Расчет пластинчатых нагелей

Нормальное отношение толщины дубового пластинчатого нагеля к его длине (1/4,5) определилось в итоге экспериментальных поисков равнопрочного решения. На рис. 95 показаны ориентировочные схемы и эпюры предельного состояния дубового пластинчатого нагеля.

Судя по оттискам торцов сосновой древесины на пластях экспериментальных дубовых нагелей нормальных размеров (рис. 1, е), зона пластических деформаций смятия поперек волокон дубовой древесины распространяется от линии шва соединения приблизительно до 1/3 полудлины пластинчатого нагеля; при этом с противоположной (менее напряженной) пласти вмятины наметились лишь на узкой полосе у кромки нагеля.

Рис. 1. Схемы и эпюры упруго-пластической работы нормально защемленного односрезного нагеля,

характеризующие предельное состояние нагельного соединения (пунктиром показаны эпюры упругой стадии работы нагеля)

(а — эпюры σ_см; б — Т' и Т" — равнодействующие σ_см; Те' = Т"е"; в — эпюра Qнаг в плоскости шва сплачивания Q_наг=T_пл; Т_пл = Т'— Т"; г — эпюра M_наг.

д — деформированная ось нагеля; е — характерная форма разрушения пластинчатого дубового нагеля нормальных размеров)

Для расчета пластинчатых нагелей схему а (рис. 1) упруго-пластической работы соединения при полном использовании длительного сопротивления дубовой древесины нагеля на смятие поперек волокон, можно сопоставить предельное значение σплсм с расчетным сопротивлением дубовой древесины местному смятию поперек волокон и максимальное значение σ_н=М_макс/W_пл с расчетным сопротивлением дубовой древесины изгибу.

По признаку косой симметрии точка перегиба оси пластинчатого нагеля, и нулевое значение Мнаг находятся в точке пересечения оси нагеля с плоскостью сплачивания. Через эту же точку проходят равнодействующие всех элементарных сил σсм, нагружающих каждую из половин пластинчатого нагеля; эти равнодействующие, определяющие несущую способность нагельного соединения Тпл (рис. 1, в), расположены в плоскости сплачивания и отличаются только знаком (действия и противодействия).

Полагая, что опасное по изгибу сечение пластинчатого нагеля, где Q_наг = 0, расположено приблизительно на 1/3 глубины с гнезд, в которых защемлена каждая из половин 1_пл, определяют осредненное значение предельного пластического напряжения смятия

σ^пл_см= Т_пл/((1/3)0,5∙l_пл∙b_пл)=(14∙ l_пл∙b_пл)/((1/6) l_пл∙b_пл)=84 кг/см²,

что для сухой дубовой древесины достаточно близко соответствует R_см90 k_дуб = 40∙2=80кг/см², принятому в нормах для местного смятия поперек волокон под шайбами.

По условию изгиба пластинчатого нагеля предельное значение

σ_пл= М_макс /W_пл=(Т_пл(1/3-1/6))∙0,5∙l_пл/(1/6∙δ2_пл)=142 кг/см²,

что близко расчетному R_и k_дуб= 130∙1,3=169 кг/см², учитывая, что надрывы крайних растянутых волокон в предельном состоянии (см. рис. 1, е) появлялись в условиях наложения напряжений от растяжения волокон на напряжения крайних волокон от поперечного изгиба нагеля.

В случаях замены дубовой древесины березовой и т. п. или отступления от нормального эксплуатационного режима к величине Тпл вводятся поправочные коэффициенты:

• для самого нагеля — по смятию поперек волокон или изгибу заменяющей древесины (принимается меньшее из значений поправочного коэффициента)
• для сплачиваемых брусьев — по скалыванию сосновом древесины.

Пластинчатые нагели из небиостойких твердолиственных пород, например из березы допускается при условии их антисептирования.

При сооружении временных зданий и сооружений, расчетная несущая способность пластинчатых нагелей повышается путем умножения на коэффициент 1,25; длительное увлажнение учитывается во временных сооружениях коэффициентом 0,85.