СОЕДИНЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
CONNECTION OF WOODEN ELEMENTS OF CONSTRUCTION STRUCTURES

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для соединения элементов деревянных и деревометаллических конструкций.
Известно соединение элементов деревянных конструкций на стальных цилиндрических нагелях, которые вставляются в предварительно просверленные отверстия (п.п.5.13-5.19 СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» / Госстрой России - М.: ГУП ЦПП, 2003, - с.17-19).
Недостатком этого известного соединения является необходимость сверления отверстий под нагели в соединительных элементах, что существенно увеличивает трудоемкость его изготовления. Кроме того, в таких соединениях от 25% до 100% нагелей необходимо заменить на стяжные нагельные болты, что также увеличивает трудоемкость изготовления и материалоемкость соединений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является соединение деревянных элементов конструкций, включающее нагели крестообразного сечения с прямыми ребрами, забиваемые в древесину огнестрельным способом с помощью строительных пороховых инструментов (Дмитриев П.А., Шведов В.М. Соединение элементов деревянных конструкций на нагелях, забиваемых огнестрельным способом // Бюллетень технической информации, техническое управление капитального строительства ОВС СНГ. 1992, №4, с.7-11).
Известное соединение исключает необходимость сверления отверстий под нагели, однако его несущая способность существенно зависит от ориентации ребер по отношению к волокнам древесины и снижается при длительном действии динамических нагрузок вследствие появляющихся в соединении неплотностей (деформаций).
Техническим результатом, полученным от использования изобретения, является повышение несущей способности и жесткости соединения, а также снижение трудоемкости его изготовления.
Задача решается за счет того, что соединение деревянных элементов строительных конструкций состоит из соединяемых элементов, нагелей диаметром от 8 до 22 мм крестообразного сечения с ребрами с заостренными концами и деревянных или металлических накладок, при этом нагели крестообразного сечения имеют винтообразную форму.
Кроме этого, металлические накладки при их толщине от 1,8 до 4,0 мм снабжены просечками крестообразной формы по размеру поперечного сечения нагеля в местах установки нагелей, а нагели крестообразного поперечного сечения на тупом конце имеют шляпку.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 показано соединение деревянных элементов вдоль волокон при помощи деревянных накладок; на фиг.2 - вид 1-1 с фиг.1; на фиг.3 - нагель крестообразного сечения с ребрами винтообразной формы для деревянных накладок; на фиг.4 - сечение 2-2 с фиг.3, 7; на фиг.5 - соединение деревянных элементов вдоль волокон при помощи металлических накладок; на фиг.6 - вид 3-3 с. фиг.5; на фиг.7 - нагель крестообразного сечения с ребрами винтообразной формы со шляпкой для металлических накладок; на фиг.8 - сечение 4-4 с фиг.7.
Соединение деревянных элементов строительной конструкции включает соединяемые элементы 1, нагели диаметром от 8 до 22 мм крестообразного сечения с ребрами и заостренными концами 2 при применении деревянных накладок 3 или нагели 5 крестообразного сечения с ребрами и заостренными концами со шляпкой при применении металлических накладок 4 толщиной до 4 мм, монтажные гвозди 6. Нагели крестообразного сечения имеют винтообразную форму ребер, что обеспечивает надежность соединения и исключает необходимость постановки стяжных нагельных болтов.
Соединение деревянных элементов строительных конструкций с деревянными накладками собирают следующим образом:
- на соединяемые деревянные элементы 1 устанавливают деревянные накладки 3, фиксируя их положение, например, монтажными гвоздями 6;
- при помощи механизированного строительного инструмента (порохового, пневматического, электрического) нагель 2 забивают в соединяемые элементы конструкции 1.
За счет винтообразной формы нагелей деревянные накладки фиксируются в проектном положении без какой-либо дополнительной установки стяжных нагельных болтов.
Соединение деревянных элементов строительных конструкций с металлическими накладками собирают в следующем порядке:
- на соединяемые деревянные элементы 1 конструкции устанавливают металлические накладки 4, фиксируя их положение монтажными гвоздями 6;
- при помощи механизированного строительного инструмента, используя нагель 5 крестообразного сечения с ребрами винтообразной формы со шляпкой, соединяют элементы 1 и 4, при этом шляпка нагеля плотно прижимает металлическую накладку 4 к деревянному элементу 1.
Размеры диаметров от 8 до 22 мм приняты из условия конструирования узловых соединений деревянных элементов строительных конструкций, а также мощности применяемого порохового, пневматического и электрического инструмента.
При диаметре нагеля меньше 8 мм теряется целесообразность винтовой формы, так как в качестве нагелей диаметром от 2 до 6 мм используются гвозди, которые не требуют предварительного высверливания отверстий. При диаметре нагеля больше 22 мм нарушается принцип дробности, благодаря которому реализуется требование вязкости в соединениях (Слицкоухов Ю.В., Буданов В.Д. и др. Конструкции из дерева и пластмасс: Учебник для вузов. - 5-е изд. - М.: Стойиздат, 1986, с.137-140).
За счет того что ребра нагеля имеют винтообразную форму и расположены под углом к его продольной оси, при забивке нагель завинчивается в древесину. Поскольку ребра нагеля располагаются в нагельном гнезде под углом 0-90° по отношению к волокнам древесины, его несущая способность по смятию нагельного гнезда не зависит от угла сопряжения элементов соединения. При этом сопротивление нагеля выдергиванию из древесины увеличивается и плотность соединения обеспечивается автоматически.
При пробивке нагелем крестообразной формы металлической накладки 4 толщиной до 1,8 мм в ней образуется четырехлепестковый «вулканчик», который благодаря предварительно установленным монтажным гвоздям 6 вдавливается в массив древесины соединяемых элементов 1. При толщине накладок 4 более 1,8 мм в них целесообразно выполнить просечки крестообразной формы по размеру нагеля 5 для более плотного сопряжения накладок 4 и деревянных соединяемых элементов 1, так как образующийся «вулканчик» вырывает монтажные гвозди 6 и приподнимает накладку 4 над плоскостью соединяемых элементов 1, нарушая плотность соединения, что подтверждено результатами экспериментальных исследований. При использовании металлических накладок 4 толщиной более 4 мм с просечками крестообразной формы массив толстого металла препятствует завинчиванию нагелей 5 в древесину соединяемых элементов 1, из-за чего происходит заклинивание нагеля 5 в накладке 4, что также выявлено при проведении опытных забивок при помощи порохового монтажного пистолета ПЦ 84 и электроперфоратора.
Предлагаемое соединение элементов строительных конструкций при помощи нагелей диметром от 8 до 22 мм крестообразного сечения с ребрами винтообразной формы позволяет увеличить несущую способность и сократить трудоемкость изготовления соединений деревянных элементов, в том числе при длительных динамических нагрузках, при этом увеличивается сопротивление нагелей выдергиванию.