Крепление бруса нагелями


Нагеля для бруса - размеры и крепление: сверление и забивание

Дома из натурального дерева сейчас снова обрели популярность. Но древесина – это далеко не однородный материал, поэтому в процессе усадки происходит небольшая деформация, разные части дома принимают окончательный вид неравномерно.

Отсюда вытекает проблема крепления бруса между собой, которое обеспечит надежность, с одной стороны, и равномерную усадку с другой. Решение было найдено очень давно – нагели. Элемент отличается по размеру, форме сечения (круг или квадрат), материалу изготовления.

Виды нагелей

Разновидностей крепежного элемента много, но условно их делят на группы по материалу и форме. Рассмотрим этот вопрос подробней.

Материал изготовления

Активно используются два вида:

  1. Деревянный. Большинство специалистов настоятельно рекомендуют использовать именно деревянный шип при возведении конструкций из дерева. Приводятся главные преимущества при выборе такого крепежа:
    • Равномерное высыхание. Брус и нагель должны быть приблизительно одной влажности. Это позволит пройти процессу усадки практически без видимых изменений;
    • Не подвержен действию перепадов температур. Дерево практически не меняет линейные размеры при различных температурах, поэтому крепежный элемент будет всегда на своем месте;
    • Отсутствует ржавчина. Металл со временем ржавеет, что приводит к гниению соприкасающихся с ним деревянных поверхностей;
    • Отсутствует конденсат. На стали при резком изменении температуры образовывается влага, которая совсем ни к чему внутри несущей стены.
    • Шкант срастается со стеной. Через определенное время дом станет монолитным, деревянные поверхности спаиваются.
  2. Металлический. Этот вариант также относится к бюджетному способу крепления, часто используются отходы (трубы, арматура). Хотя специалисты отдают предпочтение предыдущему способу, у металлического нагеля есть свои преимущества:
    • Верхние слои древесины защищены от кручения;
    • Долговечность конструкции.

Форма

Также выделяют несколько основных форм:

  1. Округлое сечение. С учетом того, что отверстия под крепление в бревне выполняются сверлом, то круглый нагель обеспечит максимальную площадь соприкосновения, гарантируя надежность и долговечность конструкции;
  2. Квадрат. Сделать такой элемент проще, стоит он также дешевле. Но на этом положительные стороны заканчиваются. При входе в отверстие края шипа деформируются, а общая площадь контакта остается минимальной. Строить таким образом дом опасно;
  3. Узкий прямоугольник. Наиболее простой в изготовлении вариант. Берется доска определенной толщины, распускается на прямоугольники. Единственное преимущество – очень небольшая толщина. Подходит для узкого бруса, но монтаж крайне затруднен.

Изготавливаем нагель своими руками

Этот вид крепежа продается в магазинах, но без особого труда можно сделать его и дома. Деревянный элемент изготавливается следующим образом:

  • берутся обрезки досок, из которых нарезаются брусья размером 25 на 25 сантиметров;
  • изготавливаются колья, длинной 1,5 толщины строительного бруса, диаметром 2,5 сантиметра;
  • топором срезаются углы, для придания округлой формы.

Но необходимо принимать во внимание следующее:

  • древесина для крепежа должна быть тверже бруса. Сейчас для этих целей чаще всего используется береза;
  • нагель не должен значительно отличаться влажностью от основного элемента конструкции;
  • категорически запрещено использовать шкант с сучком.

Проводим расчеты

В зависимости от выбранной технологии крепления, можно с достаточной точностью определить количество нагелей, вычислить их правильные характеристики.

Определяемся с размерами

Существует много научных трудов, которые помогут определиться с диаметром шканта. Но в профессиональной среде плотников-строителей уже сформировались определенные правила:

  • для бруса толщиной 20 сантиметров и менее используется нагель диаметром 25 миллиметров;
  • более толстый брус крепится шипом размером 3 сантиметра;
  • брус толще 0,2 метра можно крепить шкантом 2,5 см, но при условии уменьшения шага до метра.

Длина определяется еще проще – наиболее распространенный и рекомендованный способ – крепление двух бревен нагелем длиной в полтора бруса.

Считаем количество

Даже небольшая баня потребует довольно большого количества шипов, которые необходимо приобрести или сделать, что может занять много времени. Поэтому количество крепежных элементов лучше знать заранее.

Существуют правила крепления:

  • первый шкант вставляется на расстоянии от 20 до 70 сантиметров до угла;
  • шаг составляет от полутора до 2 метров;
  • скрепляются два соседних по высоте бревна обязательно.

Зная эти хитрости, высоту строения, диаметр бруса, можно с легкостью вычислить количество необходимых для строительства нагелей.

