Расчет шурупов и гвоздей на выдергивание

Нагели

Нагели – это элементы (гвозди, шурупы, болты, пластинки, глухари), которые препятствуют взаимному сдвигу (реже отрыву) соединяемых деталей, а сами в основном работают на изгиб.

Соединения нагельного типа – какие-то соединения, которые в основном работают на изгиб.

Типы нагелей

1. Болт d_m >3,5d_б – смысл шайбы: распределить нагрузку на большую поверхность

t_m ≥0,25d_б

Недостатки болтов:

Древесина у болтов разрушается хрупко от раскалывания вдоль волокон. Для прямоугольного леса болты не менее 2 рядов, для крупного – в 1 ряд.

2. Гвозди ≥ Ø 3 мм

Распространены круглые проволочные гвозди.

Обычно гвозди забивают без образования отверстия, но если d_гв> 6 мм – сосна

d_гв> 5 мм – пихта

сверлят отверстия d₀ = 0,9 d_гв

Особенность: при забивке гвоздя вдоль волокон несущая способность равна 0. При динамической нагрузке вдоль гвоздя несущая способность = 0.

3. Глухие болты (глухари)

Глухие болты (глухари) – используются для крепления металлических деталей к древесине и накладок большой толщины

Два отверстия

1) d₀ = (0,7 – 0,8) d_гл

l₀ = l_гл

2) d₀ = d_гл

l₀ = 0,4 l_гл

4. Шурупы

5. Трубки и стержни

Трубки и стержни – используются в соединениях часть болтов можно заменить на трубки или стержни.

Материал: любой твердый материал

6. Пластинки

ширина пластинки

в_пл = ширине элемента

Для балок: стандартные пластины толщиной 12 – 16 мм – пластинки из дуба.

В зависимости от количества соединяемых элементов и характера движущих сил -

два вида соединений:

1. Симметричное соединение:

2. Несимметричное соединение:

Работа симметричного соединения на цилиндрических нагелях

1. Нагель большой EI

Достоинство: требуется малое количество болтов.

Недостаток: характер разрушения очень хрупкий.

Построим эпюру давления со стороны древесины на нагель.

Срез условный потому, что нагель практически никогда не разрушается от среза.

2. Уменьшим изгибную жесткость нагеля EI

увеличится напряжение смятия древесины возле условного среза.

3. Нагель малой EI – гвоздь.

Гвоздь после разрушения

Расчетный допуск ≤ 2мм.

Разрушение – вязкое. Деформация при испытании достигает 10 мм.

Нагель работает как упруго-пластическая балка на упруго-пластическом основании.

Работа несимметричного соединения на нагелях

1. Нагель большой EI

древесина разрешает чуть повернуться нагелю.

(В случае установки шурупов и гвоздей поперек волокон)

При забивке гвоздя вдоль волокон несущая способность равна нулю.

Пример расчета шурупов и гвоздей на выдергивание, подвесной потолок.

l₀ — рабочая длина гвоздя.

Гвоздь работает как висячая свая:

Т_выд= l₀*к_тр*d_гв*π= к_тр*А_тр=R_выд.гв.*d_гв*π*l₀,

Где R_выд.гв.=0,3МПа — сухая древесина —W≤18%

R_выд.гв. =0,1МПа — влажная древесина — W>23%

Пробка набирает 200% (воды) влажность, тоже бамбук.

Сосна, ель набирает до 100% воды и тонет.

Ограничения для рабочей длины:

l₀≥ 10d_гв

l₀≥ 2t_доски

Чтобы не скрипел пол, если доска половая. Чтобы при скоблении доска не вытаскивала гвозди.

Пример Настилка пола.

t_доски=370мм (40), d_гв≤— принимаем 5мм

1) l₀=10t_гв=10*5=50мм (гвоздь работает на трение)

2) l₀=2*37=74мм

l_гв=t_д+2мм+ l₀+1,5d_гв=37+2+74+1,5*5=120,5мм

Принимаем гвоздь 120мм

Толщина лаги не менее t_л=74+1,5*5=81,5мм лучше взять 84мм

σ_{текуч.гв.}≥600÷800 МПа

Особенности для шурупов:

R_выд.гв. =1 МПа, не зависит от влажности древесины. ≈ в 10 раз больше чем для влажной древесины.

Дата добавления: 2014-01-04