,9 диаметра гвоздя.
Если же крепление конструкций гвоздями должно учитывать нагрузки на выдёргивание (повышенные ветровые нагрузки), то высверливание отверстий НЕДОПУСТИМО.
Ниже приведены некоторые виды гвоздей наиболее используемые в монтаже стропильной системы крыши.
2.1. Соединение на проволочных круглых гвоздях
Гвоздь круглый проволочный — наиболее часто встречающийся тип крепежа для деревянных соединений. У гвоздя ровная или потайная шляпка и гладкая ножка. В поперечном разрезе ножка представляет собой заострённый стержень в сечении круглый или квадратный с закруглёнными углами.
Толщина проволочных гвоздей колеблется в пределах d=0,8…8 мм. Длина проволочных гвоздей колеблется в пределах 8…250 мм.
Где 5 мм — диаметр (d) гвоздя, а 120 мм — длина (L) стержня гвоздя.
Сортамент гвоздей приведён в табл.4.
Таблица 4: Гвозди строительные проволочные круглые
При выполнении каркасных работ наиболее часто применяют гвозди длиной — 60, 75 и 100 мм. При облицовочных работах используются более короткие гвозди.
Гвоздь может быть оцинкованным и не оцинкованным. При гальванической оцинковке толщина образующегося защитного слоя цинка толще, поэтому такой гвоздь более устойчив к ржавчине. Поверхность у обычного гвоздя остаётся шершавой, благодаря чему трение между гвоздём и древесиной больше, чем у гвоздя с гальванической, оцинковкой.
В облицовочных (отделочных) работах используют оцинкованные или другим образом обработанные гвозди для того, чтобы руки работников всегда оставались чистыми и не пачкали облицовку.
2.2. Соединение на рифлёных зубчатых гвоздях
Гвоздь рифлёный (зубчатый). У такого гвоздя потайная (утапливаемая) шляпка и рифлёная ножка. В поперечном разрезе ножка представляет собой круглый стержень с закруглённым острым углом.
Толщина зубчатых гвоздей колеблется в пределах d=3…10 мм. Длина рифлёных гвоздей колеблется в пределах 25…100 мм.
Прочность на вытяжение из дерева у зубчатых гвоздей примерно в пять раз больше, чем у обычных гвоздей соответствующих размеров.
Поэтому их применение предпочтительно в тех соединениях, где требуется повышенная прочность на выдёргивание (повышенную ветровую нагрузку).
2.3. Соединение на резьбовых гвоздях
Гвоздь резьбовой (винтовой). У гвоздя потайная (утапливаемая) шляпка и ножка с пологой резьбой. Толщина резьбовых гвоздей колеблется в пределах d=1…10 мм. Длина проволочных гвоздей колеблется в пределах 8…150 мм.
Гвоздь может быть оцинкованным и не оцинкованным.
Они применяются в тех местах, где соединение может оказаться под воздействием переменных нагрузок.
Деревянный пол и наружную обшивку обивают резьбовыми гвоздями.
2.4. Соединение на шурупах
Как правило, соединения с помощью шурупов бывают односрезными и работают по восприятию усилий, действующих под прямым углом в направлении стержня.
.
Для винтов (шурупов) диаметр высверленных отверстий должен быть на 2…3 мм меньше диаметра самого винта (шурупа).
Если же крепление конструкций винтами (шурупами) должно учитывать нагрузки на выдёргивание (на повышенные ветровые нагрузки), то высверливание отверстий НЕДОПУСТИМО.
Рекомендуемый сортамент шурупов с потайной и полукруглой головкой приведён в табл.5.
Таблица 5: Сортамент шурупов
| п/п | Наименование | Диаметр, мм | Длина, мм | Примечание |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Шурупы с потайной и полукруглой головкой | 2 | 7, 10, 13 | х |
| 2 | 3 | 10, 13, 16, 20, 25, 30 | х | |
| 3 | 4 | 13, 16, 20, 25, 30, …60 | с градацией через 5 мм | |
| 4 | 5 | 13, 16, 20, 25, 30, …70 | с градацией через 5 мм | |
| 5 | 6 | 20, 25, 30 …100 | с градацией через 5 мм | |
| 6 | 8 | 50, 55, 60, …100 | с градацией через 5 мм | |
| 7 | 10 | 80, 90, 100 | х |
Рекомендуемый сортамент глухарей (винтов для дерева) приведён в табл.6.