Технология крепления

Сверление

Используется мощная дрель, если необходимо делать отверстия непосредственно на строительной площадке либо станок, если брус подготавливается заранее.

Второй способ распространен на западе и позволяет собрать конструкцию практически любого дома за несколько дней. Но требуется внимательность, точный чертеж, профессионализм.

В первом и втором случае незыблемым остается правило – отверстие должно быть строго вертикальным.

Диаметр сверла и толщина шканта должны совпадать, а для верхних ярусов бруса отверстие должно быть даже на миллиметр два больше. Так избавляются от провисания несущей конструкции из-за небольшой вертикальной нагрузки. Отверстие делается на 2 сантиметра длиннее необходимого, чтобы шип мог спокойно ходить во время усадки.

Забивание

Обычно используется кувалда весом несколько килограмм. Нагель вгоняется внутрь ниже кромки бруса до конца отверстия, для этого используются насадки (обычно из латуни).

Правильное расположение

Идеальным считается вариант, когда нагели расположены в шахматном порядке. Но строго вертикальное направление по параллельным линиям также допускается и на прочность влияет не существенно.

Рекомендуется зазор до начала проема не менее тридцати сантиметров. Расстояние крепежа до угла не должно превышать 70 сантиметров. Шаг может варьироваться от метра до 3, в зависимости от материала, из которого сделан брус (твердые сорта требуют меньший шаг).

 Преимущества и недостатки

Как и любой другой крепежный элемент, нагель обладает рядом положительных сторон, а также пассивом из недостатков.

Преимущества:

  1. Шип придает надежное сцепление, предотвращает провисание венца;
  2. Обеспечивает долговременную надежность при нагрузках на изгиб, чем не могут похвастаться гвозди и болты;
  3. Способствует равномерной усадке дома. Крепежный элемент свободно ходит по вертикальной плоскости, предотвращая горизонтальные деформации;
  4. Деревянное изделие не подвергается образованию влаги и коррозии, исключая процесс гниения;
  5. Предельная дешевизна. Даже покупка готовых нагелей не слишком ударит по карману, позволяя минимизировать бюджет.

Но есть и недостатки:

  1. Сложность монтажа. Абсолютное вертикальное расположение, идеальный подбор диаметра, подразумевает наличие приличных навыков строительства;
  2. Серьезные требования качества. Наличие сучков или неоднородность материала могут привести к плачевным последствиям;
  3. Чрезмерное приложение силы при забивании часто приводит к трещинам в брусе. После чего его необходимо менять.

Блиц-советы

Существует набор хитростей при монтаже, позволяющих построить дом своей мечты, который прослужит долгие годы:

  1. Шахматный порядок. Условие не обязательное, но настоятельно рекомендованное плотниками всех мастей;
  2. Во избежание провисания, необходимо пользоваться деревянными нагелями округлой формы. Квадратные изделия в основном продвигаются производителями, так как они проще в изготовлении;
  3. При забивании можно и нужно снижать трение. Для этого достаточно использовать мыльный раствор;
  4. Рекомендуется использовать крепеж из березы. Это гарантирует надежность конструкции, придает определенный шарм, при этом не увеличивает себестоимость строительства;
  5. Сходная влажность между шипом и брусом – принципиальное условие долговечности конструкции. На это нужно обращать пристальное внимание;
  6. Не стесняйтесь использовать дополнительные элементы крепления. Наука не стоит на месте, современные приспособления могут значительно облегчить задачу.

Статья была полезна?

5,00 (оценок: 2)

гвоздей. Гвоздь является сильным и простым методом крепления пиломатериалов.

СНИЖЕНИЕ ГВОЗДЕЙ. Нажмите, чтобы начать

LOOSE NAILS Нажмите, чтобы начать РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ Доступные варианты отделки Внутренняя отделка Наружная поверхность Побережье Не все покрытия доступны для всех типов ногтей Золото пассивированное оцинкованное синее никелированное латунное покрытие Флорентийское

Дополнительная информация

Проектирование и изготовление

Разработка и производство ПРИСОЕДИНЕНИЕ Введение Разные материалы требуют разных инструментов.Эти инструменты и соединения используются при соединении древесины: Палец ласточкин хвост Корпус Дюбель Крест пополам Угловой круг Mortise

Дополнительная информация

Ручные инструменты. 1. Инструменты для разметки

Ручные инструменты 1. Инструменты для разметки. Стальное правило. Используется для измерения. Отмерьте дважды, отрежьте один раз, золотое правило для работы по дереву. Правило должно начинаться с кромки металла. Используются миллиметры, больше ничего не будет 10мм

Дополнительная информация

НАЗНАЧЕНИЕ 4.Назначение учебника: Точка, ребро, грань, пятка и хвост являются пятью частями какого из следующих инструментов?

