Соединения ДК – понятие и виды нагеля и нагельных соединений. Вклееные стержни как элементы усиления и соединений КДК. Ввинченые и вклеенные стержни. Соединения МЗП.

Нагель – гибкий стержень, который соединяет деревянные элемент и препятствует их сдвигу, а сам работает на изгиб.
По форме: цилиндрич, пластинчатый.
По расположение: сквозные, глухие
По материалу: сталь, алюминиевый сплав, стеклопластик, ДСП, дуб

Болт  штырь         Гвоздь шуруп Глухарь с головкой болта
Виды нагельных соединений:
-Симметричное, несимметричное;
-Односрезное, двух и многосрезное.
Понятие «срез» – условное. Среза быть не может!
 

Правила расстановки нагелей
Нагели ставятся в предварительно просверленные отверстия (гвозди d > 6мм забиваются в отверстия)

Расстановка гвоздей
Прямая, шахматная и косыми рядами

Равновесие обеспечивается только параллельными усилиями
НС нагельного соединения хар-ся:
-Изгибом нагеля
-Смятием древесины нагельного «гнезда»
-Скалыванием древесины между нагелями
-Раскалыванием древесины
Распределение напряжений смятия по поверхности нагельного гнезда:
Тв и Тн, Qв и Qн – составляющие радиального смятия
Тв и Тн – вызывают скалывание по линии 1-1 и 2-2
Qв и Qн – вызываю раскалывание по инии 0-0

Вклеенные стальные стержни работают на выдергивание или продавлив.

Требования:
1)В качестве стержней - ст. арматура период. профиля АII и выше (А300 — А400). dстержн 12 — 25 мм.
2)Клеи - эпоксидные
3)Влажность древесины - 8-14%
4) Очищенные и обезжиренные стержни вклеивают в просверл. отверстия или в профрезер.пазы:
 dотв или aпаза =dстержня+5 мм.

Вклеенные стальные стержни использ для:
- устройства жестких равнопрочных стыков растянутых, изгибаемых, сжато-изгибаемых, растянуто-изгибаемых элементов из клееной древесины (балок, арок, ферм, рам, куполов и т.п.),
- устройства узловых соединений как отдельных эл-ов дк (опорные узлы, ключев шарниры в арках, рамах), так и соедин с жб и дк, так же в узлах, раб. на сдвиг;
- анкеровки закладных деталей, восприн. усилия разных направлений;
- наклонного армирования дк с целью↑ сдвиговой выносливости;
- ↑несущей способности участков дк, где действуют норм. растягив напряжения поперек волокон и касат напряжения (в приопорных зонах высоких балок, в зонах глубоких подрезок, в криволинейных элементах и т.п. для обеспечения надежности клеевых соединений);
- сплачивания элементов;

Соединения на стержнях, вклеенных вдоль волокон.

  Для растянутых элементов с небольшими усилиями используется вклеивание вдоль волокон.

Соединения на стержнях, вклеенных поперек волокон

В узлах, где усилия прикладываются поперек волокон древесины, а площадь смятия мала, вклеивание осуществляется поперек волокон. Так же вклеивание стержней поперек волокон рекоменд для обеспеч надежности клееных конструк при недостаточном контроле качества склеивания, а также при наметившемся расслаивании клееного пакета.

Вклеенные поперек волокон стержни - частный случай вклеенных под углом к волокнам.

S ₁ =3,5 d S ₂ =2 d, S ₃ =1,5 d. Можно в 2 ряда, но предпочительней в 1.

Соединения на стержнях, вклеенных под углом к волоконам

Наклонно вклеенные стержни в соединении работают на осевое растяжение (сжатие) и растяжение с изгибом.

Металлические зубчатые пластины (МЗП) – это стальные элементы толщиной 1…2 мм, которые получаются путем штамповки и имеют с рабочей стороны острые металлические зубья разной формы и длины. МЗП, благодаря своим зубьям, их форме, углу наклона и расположению, обеспечивают высокую прочность крепления с древесин. Несущую способн деревянных конструкций на МЗП определ по условиям смятия древесины в гнездах и изгиба зубьев пластин, а так же по услов прочности пластин при работе на растяж, сжатие и срез.
МЗП могут отличаться:
•по материалу изготовления;
•по форме и количеству зубов;
•толщине пластин.
В элементах МЗП зубы располаг очень часто, чтобы обеспечить работу древесины на смятие, а не на скалывание.
МЗП производятся с:
•однонаправленным расположением зубов
•двунаправленным расположением зубов
УСТАНОВКА МЗП: Для одного простого соединения необходимо две пластины – по одной с каждой стороны. Для получения соединения с высокой прочностью необходимо использовать специальный пресс, который фиксирует точное положение пластин и обеспечив требуемую скорость вдавливания зубов в древесину.
Установка МЗП и сборка основных элементов осуществляется в цеху, а затем готовая конструкция перевозится на строительную площадку. Пластины следует ставить так, чтобы ряды зубов располагались параллельно волокнам древесины того элемента, который воспринимает большие усилия
«+»:- Возможность располож соединит элементов в одной плоскости.
-Снижается общий расход древесины.
-Относит низкий вес всей констр
-Относительно низкая трудоемкость выполнения монтажных работ. Исключаются работы по устройству пазов и шипов в элементах.
-Высокая долговечность
-Соединения получаются относительно высокой прочности по сравнению с клеевым и гвоздевым соединением.
-Оптимальное количество людей для возведения деревянных конструкций
-Возможность устройства деревянных конструкций любой сложности.
«-»-Для изготовления ДК с МЗП необходима идеально ровная площадка.
-Необходимость в специальном оборудовании прессе, к-й обеспечивает макс и требуемую прочность соединения.
- разная работа пластины и его зубов в разных направлениях.
- При действии нагрузки на пластину по главной оси его прочн шипов на изгиб будет минимальной.
-Слабое место зубов пластин у основания, где миним значение изгибаем жесткости.
 «Бульдог»
Когтевые шайбы «Бульдог» представляют собой круглые пластинки из тонкой (1...1,2 мм) стали с когтями треугольной формы, отогнутыми перпендикулярно плоскости пластинки. Шайбы «Бульдог» изготавливают с односторонним и двусторонним отгибом зубьев: первые — для передачи усилий от дерева к контактной поверхности стальной пластины, вторые — для передачи усилий от древесины к древесине.