Таблица 6: Сортамент глухарей (винтов для дерева)
| п/п | Наименование | Диаметр, мм | Длина, мм | Примечание |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Глухари (винты для дерева) | 6 | 35, 40, 50, 65 | х |
| 2 | 8 | 40, 50, 65, 80 | х | |
| 3 | 10 | 40, 50, 65, 80, 100, 120 | х | |
| 4 | 12 | 65, 80, 100, 120, 140, 160, 180 | с градацией через 10 мм | |
| 5 | 16 | 80, 100, 120, 140, 160, 180 | с градацией через 20 мм | |
| 6 | 20 | 120, 140, 160, 180, 200, 225, 250 | х |
Несущая способность шурупов и глухарей (винтов) определяется по правилам расчёта для стальных цилиндрических нагелей с диаметром d, равным диаметру ненарезной части винта, кроме случая, когда заглубление гладкой части винта в древесину менее 2d.
В этом случае расчёт следует вести по внутреннему диаметру ослабленного резьбой сечения. О чем более подробно будет рассказано в следующих разделах сайта.
3. Соединение на скобах, хомутах и анкерах
Вспомогательные стальные крепёжные детали (скобы, хомуты, анкера и др.) ставят чаще всего в узлах для соединения деревянных элементов в период сборки и монтажа, для соблюдения проектных размеров конструкций и при их работе на незначительные усилия.
Стальные скобы ставят в узлах конструкций из брусьев или брёвен. В зависимости от размеров сечений элементов и длины скоб диаметр их бывает 8…18 мм.
Забивают скобы в древесину без просверливания отверстий с таким расчётом, чтобы место забивки не совпадало с сердцевинной частью деревянных элементов.
А расстояния от вершины угла скобы до центра заглубления скобы в конструкцию должны быть одинаковыми.
Расстояние от центра забивки скобы до торца элемента (S1) принимают такое же, как и для нагелей (см. раздел по установке нагелей).
Таблица 7: Стальные крепления для деревянных конструкций
| п/п | Наименование | Эскиз | Ед-ца измер. | Размеры, мм | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 | Скобы строительные прямые | l/h | 150/70 | 200/80 | 250/90 | 300/100 | |||||
| 2 | d, мм | 8 | 10 | 8 | 10 | 8 | 10 | 10 | 12 | ||
| 3 | Масса, кг | 0,1 | 0,15 | 0,12 | 0,18 | 0,14 | 0,22 | 0,26 | 0,38 | ||
| 4 | Скобы строительные игловые | l/h | 350/110 | 400/120 | 450/130 | 500/140 | |||||
| 5 | d, мм | 10 | 12 | 12 | 16 | 12 | 16 | 16 | 18 | ||
| 6 | Масса, кг | 0,3 | 0,48 | 0,49 | 0,86 | 0,54 | 0,96 | 1,06 | 1,34 | ||
Таблица 8: Хомуты для подвески балок
| п/п | Наименование | Эскиз | Ед-ца измер. | Размеры, мм | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 | Хомуты для подвески балок | b, мм | 50 | 50 | 60 | 60 | 60 | 70 | 70 | 70 | |
| 2 | h, мм | 150 | 180 | 180 | 200 | 220 | 200 | 220 | 240 | ||
| 3 | Масса, кг | 2,2 | 2,35 | 2,37 | 2,46 | 2,55 | 2,48 | 2,58 | 2,67 | ||
Развёртка хомута для раскроя металла показана на рисунке ниже (рис.5).
Для крепления свесов кровли и стыка балок применяют Т-образные анкеры массой 2,19 кг.
Все вспомогательные стальные крепёжные детали (скобы, хомуты, анкера и др.) защищают от коррозии. Выступающие металлические части защищают деревянными элементами.
Нагели представляют собой деревянные или металлические стержни цилиндрической или крестообразной формы. Их применяют как дополнительное крепление в угловых и серединных шиповых соединениях для предохранения шипа от выворачивания. Соединяют детали нагелями по расчету, размечая места установки в соответствии с чертежом, и по шаблонам.
Отверстия под нагели выбирают сверлами. Места отверстий до начала сверления размечают по шаблону. Сверлить отверстия нужно так, чтобы сверло шло без отклонений по заданному направлению.