НАЗНАЧЕНИЕ 4 Назначение учебника: «Файлы», «Шлифовальные и точильные камни», «Скребки», «Шины», «Болторезные станки», «Стеклорез», «Ножи», «Инструменты для резки и нарезания резьбы», «Трубка» Резка и

Дополнительная информация

соединительные материалы - дерево

ЕДИНИЦА Д Е С И Г Н А Н Д М А Н У Ф А С Т У Р Е: К О У Р С Е М А Т Е Р И А Л L Древесина швов, соединяющая материалы - дерево Большинство швов, используемых в деревянных конструкциях, были разработаны специально для достижения максимальных

Дополнительная информация

Глава 18Межкомнатные Двери

Глава 18. Межкомнатные двери 18.1 ДВЕРНЫЕ ОТКРЫТИЯ 18.2 РАЗДВИЖНЫЕ ДВЕРИ 18.3 ДВЕРНЫЕ ДВЕРИ Инструменты, необходимые для добровольцев: фартук для ногтей Hammer Рулетка Square Pencil Необходимые инструменты и оборудование: Удлинители

Дополнительная информация

ОТДЕЛОЧНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ОТДЕЛ

ОТДЕЛ Застройки FASTENERS 952-446-1660 WWW.CITYOFMINNETRISTA.COM Этот раздаточный материал предназначен только в качестве руководства и частично основан на Кодексе о жилом районе Миннесоты 2015 года, постановлениях Миннетристы и

Дополнительная информация

Панель инструментов из листового металла.Инструменты:

Набор инструментов из листового металла Название: Дата: Описание: 15 длинных инструментов из листового металла с деревянными концами и дюбелем для ручки. Полезно для инструментов или расходных материалов. Сочетает в себе как начинающие навыки листового металла, так и деревообработку ..

Дополнительная информация

Cabonyx Руководство по установке

Cabonyx Руководство по установке Содержание Deck-Nyx и Plan-Nyx Установка Page 1 Напольные покрытия Page 1 Принадлежности Page 1 Инструменты для установки Страница 2 Подготовка основания Страница 2 Установка Страница 4 Предостережения

Дополнительная информация

Распределитель Sellotape E112134 # 1

2.4 Дозатор Sellotape Пожалуйста, обратите внимание: серия проектов OPITEC не предназначена в первую очередь как игрушки для маленьких детей. Он предназначен для преподавания, проектирования и изготовления, чтобы ученики испытали диапазон

Дополнительная информация

WOOD WOOD

12655 - WOOD 12655-1 Часть первая - General WOOD 1.0 Все материалы, используемые в отделке, должны быть высшего сорта в своем роде. Материалы должны равномерно и плавно наноситься квалифицированными механиками.

Дополнительная информация

Авторские права на материал Page 1

Сравните с: Pottery Barn Подростковая система хранения для хранения Уровень мастерства: Начинающий Работая с остальными компонентами в коллекции хранения кровати, маленькая клетка помещается на верхней части изголовья хранения и будет

Дополнительная информация

Подсчитать каждый компонент

Подсчитать каждый компонентТехнический бюллетень Инструкции по установке О МАТЕРИАЛЕ Рама и материал были тщательно проверены на прочность, долговечность и низкие эксплуатационные расходы, предлагая никогда

Дополнительная информация

Как срезать молдинги

Как вырезать молдинги по поводу оконных и дверных молдингов Резка под углом - основная операция в большинстве формовочных установок. Срезы под углом, как правило, составляют 45 градусов, однако для многих установок требуются незначительные

Дополнительная информация

гравитационный питатель гравитационный питатель

Z5979i_pg066-077.indd 68 3 // 10 4:09:48 PM Гравитационный питатель ИСПОЛЬЗУЯ ПРОБНО-ИСТИННЫЙ ДИЗАЙН, кормушки GRAVITY могут удерживать большое количество чау-чау. Широкое отверстие внизу вмещает смесь семян, содержащую

Дополнительная информация

Прямо, а не перекос

Прямолинейные, не скошенные Спиральные гвозди для строительства теплых крыш 90 90 Плоские крыши с скатными крышами Продукты для скатных и плоских кровель От строительства теплых крыш Скатные крыши Мин.35мм винтовые гвозди фиксируют контрабаты

Дополнительная информация

Задание 3. Назначение учебника: 3-5. Какой из следующих типов молотков используется для забивания гвоздей?