Их особенность состоит в том, что при стягивании они врезаются в балки, обеспечивая надежн фиксацию. Это защищ конструк от смещения по всем плоскостям.
При хорошей запрессовке в дерево, каждый зуб когтевой шайбы работает самостоятельно, как консоль, защемленная в жесткой пластине. В односторонних шайбах «Бульдог», применяемых в сборно-разборных деревянных констр, усилие передается ч/з срез болта, плотно проход сквозь отверстие в середине шайбы.
Для затяжки узлов применяется специальный ключ. При одностороннем отгибе зубьев вдавливание шайб «Бульдог» выполняется специальными прессами. В сборно-разборных стержневых конструкциях (при применении односторонних шайб «Бульдог») сборка может производиться простым сбалчиванием узлов, предварительной запрессовки шайб «Бульдог». Двусторонние шайбы «Бульдог» могут применяться не только в узловых соединениях, но и для повышения сдвиговой жесткости нагельных соедин

«+»:-простота запрессовки соединения, отсутствие необходимости предварительн сверления отверстий, значительную несущую способность соединения, поскольку усилие распределяется на большую поверхность смятия древесины и обеспечивает достаточную безопасность сопряжения в отношении скалывания.
«-»: незначительность размеров зубьев при усушке дерева приводит к выходу их из гнезд, что весьма снижает прочность сопряжения во влажной древесине пиломатериала, а тупая форма зубьев (прямоугольный треугольник) вызывает смятие волокон древесины, а не перерезание их при вдавливании.
«Мениг»
Нагельные пластины. Примен для узловых соединений конструкций с одной или двумя ветвями.Пластинки этой системы изготавливают из пенопласта толщиной 3 мм и слоя синтетическ смолы, усиленной стекловолокном толщиной 2 мм. В этой пластинке закреплены сквозн обоюдоостр нагели. Толщина соединяемых деревянных элементов может достигать 80 мм.

Нагельные пластинки устанавливают между соединяемыми деревянными элементами. При запрессовке слой пенопласта сжимается и служит контролем для равномерной запрессовки нагелей в оба соединяемых элемента. По своей работе соедин на нагельных пластинах мб сравнены с работой гвоздевых соединений. Нагели могут быть сквозными, запрессов в отверстиях пластинки, или состоять из двух половин, прикрепляемых к обеим сторонам пластинки точечной сваркой.
«+»:Пластины системы "Мениг", мб разрезаны на части треб размера.
«-»:Применение соединений на нагельных пластинах требует тщательности изготовления, отбора материала и запрессовки в спец гидравлических прессах при строгом контроле качества
«Грейм»
В тонкие прорези вставляют металлич пластинки толщиной 1-1,75 мм и пробив насквозь гвоздями. Пластинка, находящ в разрезе внутри деревянного элемента, при восприятии узловых и сжимающих усилий работает на продольный изгиб со свободной длиной, равной расстоянию м/у рабочими связями, которые скрепляют пластинки с. деревянным элементом. Чтобы предупредить выпучивание пластинки, необходимо обеспечить ее плотное прилегание к боковым граням разреза и установить рабочие связи с шагом, при котором не происходит выпучивание пластинки. Нагельные соединения со стальными накладками и прокладками следует рассматривать также как и обычные нагельные соединения деревянных элементов, определяя несущ способность нагелей из условия изгиба нагеля и смятия древесины нагельного гнезда. Стальные накладки и прокладки надо проверять на растяж по ослабленному сечению и на смятие под нагелем.

Шурупы и глухари относятся к растянутым связям, работающим на выдергивание. Шурупы (винты, завинчиваемые отверткой) и глухари (винты диаметром 12-20 мм, завинчиваемые ключом) удерживаются в древесине не только силами трения, но и упором винтовой нарезки в прорезаемые ею в древесине винтовые желобки.

Расстановка шурупов и глухарей и размеры просверленных гнезд должны обеспечивать плотный обжим стержня древесиной без ее раскалывания. Расстояние между осями винтов в продольном направлении должны быть не менее ; а поперек волокон . Диаметр прилегающей ко шву части гнезда должен точно соответствовать диаметру ненарезной части стержня глухаря. Для надежного упора винтовой нарезки выдергиваемого шурупами глухаря диаметр заглубленной части гнезда по всей длине нарезной части глухаря должен быть на 2-4 мм меньше полного его диаметра.  

Глухари и шурупы лучше всего использ для крепления к деревянным брусьям и доскам металл накладок, хомутов, шайб и т.п.Если с помощью глухарей и шурупов присоединяют деревянные или фанерные элементы, работающие на отрыв, решающее значение приобретает не сопрот выдергивнарезной части, а сопрот смятию древесины головкой глухаря или шурупа. В таком случае под головку подкладывать металл шайбу.