Нагель ставят таким образом, чтобы он был перпендикулярен боковым граням шипа и проходил сквозь оба соединяемых бруска, т.е. через шип и проушину.
Заменять деревянные нагели обычными гвоздями в шиповом соединении не допускается, так как гвозди портят соединение и не дают той прочности, что нагель. Деревянные нагели в шиповом соединении ставят на клею.
Гвоздевые соединения определяют расчетным путем, а в некоторых случаях количество гвоздей устанавливают конструктивно, например, при настилке полов, установке встроенного оборудования, устройстве перегородок, подшивке потолков и т. п.
В гвоздевых соединениях конструкции, изготовляемых из древесины лиственницы и твердых лиственных пород (береза), гвозди диаметром более 6 мм следует забивать в заранее просверленные гнезда, причем диаметр гнезда должен составлять 0,9d (d – диаметр забиваемого гвоздя), а глубина – 0,6 длины гвоздя.
В соединении элементов из досок хвойных и мягких лиственных пород гвозди независимо от диаметра забивают без предварительного рассверливания гнезд.
Расстояние между осями гвоздей (вдоль волокон) для сколачивания деревянных элементов (досок) должны быть 15d при толщине пробиваемого элемента большей 10d и 25d при толщине пробиваемого элемента равной 4d. Это же расстояние между осями гвоздей для элементов, не пробиваемых насквозь гвоздями, должно быть равно или больше 15d.
Расстояние между осями гвоздей (поперек волокон) при условии прямой расстановки гвоздей должно быть 4d, а при забивании гвоздей в шахматном порядке или под углом меньшем 45° расстояние между продольными рядами гвоздей уменьшают до 3d.
Расстояние от продольной кромки элемента до крайнего гвоздя должно быть не менее 4d. Диаметр гвоздей не должен быть больше 0,25 толщины наиболее тонкой пробиваемой доски.
Забивать гвозди в деревянные конструкции следует по шаблону, кондуктору, в которых места забивания гвоздей должны точно соответствовать чертежам. Шаблоны изготовляют из фанеры или кровельной стали.
В конструкциях, в которых гвозди работают на выдергивание, длина защемленной части гвоздя должна быть не менее двух толщин пробиваемого деревянного элемента и не менее 10 диаметров гвоздя.
При встречном забивании гвозди не должны пробивать насквозь все доски (паркет). При сквозном забивании концы гвоздей следует загнуть поперек волокон. Допускаемое отклонение в расстоянии между центрами гвоздей с той стороны, с которой их забивают, составляет ±2 мм.
Если при забивании гвоздь изогнулся, его необходимо выдернуть и заменить новым. Забивать гвозди в мерзлую и сырую древесину не рекомендуется, так как они коррозируют (ржавеют), что снижает прочность соединения. Гвозди надо забивать в здоровую часть древесины. Не следует забивать их в сучки и трещины.
При креплении наличников, плинтусов, досок пола головки гвоздей утапливают и перед окраской шпаклюют для укрытия возможных вмятин.
Шурупы в столярных изделиях используют для крепления нащельников, приборов – петель, ручек, заверток, замков и т. п. При этом преимущественно используют шурупы с потайной головкой. Соединения на шурупах применяют при сборке встроенной мебели, когда соединяемые элементы трудно склеить, а также в том случае, когда отдельные элементы нужно сделать разборными (ремонт приборов, нательников, отливов и др.).
В древесину шуруп завертывают коловоротом с отверткой или электрошуруповертом, а не забивают. При забивании шурупа в древесину молотком винтовое соединение получается непрочным, так как сминается нарезка и нарушается древесина в месте прохождения шурупа. При этом соединение теряет до 40 % силы, удерживающей шуруп в древесине.
При завертывании шурупа в древесине образуется естественная гайка, благодаря чему соединяемые элементы прочно стягиваются.
Прочность соединения шурупами зависит от плотности древесины, размеров и количества шурупов, глубины их завертывания (завертывать шуруп надо до отказа), направления волокон.
В древесину твердых пород шурупы следует завертывать в заранее просверленные отверстия. Диаметр отверстия должен составлять 0,9 диаметра ненарезанной части шурупа, а длина отверстия – от 1/2 до 3/4 длины шурупа. При завертывании шурупов в древесину дуба во избежание коррозии их предварительно смазывают тавотом. Во влажную древесину шурупы завертывать не рекомендуется, так как они будут быстро коррозировать (ржаветь). При соединении строительных элементов шурупами расстояние между осями вдоль волокон должно составлять 10d, между осями поперек волокон и от продольной кромки – 5d (d – диаметр шурупа).