НАЗНАЧЕНИЕ 3 Назначение учебника: «Зажимы», «Домкраты», «Молотки, молотки и молотки», «Отвертки», «Ручные сверла», «Винтовые и метчики», «Гаечные ключи», «Зубила» и «Пуансоны» главы с 19 по

Дополнительная информация

ЗАПАДНЫЕ ПРОВОДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

ЗАПАСНЫЕ ПРОВОДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Celebra ng 100 лет качества и сервиса 1914 2014 Благодаря нашим преданным сотрудникам и клиентам мы празднуем 100 лет своей деятельности и с нетерпением ждем возможности обслуживания

Дополнительная информация

БЕСПЛАТНЫЙ ПЛАН ДЕРЕВООБРАБОТКИ

СВОБОДНЫЙ ПЛАН ДЕРЕВООБРАБОТКИ ПЛАН ОРИЕНТАЛЬНОГО САДОВОГО САДА Этот загружаемый план защищен авторским правом.Пожалуйста, не делитесь и не распространяйте этот план каким-либо образом. Он был оплачен от вашего имени JET Tools,

Дополнительная информация

6043 ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИЯ

www.onlineexamhelp.com www.onlineexamhelp.com КЕМБРИДЖ МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЭКСПЕРТИЗЫ GCE Обычный уровень СХЕМА МАРКА для серии октябрь / ноябрь 2013 г. 6043 КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ 6043/01 Бумага 1, максимум

Дополнительная информация

Глава 22Строительство сарая

Глава 22. Конструкция сарая 22.1 СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПОЛЫ 22.2 СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ 22.3 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КРЫШИ 22.4 СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ Инструменты, необходимые добровольцам: фартук для ногтей Hammer Лента мера Square Utility нож

Дополнительная информация

4x4 Barn / Gable Coop с ручным управлением

Необходимые ручные инструменты: - Аккумуляторная дрель (12 В или выше) - Бит с квадратным диском № 2 - Молоток - Рулетка - Скоростной квадрат Little Cottage Co.PO Box 455 Berlin, OH 44610 330-893-4212 www.cottagekits.com 2008-2009 Little

Дополнительная информация

onlinecomponents.com 150

150 900-147 / 900-148 / 900-149 Рыбная лента 900-147 900-148 900-149 Изготовлена ​​из гибкой пружинной стали и черного цвета. Оборудован прочным пластиковым контейнером и выдвижной ручкой. Легко пронизывает трубу

Дополнительная информация

Глава 22 - Шкафы и суета

Глава 22 - Шкафы и суета Содержание Глава 22 - Шкафы и суета... 22-1 Временные характеристики и необходимые условия ... 22-2 Шкафы ... 22-3 Компоновка шкафа ... 22-3 Настенные шкафы ... 22-4 Сборка настенных блоков ...

Дополнительная информация

Журнальная стойка с верхом

Стойка для журналов с топом Введение: я никогда не сталкивался с хорошим бесплатным планом для стойки для журналов. И все же почти во всех домах есть один. Так что это один из немногих предметов, которые я сделал самостоятельно, так как я не делаю

Дополнительная информация

Kreg Tool Co.Все права защищены.

Версия 1 с. 1 Материалы: Пиломатериалы: Кол-во: Доска 2 2x2s 3 фута в длину 2 1x2s 8 футов в длину 2 1x3s 8 футов в длину 6 1x6s 10 футов в длину нить

Дополнительная информация

Кормушка для птиц. Требования к инструменту

Кормушка для птиц Автор сценария и конструктор Крейг Тилли Эта деревянная кормушка для птиц станет привлекательным дополнением вашего сада.Его широкие подносы дают много места для птиц, чтобы прийти и перекусить, а

Дополнительная информация

ШКАФЫ СЕРИИ NEXUS

ШКАФЫ СЕРИИ NEXUS ИНСТРУКЦИИ ПО СБОРКЕ СТАНДАРТНОЙ БАЗЫ Также относятся к: сериям Galaxy, Nexus, Ridgeline, Statesman и Waterford. ВАША ИНФОРМАЦИЯ: Эти инструкции по сборке

Дополнительная информация

The Ultimate Wood Screw Edition

The Ultimate Wood Screw 2018 Edition Указатель 6 ПРИВОДНЫЕ БИТЫ 7 ВИНТЫ С ПЛОСКОЙ ГОЛОВКОЙ WOOD-MAXX (# 5, калибр) 8 ВИНТЫ С ПЛОСКОЙ ГОЛОВКОЙ WOOD-MAXX (№ 6, № 7) 9 ВИНТЫ С ПЛОСКОЙ ГОЛОВКОЙ WOOD-MAXX (# 8, # 9, № 10) 10 PAN HEAD

