Соединения на цилиндрических нагелях

7.13 Цилиндрическими нагелями называются болты, шпильки, нагели, гвозди, шурупы, глухари, саморезы и т.п., в соединениях, работающих на сдвиг.

Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели, в том числе клееных, и древесины из однонаправленного шпона (рисунок 9) при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон, гвоздями под любым углом и стальными нагелями, установленными в торец клееных деревянных элементов, следует определять по таблице 20. В необходимых случаях расчетную несущую способность цилиндрического нагеля, определенную по таблице 20, следует устанавливать с учетом указаний 7.15.

7.14 Расчетную несущую способность цилиндрических нагелей, кроме нагелей в торец, при направлении передаваемого нагелем усилия под углом к волокнам следует определять согласно 7.13 с умножением:

а) на коэффициент k _a (таблица 21) при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде;

б) на величину при расчете нагеля на изгиб; угол «следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.

7.15 Расчетную несущую способность нагелей в соединениях элементов конструкций из древесины других пород, в различных условиях эксплуатации, в условиях повышенной температуры, при действии только постоянных и длительных временных нагрузок следует определять согласно 7.13 и 7.14 с учетом 5.4:

а) при расчете нагельного соединения из условия смятия древесины в нагельном гнезде умножением на коэффициенты т _в, т _т, т _д, т _н, т _а и делением на g_н(о) и g_н(сс);

б) при расчете нагельного соединения из условия изгиба нагеля умножением или делением на корни квадратные из этих коэффициентов;

7.16 Нагельное соединение со стальными накладками и прокладками на болтах или глухих цилиндрических нагелях (рисунок 9) допускается применять в тех случаях, когда обеспечена необходимая плотность постановки нагелей.

Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление в древесину не менее 5 диаметров нагеля и не менее 12,5 диаметров нагеля при установке в торец. В последнем случае диаметр отверстия должен быть на 0,5 мм меньше диаметра нагеля.

Нагельные соединения со стальными накладками и прокладками следует рассчитывать согласно указаниям 7.13 - 7.15, причем в расчете из условия изгиба (поз. 3 таблицы 20) следует принимать наибольшее значение несущей способности нагеля.

Таблица 20

Схемы соединений	Напряженное состояние соединения	Расчетная несущая способность Т на один шов сплачивания (условный срез), кН
гвоздя, стального, алюминиевого, стеклопластикового нагеля	дубового нагеля
1 Симметричные соединения (рисунок 9, а)	а) смятие в средних элементах	0,5 cd	0,3 cd
б) смятие в крайних элементах	0,8 ad	0,5 ad
2 Несимметричные соединения (рисунок 9, б)	а) смятие во всех элементах равной толщины, а также в более толстых элементах односрезных соединений	0,35 cd	0,2 cd
б) смятие в более толстых средних элементах двухсрезных соединений при а £ 0,5с	0,25 cd	0,14 cd
в) смятие в более тонких крайних элементах при а £ 0,35 с	0,8 ad	0,5 ad
г) смятие в более тонких элементах односрезных соединений и в крайних элементах при с > а > 0,35 с	k н ad	k н ad
3 Симметричные и несимметричные соединения	а) изгиб гвоздя	2,5 d 2 + 0,01 a 2, но не более 4 d 2	-
б) изгиб нагеля из стали А240	1,8 d 2 + 0,02 a 2, но не более 2,5 d 2	-
в) изгиб нагеля из алюминиевого сплава Д16-Т	1,6 d 2 + 0,02 а 2, но не более 2,2 d 2	-
г) изгиб нагеля из стеклопластика АГ-4С	1,45 d 2 + 0,02 a 2, но не более 1,8 d 2	-
д) изгиб нагеля из древесно-слоистого пластика ДСПБ	0,8 d 2 + 0,02 a 2, но не более 1 d 2	-
е) изгиб дубового нагеля	-	0,45 d 2 + 0,02 a 2, но не более 0,65 d 2
4 Соединения на нагелях в торец с металлической накладкой (рисунок 10, в, г)	изгиб нагеля из стали С235 и арматуры А240	160 d 2	-
Примечания 1 В таблице: с - толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений, а - толщина крайних элементов, а также более тонких элементов односрезных соединений; d - диаметр нагеля; все размеры в см. 2 Расчетную несущую способность нагеля в двухсрезных несимметричных соединениях при неодинаковой толщине элементов следует определять с учетом следующего: а) расчетную несущую способность нагеля из условия смятия в среднем элементе толщиной с при промежуточных значениях а между с и 0,5 с следует определять интерполяцией между значениями по поз. 2 а и 2 б таблицы; б) при толщине крайних элементов а >с расчетную несущую способность нагеля следует определять из условия смятия в крайних элементах по поз. 2 а таблицы с заменой с на а; в) при определении расчетной несущей способности из условий изгиба нагеля толщину крайнего элемента а в поз. 3 таблицы следует принимать не более 0,6 с. 3 Значения коэффициента k н для определения расчетной несущей способности при смятии в более тонких элементах односрезных соединении при с ³ а ³ 0,35 с приведены и таблице 22. 4 Расчетную несущую способность нагеля в рассматриваемом шве следует принимать равной меньшему из всех значений, полученных по формулам таблиц. 5 Расчет нагельных соединений на скалывание производить не следует, если выполняются условия расстановки нагелей в соответствии с 5.18 и 5.22. 6 Диаметр нагеля d следует назначать из условия наиболее полного использования его несущей способности по изгибу. 7 Число нагелей п н в соединении, кроме гвоздевого, следует определять по формуле (60) где N - расчетное усилие; Т - наименьшая расчетная несущая способность, найденная по формулам таблицы 21; п ш - число расчетных швов одного нагеля. 8 В соединениях число нагелей должно быть не менее 2. Исключение могут составлять нагели, устанавливаемые конструктивно (например, на период сборки и монтажа).