Общие сведения. Механическими всоединениях деревянных конструкций называют рабочие связи различных видов из твердых пород древесины, стали, различных сплавов или пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчиваться или запрессовываться в тело древесины соединяемых элементов. К механическим связям, наиболее широко применяемым в современных деревянных конструкциях, относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы, шайбы шпоночного типа, нагельные пластины и металлические зубчатые пластинки.
Передача сил в соединениях с механическими связями происходит от одного элемента другому через отдельные точки (дискретно). Распределение силы по поверхности контакта и в глубину элемента зависит от вида механических связей.
Нагельные соединения.Нагелями в деревянных конструкциях называют плотно защемленные в толще соединяемых элементов цилиндрические или пластинчатые вкладыши, которые, работая сами на изгиб, препятствуют взаимному сдвигу сплачиваемых элементов.
Под влиянием действующих на соединение сил, нагель, кроме изгиба, работает еще на срез, а между телом нагеля и древесиной сплачиваемых элементов появляются напряжения смятия.
Цилиндрические нагели изготовляют в виде гладких стержней круглого сечения из стали, металлических сплавов, твердых пород древесины и из пластмасс. По характеру своей работы в соединениях сдвигаемых элементов к цилиндрическим нагелям относятся также болты, гвозди, глухари (винты большого диаметра с шестигранной или четырехгранной головкой) и шурупы. Цилиндрические нагели устанавливают в предварительно рассверленные гнезда. Диаметр отверстия для нагеля обычно принимают равным диаметру нагеля. Однако иногда с целью увеличения плотности соединений, особенно при переменной влажности и усушке древесины, предусматривается диаметр отверстия на 0,2¸0,5мм 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 6мм и чаще забивают в древесину без предварительного сверления гнезд.
В зависимости от количества плоскостей по которым может произойти смещение (сдвиг) соединяемых элементов, различают односрезное (рис.3.5.а), двухсрезное (рис.3.5.б) и многосрезные.
Рис. 3.5. Соединения на цилиндрических нагелях деревянных
растянутых элементов: а – несимметричное односрезное,
б – симметричное двухсрезное
В зависимости от характера приложения внешних сил различают соединения симметричные (рис.3.5б) и несимметричные (рис.3.5а).
В нагельных соединениях передача общего усилия происходит рассредоточено, распределяясь между большим числом мелких податливых нагелей, что делает эти соединения мало чувствительными к местным дефектам древесины и повышает их надежность. Нагели в сопряжениях доступны для осмотра, что упрощает контроль над качеством производства работ.
Расчет нагельных соединений основан на том положении, что действующее на соединение усилие не должно превышать расчетной несущей способности соединения Т. Расчетное количество нагелей принимают не менее двух с диаметром 12¸24 мм и определяют по формуле:
где N – расчетное усилие, действующее в растянутом стыке,
ncp– количество срезов нагеля,
TH – наименьшая расчетная несущая способность одного среза нагеля.
Несущую способность одного среза нагеля рекомендуется принимать на основе табл.17 СНиП II-25-80. Так для симметричных соединений:
а) смятие в средних элементах ТН=50cd
б) смятие в крайних элементах Тн=80ad
в) изгиб нагеля из стали С38/23 Тн=180d 2 +2а 2 , не более 250d 2
г) изгиб гвоздя из стали С38/23 Тн=250d 2 +а, не более 400d 2 ,
где: с – ширина среднего деревянного элемента в см (рис.3.5б),
а – ширина крайних элементов в см (рис.3.5б),
d – диаметр нагеля в см.
Тн- расчетная несущая способность одного среза нагеля,кгс.
Несущая способность нагеля из условия 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. В таблице 3.1. приведены рекомендуемые СНиП II-25-80 минимальные расстояния между цилиндрическими нагелями, выраженные в диаметрах нагеля dн.