Дополнительная информация

ГЛАВА 52 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

ГЛАВА 52 ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ КАК ВЫБРАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ ИХ На страницах «Типы и использование» представлен список электроинструментов, которые можно найти в наборе инструментов Pioneer.Эти страницы должны помочь вам

Дополнительная информация

КРЕПЛЕНИЯ И АКСЕССУАРЫ

Скобы Скобы общего назначения для самых популярных пистолетов. Особенно полезен для скрепления внешних углов и молдингов из ПВХ с деревянными рамами. Скобы PlasterX разработаны для использования с PLASTERX Arrow

Дополнительная информация

4isofast Кодовая страница продукта

Крепежные детали, пластины для снятия напряжений и пластиковые рукава isofast Код продукта Страница Углеродистая сталь DT.3 Аустенитная нержавеющая сталь S.6 Углеродистая сталь TI.11 Сверла SDS.13 isotak Код продукта Сталь углеродистая аустенитная

Дополнительная информация

All-Balsa Sportster

All-Balsa Sportster ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЙ ФЛАЙР УНИКАЛЬНОГО ДИЗАЙНА, КОТОРЫЙ ДАЕТ ВАМ МНОГИЕ УДОВОЛЬСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ И ЧАСЫ СТРЕЛЬБЫ СТАН Д. МАРША Материалы Феликса Гутмана Эта модель была разработана в первую очередь

Дополнительная информация ,
Поверхностное поведение деревянных конструкций при сильных динамических нагрузках

Помимо более распространенных односемейных и малоэтажных домов, в наши дни даже во многих странах можно встретить впечатляющие и дерзкообразные современные деревянные строения, поскольку на нескольких рисунках 8 представить. Чувство экологически чистых и возобновляемых материалов, а также простота производства и транспортировки из прошлого добавляет новые мотивы для строительства деревянных зданий.

Как обсуждалось во вводном разделе этой главы, современные конструкции должны быть пластичными и рассеивающими, особенно когда они построены в сейсмических зонах.Хотя деревянные конструкции однозначно признаны способными отвечать таким требованиям, при условии, что они являются регулярными, гиперстатическими и связаны с пластичными крепежными элементами (что также подтверждается в таблице 2), большинство вопросов, связанных с оценкой и моделированием этой способности, все еще находятся в стадии обсуждения.

3.1. Важнейшая роль соединений

Соединения в современных деревянных зданиях - это металлические устройства, обеспечивающие передачу усилий между элементами конструкции. Их конструкция является наиболее стратегической частью структурного проекта деревянного сооружения, поскольку от характеристик соединений (тип, механические свойства, геометрия, расстояние, методы сборки) могут сильно зависеть жесткость, прочность, пластичность и энергия. рассеяние всей структуры.

Несмотря на то, что некоторые конструктивные типологии (такие, как устойчивые к моменту системы деревянных каркасов, системы панелей для резки древесины и системы с перекрестными ламинированными панелями) указаны как особенно способные обеспечить пластичное поведение при экстремальных динамических боковых нагрузках [43], это конструкция соединения, которая в конечном итоге определяет ресурсы пластичности деревянной конструкции. Фактически, один и тот же структурный тип может быть приписан различным классам пластичности в зависимости от способности его соединений к вращательной пластичности, что может быть выведено, например, из классификации, проведенной EC8, как указано в таблице 2.

Наиболее распространенными соединениями в современных деревянных конструкциях являются механические крепежные детали дюбельного типа (гвозди, шурупы, дюбели, болты, заклепки), которые глубоко проникают в древесину для переноса нагрузки с помощью деревянного подшипника и изгиба соединителя. Штекерные соединители могут использоваться отдельно или в сочетании с металлическими предварительно просверленными пластинами. Ожидается, что соединения с крепежами типа дюбеля будут пластичными из-за крайне нелинейного поведения древесины при напряжениях врезания и пластического поведения стальных крепежных элементов при изгибе [44].Тем не менее, на них иногда могут влиять внезапные и хрупкие разрушения, такие как сдвиг в блоке или расщепление [45]. Десять различных типов отказов (шесть в одном сдвиге и четыре в двойном сдвиге) рассматриваются европейскими стандартами для деревянных соединений типа дюбеля [46].

На самом деле, деревянные элементы и металлические соединения играют разные роли в сейсмическом поведении деревянных конструкций. Поскольку механизмы разрушения деревянных элементов в основном хрупкие, деревянные элементы должны оставаться в диапазоне упругости даже при очень сильных событиях.Задача удовлетворения спроса на пластичность возложена на металлические соединения, которые, как ожидается, будут выдерживать большие неупругие деформации при предотвращении разрушения. На пластичное поведение соединений влияют как металлические крепежные элементы (которые могут вести себя пластично или хрупко, в зависимости от того, достигнута пластификация или нет), так и прочностные свойства древесины, окружающей зону соединения (направление зерна относительно направление нагрузки).

Предотвращение хрупкого разрушения может гарантировать адекватную пластичность всей конструкции.Соблюдение некоторых правил иерархии прочности может обеспечить пластичное поведение деревянных конструкций. В частности, важно, чтобы крепежные элементы были более слабыми, чем деревянные элементы, которые они соединяют, чтобы они могли производить и рассеивать большое количество энергии. С другой стороны, чем слабее крепеж, тем ниже их несущая способность. Способ обеспечения как адекватной пластичности, так и достаточной площади опоры заключается в использовании большого количества слабых крепежных элементов. Некоторые альтернативы для улучшения характеристик соединений типа дюбелей обсуждаются в работе.[47].

Хотя пластические свойства одних стальных крепежных деталей хорошо известны и их поведение при циклических нагрузках легко предсказуемо, нелинейный отклик сборки металлических соединителей и окружающей древесины довольно сложно предсказать, поскольку он не является перекрестным свойство участка (как для железобетона). Фактически, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых хорошо известны как прочностные свойства и геометрическая конфигурация используемых материалов, другие подвержены неопределенности как влиянию соседних металлических крепежных элементов или взаимодействию между крепежными элементами и окружающей древесиной.Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.

Большинство признаков, показанных на рисунке 7 и обсужденных в разделе 2.2.1, характеризуют поведение соединений из металлической древесины, что можно сделать из рисунков 9a и 9b, которые предоставляют качественные примеры типичного гистерезисного поведения клепаных и заколоченных соединений, соответственно. В частности, было обнаружено, что два явления типичны для гистерезисного отклика стальных соединений типа дюбелей, как это было упомянуто в [6].[43]. Первым из них является эффект сжатия , подразумевающий различные гистерезисные кривые от первого до последующих циклов нагрузки (см. Рисунок 9). Второй, называемый памятью материала , обусловлен зависимостью кривой проскальзывания нагрузки от истории нагрузки. Оба эти явления могут влиять на пластичное поведение структуры древесины.

Рисунок 9.

Типичные гистерезисные кривые циклических испытаний металлических (а) клепаных соединений и (б) прибитых соединений.

3.1.1. Влияние эффекта сжатия на пластичное поведение соединений

Эффект сжатия является очень типичной характеристикой гистерезисного поведения соединений дюбельного типа, влияющих как на исторические, так и на современные деревянные конструкции. Механические причины этого обсуждались в разделе 2.2.1. Этот эффект был задокументирован многими авторами, например [48–52]. В частности, было обнаружено, что для данного уровня смещения самое высокое сопротивление и самая широкая петля гистерезиса были достигнуты при первом цикле нагрузки, в то время как последующие циклы были сужены и достигли более низкого сопротивления, стабилизируясь после примерно трех циклов (см. Фиг.9а и 9б).Стабилизация сжатой кривой после трех циклов также упоминается в UNI EN 12512: 2006 [30]. Из-за уменьшения площади петли гистерезиса эффект сжатия может фактически отвечать за уменьшение количества рассеиваемой энергии, хотя соединения по-прежнему способны демонстрировать высокие значения пластичности.

При моделировании механического поведения стального соединения типа дюбеля для целей численного анализа следует учитывать эффект сжатия. Обсуждение того, как это можно сделать, можно найти в работе.[34], даже если стандартные модели, охватывающие эффект сжатия и разрушения прочности и жесткости, еще не доступны, что также не предусмотрено в кодексах практики.

3.1.2. Влияние истории нагрузки на пластичное поведение соединений

Из результатов, доступных в литературе, ясно, что гистерезисное поведение деревянных соединений может сильно зависеть от типа проведенного экспериментального испытания (динамическое, статическое, циклическое, монотонное). ) а также на принятом протоколе испытаний.С другой стороны, хотя существуют различные протоколы для проведения испытаний на циклическую нагрузку на деревянные конструкции, например, EN 12512 [30], стандарт CUREE-Caltech [33], протокол UBC [11], консенсус в отношении лучшего протокола для предполагается, что стандарт еще не достигнут [48]. Однако многие экспериментальные данные подтвердили влияние истории нагрузки на конечные результаты.

Это было показано в работе. [48], что соединение обычно достигает своей максимальной нагрузки при меньшей деформации при циклических нагрузках, чем при монотонной нагрузке.В работе [50], было обнаружено, что коэффициент пластичности стенок сдвига древесины может быть намного выше при измерении в статических монотонных испытаниях, чем при измерении в динамических испытаниях. Эти экспериментальные данные указывают на то, что результаты монотонных испытаний имеют тенденцию переоценивать поведение нагрузок-деформаций соединений в отношении испытаний на циклическую нагрузку, и поэтому их следует избегать при определении сейсмических характеристик деревянных зданий [48]. Динамические испытания, безусловно, являются наилучшим выбором для определения поведения деревянных конструкций при сейсмических или ветровых нагрузках, также с учетом того факта, что режимы разрушения могут сильно различаться в статических и динамических условиях [50].Однако было обнаружено, что петли гистерезиса, полученные в ходе динамических испытаний, очень чувствительны к принятому протоколу [11, 53].

Зависимость пластичности соединения от экспериментального теста также может быть выведена из Таблицы 3, где собраны экспериментально полученные коэффициенты пластичности для различных соединений древесины [44, 48, 51–52, 54]. Таблица 3 может быть весьма удобной, чтобы иметь представление о пластичной способности деревянных соединений, хотя приведенные здесь данные следует сравнивать с осторожностью, учитывая различные образцы, схемы испытаний и протоколы нагружения, используемые в тестах (читатель упоминается документы приведены в таблице для каких-либо подробностей).

Тип соединения Деревянные элементы Нагрузка µ
Стальные пластины с болтами [48] Элементы Glulam Однотонные 3–4,8
Циклический 2.53–2.91
Стальные пластины с заклепками из глулама [48] Члены Glulam Монотонный 16.4–20.4
Циклический 10.74–15,96
Стальные кронштейны с гвоздями или винтами [51, 52] Панели XLam Циклические (параллельно зерну) 3,01–6,36
Циклические (перпендикулярно зерну) 3,82–4,83
Дюбельные [44] XLam-элементы Циклические 1.3–2.1
Дюбельные, усиленные саморезами [44] Циклические 3.4–7.3
Стальные пластины с прорезями и гвоздями [54] клеящие элементы Однотонные (параллельно зерну) 11.9–31,9

Таблица 3.

Пластичность соединений, полученная в результате экспериментальных испытаний.

Примечание: XLam, с перекрестным ламинированием.

Аналогично, коэффициенты пластичности современных деревянных стен приведены в Таблице 4, как это получено из ссылок. [50, 55, 56]. Данные, собранные в Таблице 4, указывают на хорошую пластичность, которая может быть продемонстрирована современными деревянными конструкциями, хотя для сравнения данных, собранных в Таблице 4, снова необходимо соблюдать осторожность. Наконец, можно также отметить, что кривые гистерезиса, полученные при испытании современных деревянных стен с прибитыми гвоздями соединениями, имеют признаки, аналогичные показанным на рисунке 7, что можно сделать, например, из диаграмм, приведенных в [6].[50–51, 55, 57].

Испытательные образцы Соединения Загрузка µ
Стены с оболочкой из фанеры [50] Плиты для гвоздей Монотонные 14
циклический 9,3
Стенки среза, обшитые OSB [50] Плиты для гвоздей Однотонные 13.2
Циклический 7,7
Стены с перекрестным ламинированием [55] Прижимы и кронштейны с гвоздями, винтами и заклепками Циклический 3.65–7.54
Срезные стенки, обшитые OSB . вниз Циклический 3.4
Стенки среза, обшитые OSB и GF [56] Стальные скобки и прижимные планки Монотонная 5.67

Таблица 4.

Пластичность современных деревянных стен, полученных в результате экспериментальных испытаний ,

Примечание: OSB, ориентированная стружечная плита; GF, гипсовое волокно.

3.2. Нелинейный динамический анализ для прогнозирования сейсмического отклика деревянных конструкций

Нелинейный анализ временной истории (NLTHA) является наиболее полной процедурой, допускаемой сейсмическими кодами для проектирования сейсмостойких конструкций.Он включает в себя полное исследование истории времени при различных совместимых со спектром движениях грунта. Несмотря на свой потенциал, NLTHA все еще недостаточно используется, вероятно, из-за трудностей, с которыми оно, несомненно, связано, и даже из-за некоторых недостатков действующего кодекса практики [58]. Такой анализ, однако, является лучшим способом прогнозирования фактических сейсмических характеристик конструкций, состоящих из упругих и неупругих частей. Действующие кодексы практики позволяют проводить нелинейный анализ для расчета внутренних сил в элементах деревянных конструкций при условии, что они способны перераспределять внутренние силы через соединения адекватной пластичности [46].

