Соединения нагелями

Стержни, пластинки или иные вкладыши, препятствующие взаимному сдвигу, сплачиваемых элементов деревянных конструкций называются нагелями. Сами нагели работают в основном на изгиб.

Разрушение соединения нагелями может произойти и вследствие среза нагеля, если он сделан из слабого материала (рис. 1, а), или вследствие скалывания и отдирания древесины сплачиваемых брусьев (рис. 1,д), если допущена слишком частая расстановка нагелей. Однако для практически применяемых нагелей из стали или твердой древесины расчетная несущая способность нагельного соединения определяется по условию изгиба самого нагеля и по условию смятия древесины нагеля или сплачиваемых брусьев (рис. 1, б, в, г), если соблюдены требования нормальной расстановки нагелей.

Рис. 1. Схемы разрушения соединений на пластинчатых нагелях

(а — срез нагеля; б — смятие нагеля; в — изгиб нагеля; г — смятие древесины сплачиваемых брусьев (в торец); д — скалывание (и местное отдирание) древесины в просвете между гнездами)

В отличие от шпоночных соединений нагельные соединения не распирают сплачиваемых брусьев или досок: повороту нагеля, защемленного в гнезде, противодействуют продольные силы Т' и Т". Равнодействующая этих сил совпадает по положению и по величине с силой Тнаг, действующей вдоль плоскости сдвига (шва), и отличается от нее только знаком. Поперечные связи по условиям равновесия нагеля не требуются. В нагельных соединениях нерасчетные, стяжные болты требуются для обеспечения плотного прилегания брусьев или досок, главным образом на время сборки и монтажа конструкции.

С развитием производства инструментов для сверления отверстий нагельные соединения стали основным, наиболее распространенным видом соединения элементов в современных деревянных конструкциях.

Гвозди, забиваемые в цельную древесину (хвойных и мягких лиственных пород) без предварительного сверления гнезд, относятся к цилиндрическим нагелям. Штыри (крупномерные гвозди) из круглой стали диаметром 12—20 мм можно применять в качестве расчетных связей, не вызывая раскалывания древесины, лишь при условии сверления для них гнезд того же диаметра.

Для прикрепления стальных планок и шайб к элементам деревянных конструкций порой применяются нагели в виде глухарей и шурупов, завинчиваемых при помощи электрогайковерта или электроотвертки в гнезда, просверленные в древесине сверлом несколько меньшего диаметра.

Глухари и шурупы, так же как и болтовые нагели, целесообразно применять в тех случаях, когда они одновременно могут быть использованы в качестве растянутых связей.

Расчетная несущая способность нагельных соединений определяется при помощи упрощенных формул, выведенных на основе экспериментально-теоретических исследований принимается меньшее из значений, полученных из условий изгиба самого нагеля и смятия древесины.

Расчетная несущая способность нагельного соединения относится к одному «срезу» нагеля, т. е. к работе его в одной плоскости сдвига (в одном шве); при этом учитывается меньшее из значений, полученных из условия смятия древесины элементов, прилегающих к этому шву.

Проверка прочности сопротивления срезу самого нагеля не требуется, поскольку не только стальной, но и деревянный нагель при отсутствии местного его ослабления в зоне шва не может разрушиться от среза, если обеспечена достаточная несущая способность его из условия изгиба и смятия.