Стальные накладки и прокладки следует проверять на растяжение по ослабленному сечению и на смятие под нагелем в соответствии с указаниями СП 16.13330.

7.17 Несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала, но разных диаметров следует определять как сумму несущих способностей всех нагелей, за исключением растянутых стыков, для которых вводится снижающий коэффициент 0,9.

7.18 Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины S ₁, поперек волокон S ₂ и от кромки элемента S ₃ (рисунок 10) следует принимать не менее:

для стальных нагелей S ₁ = 7 d; S ₂ = 3,5 d; S ₃ = 3 d;

для алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S ₁ = 6 d; S ₂ = 3,5 d; S ₃ = 3 d;

для дубовых нагелей S ₁ = 5 d; S ₂ = 3 d; S ₃ = 2,5 d.

При толщине пакета b меньше 10 d (см. рисунок 10) и для клееных элементов, включая LVL, с расположением нагелей перпендикулярно клеевым швам следует принимать:

для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S ₁ = 6 d; S ₂ = 3 d; S ₃ = 2,5 d;

для дубовых нагелей S ₁ = 4 d; S ₂ = S ₃ = 2,5 d.

Для стальных нагелей, установленных в торец, расстановку нагелей принимать по рисунку 11, в и г.

а - симметричные; б – несимметричные
Рисунок 9 - Нагельные соединения

а - на болтах и шпильках; б - на глухих цилиндрических нагелях; в - на глухих цилиндрических нагелях, установленных в торец клееного элемента; г - то же, с усилением поперечным армированием
Рисунок 10 - Нагельные соединения со стальными накладками

7.19 Нагели в растянутых стыках следует располагать в два или четыре продольных ряда; в конструкциях из круглых лесоматериалов допускается шахматное расположение нагелей в два ряда с расстоянием между осями нагелей вдоль волокон 2 S ₁, а поперек волокон – S ₂ = 2,5 d.

Таблица 21

Угол, град	Коэффициент к a
для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей диаметром, мм	для дубовых нагелей
	0,95	0,9	0.9	0,9
	0,75	0,7	0,65	0,6	0,8
	0,7	0,65	0,55	0,5	0,7
Примечания 1 Значение к a для промежуточных углов определяется интерполяцией. 2 При расчете односрезных соединений для более толстых элементов, работающих на смятие под углом, значение к a следует умножать на дополнительный коэффициент 0,9 при с/а < 1,5 и на 0,75 при с/а > 1,5.

Таблица 22

Вид нагеля	Значения коэффициента k н для односрезных соединений при а/с
0,35	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Гвоздь, стальной, алюминиевый и стеклопластиковый нагель	0,8	0,58	0,48	0,43	0,39	0,37	0,35
Дубовый нагель	0,5	0,5	0,44	0,38	0,32	0,26	0,2

а - прямая; б - в шахматном порядке; в - установленных в торец без армирования; г - то же, с усилением армированием
Рисунок 11 - Расстановка нагелей

7.20 При определении расчетной длины защемления конца гвоздя не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5 d; кроме того, из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами.

Если расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше 4 d, его работу в примыкающем к нему шве учитывать не следует.

При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего элемента следует уменьшать на 1,5 d (рисунок 12).

Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины пробиваемых элементов.

Рисунок 12 - Определение расчетной длины защемления конца гвоздя

7.21 Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины следует принимать не менее:

S ₁ = 15 d при толщине пробиваемого элемента с ³ 10 d;

S ₁ = 25 d при толщине пробиваемого элемента с = 4 d.

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 равным S ₁ ³ 15 d.

Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее S ₁ = 15 d.

Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S ₂ = 4 d; при шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом а £ 45° (рисунок 13) расстояние может быть уменьшено до 3 d.

Рисунок 13 - Расстановка гвоздей косыми рядами

7.22 При использовании шурупов, саморезов и глухарей в качестве нагелей, работающих на сдвиг, расстояния между их осями следует принимать по указаниям 7.18 как для стальных цилиндрических нагелей.

7.23 Несущую способность шурупов и глухарей, при расстоянии от плоскости сплачивания до конца ненарезанной части более чем два диаметра, следует определять по правилам для стальных цилиндрических нагелей. В других случаях расчет на сдвиг следует вести по внутреннему диаметру ослабленного резьбой сечения.