При реализации NLTHA эффективный подход к моделированию структуры состоит в том, чтобы отделить критические зоны, в которых пластичное поведение NLTHA может проявляться от других частей конструкции, которые, как ожидается, будут упруго деформироваться даже в конечном состоянии. Это типичная процедура, которой придерживаются, например, в железобетонных рамах, где пластиковые петли обычно сосредоточены на обоих концах колонн и балок, в то время как превентивная пластификация балок гарантируется некоторыми правилами иерархии прочности на основе кода.Аналогичная процедура может быть использована для деревянных конструкций, принимая деревянные элементы в качестве чисто упругих элементов и соединений в качестве нелинейных связей. Чтобы соответствовать современной философии проектирования емкости, деревянные элементы должны быть перепроектированы так, чтобы их хрупкое разрушение следовало за пластификацией соединений (правило иерархии прочности).

3.2.1. Моделирование деревянных соединений

Использование экспериментальных данных часто является наилучшим способом получения механического поведения деревянного соединения при динамических нагрузках.В литературе было предложено несколько эмпирических моделей, которые обычно включают параметры, откалиброванные по экспериментальным данным, см., Например, [34, 43, 59, 60]. Однако следует отметить, что извлечение общей модели из экспериментальных кривых нагрузки-смещения требует осторожности из-за возможной зависимости как от истории нагрузки, так и от схемы испытаний [34, 61, 62], как уже обсуждалось в разделе 3.1.2. Более подробные микромодели были также предложены другими авторами, например [62–64], которые исследовали нелинейный отклик металлических крепежных элементов и окружающей древесины с помощью трехмерного анализа методом конечных элементов.Все еще требуя некоторой эмпирической корректировки параметров, такие сложные модели обычно подразумевают значительное ухудшение вычислительных усилий, которое может стать неустойчивым для целей, отличных от целей передовых исследований.

Как уже отмечалось в разделе 3.1, поведение деревянных соединений зависит от нескольких факторов, некоторые из которых трудно предсказать. Это затрудняет разработку аналитической модели, способной воспроизвести поведение соединения с древесиной.Как бы трудно это ни было, найти подходящую модель для гистерезисного поведения соединений важно для изучения динамического отклика деревянной конструкции, по крайней мере, когда необходимо выполнить нелинейный анализ.

Коммерческие пакеты для структурного анализа обычно позволяют выбирать между различными механическими моделями для реализации поведения нелинейных связей. Например, сводная гистерезисная модель, предоставляемая широко используемым SAP2000 для нелинейных связей (NLLINK), изображена на рисунке 10.Чтобы принять модель, подобную этой, необходимо должным образом назначить набор параметров для воспроизведения всех типичных явлений, экспериментально обнаруженных в соединениях древесины, таких как жесткость и снижение прочности, а также эффекты защемления.

Рисунок 10.

Мультилинейная модель пластикового шарнира для нелинейных связей (NLLINK) в SAP2000.

крепежных деталей из дерева (дюбели, штифты, зажимы, ключи и клинья)

дюбели являются важными крепежными приспособлениями. Они превращаются в деревянные штифты разного диаметра от 3/16 "до 1". Они сделаны из разных пород дерева, из которых чаще всего используется белая береза. В кабельной сети чаще всего используется дюбель 1/4 ". Их можно купить в пачках (500 в пачке) и длиной 36".

Дюбельные штифты могут быть изготовлены путем пропуска небольшого куска дерева через отверстие в «штифте». Дюбель может быть изготовлен путем сверления отверстий диаметром, скажем, 1/4 ", 3/8" и 1/2 "через литой стальной лист толщиной от 1/4" до 1/2 ". ,

Рис. 148. Общие соединения и деревянные крепления.

Относительно метода и использования штифтов, шпилек, шпилек, ключей и клиньев см. Рис. 148, стр. 147.

При проектировании соединений и креплений в деревянном строительстве Ранкин дал пять принципов, которые необходимо соблюдать. Это: -

1. «Разрезать соединения и расположить крепления так, чтобы как можно меньше ослабить куски древесины, которые они соединяют».

2. «Поместить каждую примыкающую поверхность в соединение как можно ближе к перпендикулярному давлению, которое она должна передавать».

3. "Пропорционально распределить площадь каждой поверхности под давлением, которое она должна выдерживать, чтобы древесина могла быть защищена от травм при самой большой нагрузке, возникающей на практике, и точно сформировать и подогнать каждую пару таких поверхностей , чтобы равномерно распределить напряжение ».

4. «Пропорционально закрепить крепления таким образом, чтобы они имели одинаковую прочность с соединяемыми деталями».

5. «Поместить крепления в каждый кусок дерева таким образом, чтобы они имели достаточное сопротивление растягивающему соединению соединениями, которые срезают или ломают их сквозь древесину».


Смотрите также

Проектирование
БЕСПЛАТНО-
при заказе сруба!

Оставить
заявку

Каталог
ПСК АЗАМАТ