Минимальные расстояния между нагелями
| Расстановка нагелей и измеряемое расстояние | Расстояние для цилиндрических нагелей |
| стальных | дубовых |
| Вдоль волокон: от торца до оси между осями нагелей Поперек волокон: между осями нагелей от кромки элемента до оси нагеля |
Гвоздевые соединения.Гвозди в соединениях сдвигаемых деревянных элементов работают как нагели. Их обычно забивают в древесину без предварительного просверливания, что обусловливает некоторые особенности их работы. Исследования показали повышенную несущую способность гвоздей, вставленных в предварительно просверленные отверстия. Однако в этом случае гвозди принято называть тонкими нагелями и их расчет полностью совпадает с расчетом нагелей.
Диаметр гвоздей, забиваемых в цельную древесину, не превышает 6мм и поэтому их несущая способность не зависит от угла между направлением действия силы и направлением волокон.
При определение расчетной длины защемления конца гвоздя в последней непробиваемой насквозь доске не следует учитывать часть длиной 1,5d(рис.3.6.).
Рис. 3.6. Определение расчетной длины гвоздя:
а – при глухой забивке, б – при свободном
выходе конца гвоздя
Обычно гвозди не пробивают насквозь вторых крайних элементов. В этом случае в формулу для определения несущей способности гвоздя вместо толщины должна быть подставлена рабочая длина конца гвоздя в крайнем элементе .
При определении расчетной длины защемления конца учитывают возможность образования зазоров между соединяемыми досками по 2 мм на каждый шов.
Зазоры могут образовываться вследствие неплотного прилегания досок, вызванного неточностью размеров самих досок и короблением их при усушке.
Расчетная часть конца гвоздя в мм определится из выражения: a2=lгв- а1-с-2×nш-1,5×dгв
где nш – количество швов, пройденных гвоздем.
Найденная длина защемления конца гвоздя должна быть не меньше 4dгв, в противном случае работа конца гвоздя при расчете соединений не учитывается.
При свободном выходе конца гвоздя из пакета (рис.3.6.б),расчетная толщина последнего элемента уменьшается на 1,5dгв.
Кроме работы на срез, гвозди способны работать и на выдергивание. Сопротивление гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах (настилы, подшивка потолков и т.д.) или в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной работой как нагелей.
Не допускается учитывать работу на выдергивание гвоздей, забитых в заранее просверленные отверстия, забитых в торец (вдоль волокон), а также при динамических воздействиях на конструкцию.
Расчетную несущую способность на выдергивание одного гвоздя, забитого в древесину поперек волокон, следует определять по формуле:
где - расчетное сопротивление выдергиванию на единицу поверхности соприкасания гвоздя с древесиной, которое следует принимать для воздушно-сухой древесины 0,3 МПа (3 кгс/), а для сырой, высыхающей в конструкции – 0,1 МПа (1 кгс/),
d – диаметр гвоздя,
- расчетная длина защемленной, сопротивляющейся выдергиванию части гвоздя (см. выше).
Длина защемленной части гвоздя должна быть не менее двух толщин пробиваемого деревянного элемента и не менее 10d.
Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины следует принимать, не менее:
при толщине пробиваемого элемента ,
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 .
Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее .
Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины следует принимать:
при прямой расстановке гвоздей не менее
при шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом (рис.3.7.) расстояние может быть уменьшено до 3d.
Рис. 3.7. Расстановка гвоздей косыми рядами
Расстояние от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки следует принимать не менее 4d.
Рис. 3.8. Соединения на металлических зубчатых пластинках
а – металлическая зубчатая пластинка (МЗП),
б – узел дощатой фермы на МЗП
Изготовление конструкций должно производится на специализированных предприятиях, оснащенных оборудованием для сборки конструкций, запрессовки МЗП и контрольных испытаний конструкций.
Несущую способность деревянных конструкций на МЗП определяют по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а также по условиям прочности пластин при работе на растяжение, сжатие и срез.
Материалом для изготовления конструкций служит древесина сосны и ели шириной 100-200 мм, толщиной 40-60 мм. Качество древесины должно удовлетворять требованиям СНиП II-25-80, предъявляемым к материалам деревянных конструкций.
МЗП рекомендуется изготовлять из листовой углеродистой стали толщиной 1,2 и 2 мм. Антикоррозионную защиту пластинок выполняют оцинковкой или покрытиями на основе алюминия в соответствии с рекомендациями по антикоррозионной защите стальных закладных деталей и сварных соединений сборных железобетонных и бетонных конструкций.
Читайте также: