З’єднання з робочими в’язями. Металеві зв'язки нагельного типу

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 28 из 40Следующая ⇒

9.4 З’єднання з робочими в’язями

9.4.1 В з’єднаннях з робочими в’язями деревина в з’єднувальних елементах і допоміжних дерев’яних деталях працює на зминання в отворах для циліндричних нагелів (цвяхів), встановлених під кутом чи ортогонально до напрямку волокон; в гніздах зубів МЗП і кільцевих шпонок.

Між нагелями і кільцевими шпонками деревина працює на сколювання вздовж волокон, або під кутом в залежності від напрямку діючого зусилля і напряму волокон.

9.4.2 Циліндричні металеві, дерев’яні і склопластикові нагелі, цвяхи працюють на згин в з’єднаннях з накладками і вузлових з’єднаннях елементів.

9.4.3 Металеві стержні встановлені під кутом до напрямку волокон деревини працюють на згин і висмикування, або продавлювання.

9.4.4 Металеві стержні встановлені вздовж волокон деревини працюють на висмикування чи притискання.

9.4.5 Якщо використовуються дубові чи склопластикові циліндричні нагелі і листові фасонки з будівельної чи бакелізованої фанери, конструкційних склопластиків, слід перевіряти міцність нагелів на зріз і фасонок на зминання матеріалу в отворах.

9.4.6 Металеві допоміжні деталі, застосовані в з’єднаннях, розраховуються відповідно до Норм проектування металевих конструкцій.

9.5 Металеві зв'язки нагельного типу

9.5.1 Металеві зв'язки нагельного типу згідно ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 поділяються на дві основні групи:

 - металеві зв'язки нагельного типу - це зв'язки, в яких рівновага нагеля забезпечується тільки поздовжніми силами, паралельними напрямку зсуву з'єднувальних елементів, наприклад, цвяхи, шурупи, нагелі, болти, скоби тощо;

 - зв'язки, що викликають зминання деревини в з’єднувальному елементі по контактним площадкам, наприклад, штампована металева пластина, розрізні кільця тощо.

9.5.2 Цвяхи

9.5.2.1 Цвяхи, що застосовуються в з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій, за типом стрижня поділяються на гладкі цвяхи, цвяхи з кільцевою і гвинтовою нарізкою, а за формою поперечного перерізу - на круглі і квадратні. Цвях з гвинтовою нарізкою забезпечує більш легке входження у волокна деревини, що дозволяє виключити розколи в деревині або матеріалах на її основі. Цвях з кільцевою нарізкою на стрижні має поперечні насічки, завдяки яким він краще працює на висмикування. За рахунок наявності кільцевої та гвинтової нарізок підвищується рівень надійності з'єднань, в порівнянні з з'єднаннями з використанням звичайних цвяхів.

Цвяхи виготовляються із сталевого дроту по EN 10218-1 або з катанки нелегованої сталі за EN 10016 відповідно до EN 10230.

Для цвяхів, що випускаються за EN 10230-1, номінальний діаметр d повинен бути не менше 1,9 мм (рис. 9.2)

Площа капелюшка цвяха A_h повинна бути не менше 2,5 d₂, а товщина капелюшка h_t не повинна бути менше 0,25 d (рис. 9.2). Довжина l_р вістря цвяха повинна бути не менше 0,5 d та не перевищувати 1,5 d.

Для профільованих цвяхів довжина нарізної частини l_g повинна становити не менше  4,5d. Допуски на розміри для цвяхів повинні відповідати вимогам EN 10230-1.

Рисунок 9.2 – Загальний вигляд типів цвяхів і їх параметри

9.5.2.2 Механічна міцність цвяхів характеризується наступними величинами:

– характеристичним значенням згинального моменту M_y,k пластичної деформації;

– характеристичним значенням міцності при висмикуванні f_ax,k;

– характеристичним значенням міцності при втискуванні f_h,k;

– характеристичним значенням міцності при проштовхуванні головки f_head,k;

– характеристичним значенням межі текучості f_u матеріалу цвяха.

При визначенні характеристичних значень цвяхових з’єднань, діаметр цвяха приймається рівним номінальному значенню d.

9.5.2 Гвинти й шурупи

9.5.2.1 Гвинти поділяються на шурупи, самонарізні гвинти, або саморізи та гвинти, що вкручують у заздалегідь просвердлені отвори. Гвинти зі стрижнем конічної форми найчастіше називають шурупами, а циліндричної - гвинтами.

У маркуванні гвинта присутні два числа, наприклад - 4 × 30. Перше число вказує діаметр гвинта під головкою в міліметрах, друге - довжину в міліметрах ділянки гвинта, що знаходиться всередині елемента, тобто довжину від вістря до більшого з поперечних перерізів головки. Для гвинтів з потайною головкою, це сумарна довжина стрижня і головки, а для гвинтів з напівкруглою головкою - тільки довжина стрижня.

9.5.2.2 Гвинти можуть виготовлятися відповідно до вимог EN 10083-2 або EN 10016 (всі частини). Матеріал гвинтів повинен відповідати вимогам EN 10083-1 або EN 10088-2. У з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій найчастіше використовуються гвинти 6 мм ≤ d ≤ 12 мм с 0,6 ≤ d₁/d ≤ 0,75. Тут d – зовнішній діаметр різьблення, а d₁ – внутрішній діаметр різьблення (рис. 9.3).

Рисунок 9.3 – Загальний вигляд гвинта

9.5.2.3 Гвинти повинні завжди бути закріплені шляхом вгвинчування в деревину, але не шляхом забивання. Всі характеристичні значення міцності, наведені в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 для гвинтів, засновані на даному положенні. Гвинти з діаметром гладкої частини 6мм і менше загвинчуються в елемент без попереднього свердління отворів. Якщо діаметр гвинта більше 6 мм, то його загвинчування виконується в попередньо просвердлені отвори, які повинні відповідати таким вимогам ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1:

– глибина попередньо просвердленого отвору для гвинта повинна дорівнювати його довжині;

– діаметр попередньо просвердленого отвору повинен становити приблизно 70% від діаметра гвинта.

9.5.2.4 Механічна міцність гвинтів характеризується наступними властивостями:

– характеристичним значенням згинального моменту M_yk пластичної деформації;

– характеристичним значенням міцності f_ax,k при висмикування гвинта з деревини;

– характеристичним значенням міцності f_tens,k при проштовхуванні головки гвинта;

– характеристичним значенням межі текучості f_u,k матеріалу гвинта;

– коефіцієнтом характеристичного опору крученню f_tor,k/R_tor,k.

Механічна жорсткість гвинтів характеризується кутом згину a і визначається на підставі характеристичного значення згинального моменту M_yk пластичної деформації, який визначається на підставі випробування за EN 409, або розраховується за відповідними формулами.

9.5.3 Болти і нагелі

9.5.3.1 Нагелі - циліндричні стержні, що виготовляються в основному із сталі. Вони мають гладку або бороздчату поверхню. Діаметр нагелів може бути від 6 до 30 мм. Болти - нагелі з різьбленням, з шестикутними або напівсферичними головками і шестикутними гайками. Діаметр болтів, що використовуються в з'єднаннях елементів дерев'яних конструкцій, може досягати 30мм. Нагелі і болти, в основному, використовуються для сприйняття в з'єднаннях великих зсувних зусиль між елементами в порівнянні з цвяхами і шурупами. Болти можуть використовуватися в з'єднаннях у вигляді розтягнутих зв'язків, але там вони не виконують функцій нагелів.

9.5.3.2 При використанні болтів в якості нагелів, в обов'язковому порядку між головкою і гайкою, повинні встановлюватися шайби. Критерієм загвинчування болтів є втоплювання шайби у елемент з’єднання на один виток різьблення.

9.5.3.3 Нагелі повинні встановлюватися в попередньо просвердлені отвори. Діаметр отворів повинен бути не більше діаметра нагеля. У випадку з'єднання на болтах, діаметр попередньо просвердленого отвору в деревині не повинен бути більше ніж на 1 мм від діаметра болта.

9.5.4 Основні положення з розрахунку з’єднань на металевих зв'язках нагельного типу, прийняті в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

9.5.4.1 У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, при розрахунку з'єднань на металевих зв'язках нагельного типу, передбачається, що в з'єднанні раніше настане пластичне руйнування (зминання деревини нагельного гнізда, вигин нагеля), а потім тільки крихке (розколювання деревини нагелем). Це досягається шляхом дотримання, встановлених в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 вимог щодо розстановки нагелів.

9.5.4.2 Для оцінки граничного навантаження нагельного з'єднання використовується жорстко-пластична модель. Відповідно до цієї моделі, з'єднані між собою кріпильний елемент і деревина (або матеріал на її основі) повинні працювати як абсолютно жорстко-пластичні матеріали відповідно до залежностей «напруження-деформація».

Відповідно до прийнятої моделі, в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 наведені вирази з визначення характеристичних значень несучої здатності кріпильних елементів, що враховують можливі форми руйнування, які можуть виникнути у з'єднаннях елементів «деревина-деревина», «плитний матеріал на основі деревини-деревина» і «деревина-сталь».

Вирази з визначення характеристичних значень несучої здатності кріпильних елементів для з'єднань «деревина-деревина» і «плитний матеріал на основі деревини-деревина» наведені в таблиці 9.1, а для з’єднань «деревина-сталь» в таблиці 9.2.

9.5.4.3 У ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 в однозрізних і двозрізних нагельних з'єднаннях зі сталевими пластинами («деревина-сталь»), тонкими пластинами називаються пластини, що відповідають товщині яке менше 0,5 діаметра (d) нагеля, а товсті - товщиною і більше діаметра (d) з допуском для отвору нагеля менше 0,1 d.

9.5.4.4 Вирази, наведені в таблицях 9.1 і 9.2, як і в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, відносяться до характеристичної несучої здатності для одного кріпильного елемента в площині зсуву.

Для з’єднань з однією площиною зсуву (рис. 9.4 а-в), характеристична несуча здатність у площині зсуву F_v,Rk, дорівнює мінімальному значенню з виразів для відповідних випадків зсуву по одній площині, представлених у таблицях 9.1 і 9.2.

Для симетричних з’єднань з двома площинами зсуву (рис. 9.4 г), характеристична несуча здатність кріпильного елемента в площині зсуву F_v,Rk, дорівнює мінімальному значенню рівняння для відповідних випадків зсуву, представлених у таблицях 9.1 і 9.2, і форма руйнування буде відповідати такому рівнянню. Однак, оскільки зєднання має дві площини зсуву, характеристична несуча здатність кріпильного елемента має визначатись як 2 F_v,Rk.

Основні складові, використані у виразах (9.1 - 9.2) - це діаметр нагеля d, характеристичний момент, що викликає плинність кріпильного елемента M_y,Rk, характеристична міцність при втискуванні f_h,i,k  i-го елемента з'єднання, значення яких наводяться нижче.

а)

б)

в)

г)

a), б) і в) - приклади однозрізних з’єднань; г) - приклад двозрізного з'єднання

Рисунок 9.4 - Металеві зв'язки нагельного типу в з'єднаннях

Таблиця 9.1 - Вирази для визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента по площині зсуву для з'єднань «деревина-деревина» і «деревина-плитний матеріал на основі деревини» *

З’єднання з однією площиною зсуву

форми руйнування

Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву F_v, R_k, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, вир. (8.6))

форма (а) (9.1)

форма (b) (9.2)

форма (c) (9.3)

форма (d) (9.4)

форма (e) (9.5)

форма (f) (9.6)

Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву F_v,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, вир. (8.7))

форма (g) (9.7)

форма (h) (9.8)

форма (j) (9.9)

форма (k) (9.10)

* На підставі п.п. 8.2.2 и 8.2.3 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

Таблиця 9.2 - Вирази для визначення характеристичної несучої здатності кріпильного елемента по площині зсуву для з'єднань «сталь-деревина» *

форми руйнування

З’єднаньи з однією площиною зсуву - форми (a) і (b) мають тонкі пластини, а форми (c), (d) і (e) мають товсті пластини.

З’єднаньи з двома площинами зсуву - пластини будь-якої товщини, якщо нижче не визначено інше

Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву F_v,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування:(EN1995-1-1, вир. (8.9), (8.10))

форма (а) (9.11)

форма (b) (9.12)

форма (c) (9.13)

форма (d) (9.14)

форма (e) (9.15)

Характеристична несуча здатність кріпильного елемента по площині зсуву F_v,Rk, - мінімальне значення з виразів для форм руйнування: (EN1995-1-1, выр. (8.11), (8.12), (8.13))

форма (g) (9.16)

форма (h) (9.17)

форма (j) (9.18)

форма (k) (9.19)

форма (l) (9.20)

форма (m) (9.21)

* На підставі п.п. 8.2.2 и 8.2.3 ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1

9.5.4.5 Величина діаметра зв'язку нагельного типу, у виразах таблиць 9.1 і 9.2, залежить від типу кріпильного елемента, використовуваного в з'єднанні, який визначається за правилами, встановленими в ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 (таблиця 9.3).

9.5.4.6 Значення характеристичного моменту текучості M_y,Rk, для різних типів металевих кріпильних елементів, може бути визначено з виразів, наведених в таблиці 9.4.

9.5.4.7 Характеристична міцність вдавлення f_h,k з'єднувального елемента в масив деревини або матеріалу на її основі - це міцність при стисненні деревини або матеріалу на її основі від впливу жорсткого металевого нагеля.

9.5.4.8 Характеристична міцність при вдавлюванні для цвяхів діаметром ≤ 8 мм змінюється залежно від діаметра використовуваного цвяха, типів використовуваних матеріалів у з'єднанні і від того, чи використовувалася попереднє свердління. Визначення міцності при вдавлюванні для можливих випадків, що виникають при розрахунку, наведено в таблиці 9.5.

9.5.4.9 Характеристична міцність при вдавлюванні для скоб визначається з використанням виразів, наведених в таблиці 9.5 для цвяхів, а якщо скоба має прямокутний поперечний переріз, то діаметр повинен визначатися як квадратний корінь з добутку розмірів двох сторін поперечного перерізу стрижня

Таблиця 9.3 - Вимоги ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1 за визначенням діаметра кріпильного елемента

Кріпильний елемент

Діаметр, d, мм

Цвяхи:

- гладкі круглі цвяхи (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.3.1.1(4));

- квадратні цвяхи та цвяхи з пазами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.3.1.1(3)).

Діаметру цвяха у відповідності з EN 14592;

розміром сторони.

Скоби

- з круглими ногами (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.4(1));

- з прямокутними поперечним перерізом (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.4(2))

Діаметру стержня скоби;

квадратному кореню з добутку сторін поперечного перерізу скоби.

Болти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.5.1.1(2))

Діаметру болта.

Нагелі (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.6(1))

Діаметру нагеля.

Гвинти (ДСТУ-Н Б EN 1995-1-1, 8.7.1);

a) Загальне

(б) При визначенні моменту гвинта, значення враховано в міцності при згині від різьбової частини гвинта, шляхом використання розрахункового діаметра наступним чином:

1) гвинти з гладкою частиною - якщо зовнішній діаметр різьби d дорівнює диаметру стрижня, і гладка частина заходить в елемент в точці вгвинчування в поверхню, але не більше, ніж на 4d;

2) якщо умови (1) не виконуються.

(a) Діаметру шурупа (діаметр стержня / зовнішній діаметр стержня):

(б) (1) розрахунковий діаметр d_ef - діаметр стержня d;

(б) (2) розрахунковий діаметр d_ef - внутрішній діаметр різьби.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии