Дюбельные и нагельные соединения в строительстве

 

Дюбели — это крепежные элементы из твердо­го дерева или из металла, которые применя­ются вместе с болтами для соединения гладко- стыкуемых деревянных элементов (рис. «Соединение деревянных поверхностей с помощью дюбелей и болтов»). Их располагают таким образом, чтобы они рав­номерно действовали на поверхности соединя­емых элементов. При этом передача усилий осу­ществляется только через дюбели, тогда как болты обеспечивают зажимающее действие в соединении, чтобы дюбели не могли опроки­нуться. Рейки из плоской или профильной ста­ли присоединяются к деревянным элементам также с помощью дюбелей. Для этого применяют односторонние дюбели или плоские стальные дюбели. Дюбели бывают различных форм и видов.

 

 

При устройстве дюбельных соединений с запрессованными дюбелями сначала в соединяемых элементах высверливаются отверстия для болтов. После этого де­ревянные элементы снова разделяются, и вырезается, если необходимо, паз для основной пластины. В зависимости от технологии строительства дюбель полнос­тью или частично загоняется в паз одного из соединяемых элементов с помощью киянки. Для окончательного зажима точно выверенного по оси соединения при­меняют особые зажимные болты с большой шайбой. Соединения с многими или с большими запрессованными дюбелями зажимаются с помощью гидравлическо­го пресса. При соединениях с большим числом дюбелей, как это бывает при уст­ройстве угловых соединений в рамах из клееных дощатых элементов, более пред­почтительно использовать круглые вставные дюбели, так как при запрессован­ных дюбелях давление запрессовки может оказаться слишком большим (рис. «Дюбельное соединение в углу рамы»).

Каждому дюбелю, как правило, должен соответствовать один болт с гайкой, диаметр которого зависит от величины дюбеля (табл. «Минимальные размеры в дюбельных соединениях»). Величина подкладочной шайбы такая же, как и при болтовых соединениях. В зависимости от величины действующей на соединение силы могут применяться большие или меньшие дюбели. Самыми употребительными являются диаметры от 50 до 165 мм. На чертежах величина дюбе­лей обозначается символами (табл. «Чертежные символы для дюбелей особого вида»).

 

 

При расстановке дюбелей следует придерживаться определенных расстояний дюбелей между собой и от краев деревянных элементов. Эти минимальные расстояния соглас­но DIN 1052 зависят от вида дюбеля и от его диаметра (см. табл. «Минимальные размеры в дюбельных соединениях»).

Болты с гайками дюбельных соедине­ний проводятся почти всегда через центр дюбеля. Только при прямоугольных и плос­ких стальных дюбелях они лежат вне плос­кости дюбеля. При затяжке гаек на болтах подкладочные шайбы долж­ны врезаться примерно на 1 мм в древеси­ну. При дюбельных соединениях гайки на болтах через несколько месяцев после уста­новки должны подтягиваться повторно, для того чтобы их затягивающее действие оста­лось и после усадки древесины. Говорят, о соединении с постоянной передачей усилия.

 

Нагельные соединения

 

Несущие нагельные (гвоздевые) соединения имеют задачей передавать усилия рас­тяжения и сжатия. С помощью нагельных соединений могут скрепляться несущие детали, например, для свободно опертых ферм, а также конструкций из досок и брусьев. Нагельные соединения могут выполняться односрезными, двухсрезными и многосрезными. При этом величина гвоздей должна соответствовать толщине пи­ломатериалов и глубине забивки. Кроме того, при расположении гвоздей должны выдерживаться определенные расстояния между ними. В несущих нагельных со­единениях отверстия метут высверливаться зара­нее. Высверленное отверстие при этом должно быть немного меньшего диаметра, чем диаметр гвоздя. Так как при этом дерево не так сильно растрески­вается, гвозди таким способом можно размещать ближе друг к другу. Кроме того, несущая способ­ность гвоздевого соединения повысится, а толщи­на древесины может быть уменьшена.

 

Односрезные нагельные соединения

 

Односрезные нагельные соединения применяются, когда сжатые и растя­нутые стержни из досок или брусьев должны присоединяться к брусьям (рис. «Односрезное нагельное соединение»). При этом гвозди проходят только через один соедини­тельный шов. Они нагружены там перпендику­лярно шахте отверстия и метут изогнуться при слишком большом усилии. Так как в соедини­тельном шве в теле гвоздя возникают также усилия среза, то эту плоскость сечения называ­ют плоскостью среза. В случае парного присое­динения дощатых стержней на плоскостях ос­новного бруса имеют место два односрезных нагельных соединения друг напротив друга.

 

 

Двухсрезные нагельные соединения

 

При двухсрезных нагельных соединениях гвозди проходят через три соеди­няемых деревянных элемента (рис. «двухсрезное нагельное соединение»). Гвозди имею по две плоскости среза, так как они в обоих соединительных швах нагружены одина­ково направленной силой. Поэтому несущая спо­собность двухсрезно-нагруженного гвоздя в два раза больше, чем у односрезного. Для того чтобы двухсрезные нагельные соединения не могли ра­зойтись, половину гвоздей забивают с одной сто­роны, а другую половину — с другой. Двухсрез­ные нагельные соединения в основном применяют, если свободно опертые фермы целиком или преимущественно состоят из досок или брусьев.

 

Минимальные толщины деревянных элементов и минимальная глубина забивки гвоздей

 

Так как тонкие деревянные элементы при забивании гвоздей легко раскалыва­ются, то доски для несущих стержней, поясов и планок должны быть толщи­ной не менее 24 мм. При применении гвоздей начиная с размера 42/110 следует использовать еще большие минимальные толщины a (рис. «Минимальная толщина и глубина забивки»). Они зависят от диаметра гвоздя. При нагельных соединениях с предварительно просверленными отверстиями минимальные толщины древесины метут быть меньше, чем при простом забивании гвоздей, так как опасность растрескивания при этом меньше.

Удаление острия гвоздя от наиболее близко лежащей плоскости среза называют глубинной забивкой s (см. рис. «Минимальная толщина и глубина забивки»). Она зави­сит от диаметра гвоздя d_n и имеет различную величину при односрезных и двухсрезных гвоз­девых соединениях. Односрезно-нагруженные гвозди должны иметь глубину забивки не ме­нее 12d_n. Однако для определенных специаль­ных гвоздей из-за большей удерживающей силы вследствие особой профилировки доста­точной является глубина забивки 8d_n. При двухсрезных соединениях также достаточной является глубина забивки 8d_n. При меньшей глубине забивки несущая способность гвоздей уменьшается. Если гвозди имеют глубину за­бивки менее половины требуемой, то их нельзя принимать в расчет на передачу усилий.

 

Минимальные расстояния между гвоздями

 

Крепления опалубок, реек и кобылок, а также стропил, обрешетки и т.п. допустимы с примене­нием менее четырех гвоздей. Однако в общем случае для каждого шва или многосрезного гвоз­девого соединения, предназначенного для пере­дачи усилий, требуется не менее четырех гвоздей.

Равномерное расположение этих гвоздей на плоскости соединения производится с помо­щью гвоздевых рисок (рис. «Минимальные расстояния между гвоздями при односрезном соединении»). Для того, чтобы два расположенных друг за другом гвоздя не сидели на одном и том же волокне, их смещают относительно точки пересечения взаимно перпендикулярных гвоздевых рисок на толщину гвоздя в обоих направлениях. Кро­ме того, необходимо соблюдать минимальные расстояния. Они зависят от того, проходит ли направление силы параллельно или поперек волокон. Далее необходимо следить за тем, бу­дут ли концы стержней или края древесины нагружены действующей в соединении силой или не будут. Так как при нагруженных кон­цах стержней или краях возникает опасность растрескивания, то необходимо выдерживать большие расстояния от краев до гвоздей.

При односрезном гвоздевом соединении вертикального или диагонально­го растянутого стержня гвоздями диаметром d_n < 4,2 мм действительны минимальные расстояния, приведенные на рис. «Минимальные расстояния между гвоздями при односрезном соединении». При применении гвоздей диаметром d_n > 4,2 мм эти расстояния следует несколько увеличить. Если отверстия для гвоздей высверливаются пред­варительно, то в большинстве случаев требуются меньшие расстояния.

При двухсрезных гвоздевых соединениях гвозди распола­гаются уступами. Между рисками односрезного гвоздевого соединения про­водятся дополнительные риски с минимальным расстоянием 10d_n (рис. «Минимальные расстояния между гвоздями при двухсрезном соединении»).

 

Гвоздевые соединения

 

При устройстве гвоздевых соединений гвозди должны забиваться в древесину вертикально. При этом шляпка гвоздя должна только слегка вдавливаться в дерево, чтобы волокна древесины в месте стыка не повредились. По этой же причине выступающие концы гвоздей могут загибаться только особым обра­зом. Это должно происходить только перпендикулярно волокнам. Для нанесе­ния расположения гвоздей применяют, как правило, соответствующим образом просверленные шаблоны из тонкой фанеры или жести. В случае фанерных шаб­лонов дырки делаются такого диаметра, чтобы через них могли проходить шляпки гвоздей. В случае шаблонов из жести места расположе­ния гвоздей размечаются кисточкой и краской.

 

Гвоздевые соединения со стальными накладками

 

Гвоздевые соединения со стальными наклад­ками можно подразделить на три вида, а именно соединения с врезанными или сна­ружи лежащими накладками толщиной не менее 2 мм и соединения с врезанными на­кладками толщиной менее 2 мм.

 

 

Снаружи лежащие накладки, как правило, имеют заранее просверленные отвер­стия (рис. «Соединение с помощью дырчатой стальной пластины-накладки»). Они накладываются поверх со­единения брусьев или досок в торец и прибива­ются соответствующим количеством проволоч­ных или специальных гвоздей. При врезных накладках толщиной не менее 2 мм отверстия для гвоздей должны просверли­ваться одновременно в деревянных элементах и в накладках. При этом диаметр отверстий дол­жен соответствовать диаметру гвоздя. Врезные накладки толщиной менее 2 мм, которых в месте стыка может быть не­сколько, могут пробиваться гвоздями без пред­варительного просверливания (рис. «Гвоздевые соединения с врезными стальными накладками Грейм»). Та­кие соединения могут устраиваться только с по­мощью специально разработанных шлицевых ин­струментов.

 

Соединения с помощью гвоздевых фасонок

 

Гвоздевые фасонки применяются для рацио­нального изготовления деревянных фахверко­вых ферм из однорядных сечений древесины (рис. «Соединение с помощью гвоздевой фасонки»). Для этого обрезаются по длине де­ревянные стержни одинаковой толщины, про­питываются и подгоняются точно друг к другу.

Влажность древесины при этом не должна пре­восходить 20%, а разница по толщине не долж­на быть больше 1 мм. Кроме того, стержни не должны иметь никаких срезов и кантов.

 

 

Гвоздевые фасонки необходимо располо­жить с обоих сторон симметрично и с помо­щью подходящего пресса так вдавить в древе­сину, чтобы гвозди сидели в древесине на всю длину. Забивка гвоздевых фасонок с помощью молотка или тому подобного недопустима.

Скрепление с помощью гвоздевых фасонок создает в узловых точках прочное на сжатие, растяжение и сдвиг соединение или стыки без ослабления несущего сечения древесины. Для передачи усилий глав­ное значение имеет рабочая площадь соединения гвоздевой фасонки (рис. «Рабочая площадь соединения у гвоздевой фасонки»). Она соответствует площади соприкосновения гвоздевой фасонки с деревом, за исключением краевой полоски с шириной минимум 10 мм.

Фермы с соединением стержней фасонками индустриально изготавлива­ются только лицензированными предприятиями, поставляются в готовом виде на стройплощадку и там монтируются.