Надо ли ставить нагели при сборке сруба из бревна?

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Уважаемый. Очень заинтересовали ваши шканты. Почему вы утверждаете что шкант прочнее нагеля. Это можно как то посчитать или это ваше мнение? Я не насмехаюсь если что. Встречал информацию что раньше так делали. Но видимо из за трудоемкости этот метод не получил распространения. Сейчас с современным инструментом все проще. Хочу попробовать так шкантить наПБ. Здесь на форуме человек собирал дом на круглые шканты по вашему принципу. Хотелось бы услышать ваше мнение если можно с расчетом (для заказчика)

 

Прочность соединения - способность держать нагрузку. В нашем случае это подвижки венцов. Разрушение произойдет если шкант или нагель не выдержит. При этом он либо сломается от изгиба, либо от смятия. Сопротивление изгибу сечения круглого нагеля d2.5 w=0.1d*3=1.53см*3.
Для прямоугольного шканта 1.6*8 = 4.22 см*3 (под пазовую фрезу16мм) это почти в трираза крепче.
Предельные напряжения для сосны изгиб=75кг/см*2, сжатие поперек волокон 4-5
Коэфф безопасности для деревянных конструкций от 3 (отношение предельных напр. к допускаемым).
Допустимый изгибающий момент для круглого нагеля = 1.53*75/3= 38кг*см. Такая нагрузка вызовет смятие нагеля силой p=M/d=38/2.5=15.2кг на боковой поверхности (3d воспринимающей изгиб высоты). Напряжене смятия = p/d*d (распределение по треугольнику)=15.2/6.25=2.4. при допустимых 4-5. Этого достаточно чтобы он не смялся а сломался от изгиба.
У плоского нагеля нет проблем со смятием - площадь в разы больше.

 

Получается что черенковый нагель 25 мм гарантированно держит момент 380 грамм на метре, ну пусть килограмм, (если без 3хкратного запаса на длительность нагрузки и влажность). Может и достаточно для бруса. Для моих бревен маловато. Шканты надежнее.

 

@ylashka2716, я ошибся в десять раз. Предел изгибных напряжений 75 МПА, а это 750 гк/см2.
Все килограммы в расчете надо умножить на десять.
То-то думаю, по расчету черенок от килограмма на метре сломался.
Десять килограмм на метре для черенка, и тридцать для моего шканта.

 

А для нагеля 25х25мм?Я знаю, что там с запасом по прочности идёт и работают они идеально на бревне..Но хотелось бы знать какой именно этот запас в цифрах.

 

Вот это вы обосновали! Фиг скажешь "мы всегда так делали" вот расчет. Респект! Я вот что еще хотел уточнить. Вчера всю ночь читал тему Нагеля потом еще залез в тему Нагеля или шкант. Короче все смешалось. Для себя понял что шкант работает на сдвиг а нагель и на сдвиг и в какой то мере предотвращает кручение. Я про профилированный брус. Но вроде пишут что и шкант друг над другом предотвращает кручение. В какой то мере. В теме про нагеля было сообщение что два нагеля поперек бруса лучше держат кручение чем один посередине. Человек расчетами доказыва (л но куда то пропало то сообщение. Принцип такой Если это верно то я могу на брусе делать и шканты и нагеля. Хотелось бы для себя понять что надежнее на ПБ (в плане кручения, будет домокомплект с заводскими чашками) С приспособой могу делать нагель на 3 бруса или лучше шканты могу сделать и круглые и плоские как у вас. Фу все выдохнулОчень бы хотелось услышать ваше мнение, а если с цифрами дак вообще сказка

 

@8k84r, Вот нашел в заначке. Правда бес пояснений, но помню что от выкручивания так лучше. А шканты так же будут работать? Простите меня темного в школе букварь курилНо хочется делать как лучше а не как быстрее.

 

У квадратного нагеля 25x25 сопротивление изгибу 2.6 см3. Это в 1.7 раза больше чем у круглого d25.
Эти расчеты дают количественную оценку для сравнения вариантов.
Для определения запаса прочности, потребуется определить нагрузку на нагель. Например, бревно d30 см стремится выкрутиться в проеме в процессе усушки. От угла до шканта у проема два метра. Эта длина нужна для определения крутящего момента Mкр. Для упрощения расчета придется забыть о том что оно зажато между венцами, и кручение гасится не только нагелями, но и весом стены. Для верхних венцов допущение подходит (а нижние потому и не выкручиваются). Для того чтобы бревно не выкрутилось нагель должен выдержать его на плече 30 см. Круглый 25 может удержать 152 кг (см расчет выше). Квадратный 25x25 не сломается от 250 кг (это с 3хкр нормативным запасом на влажность и длительность). Получается он удержит скручивание до 0.3*250 = 75 кг на метр.
Осталось оценить величину Mкр.
Думаю что повиснув на метровом ломе не удастся прокрутить тридцатое бревно.
Если такое бревно попадет на верхний венец, его не спасет ни нагель ни шкант.
Вряд ли на нормальных бревнах они вообще ломаются. Фиксируют подвижки, это да. Делают жесткими проемы. До предельных нагрузок не доходит.

Хотя, есть один пример. В молодости строили дачи из лохматого бруса 150*150. Попадались кривые экземпляры. Приходилось выпрямлять их нагелями. Наваливались с ломами на брус, и сажали трамбовкой. Бывало и ломались они от такого подхода.

 

Картинка, на мой взгляд, странная. Два нагеля что вдоль, что поперек выдержат больше одного -это факт. Остается вопрос: зачем их два если держит и один?
Если будет крутиться бревно, оно приподнимется на одном краю. Нагель не препятствует раскрытию паза, и сопротивляться такой нагрузке он не сможет.
Имхо, такая схема не имеет практического смысла.

 

@8k84r, Вот спасибочки все вопросы сняли, получается лучшее враг хорошего.А то я думал лучше перестраховаться. Да лучше надо мне было учиться, мог бы сейчас директором пивзавода бытьЕще раз огромное спасибо, с цифрами не поспоришь.

 

3,41 см3

Нельзя ли обосновать хотя бы одну из этих цифр, желательно со ссылкой на СП "Деревянные конструкции" (любого года)?

В зависимости от режима нагружения, от 160 до 300 кг*см.

Чего-то Вы понакрутили
Можно прикинуть по данным из СП "Деревянные конструкции", для дубового нагеля.
- в "базовом" режиме (п. 5.1 СП 64.13330.2011: влажность 12%, режим нагружения В, нормальный уровень ответственности, срок эксплуатации 50 лет и т. д.)
- при большой толщине соединяемых сосновых брусьев, когда ограничителем выступает изгиб дубового нагеля, допустимая нагрузка 0.65d² кН, где d - диаметр нагеля в см. Итого, 4,06 кН или 414.26 кг.
- нагель передает усилие под углом 90 градусов к волокнам, поправочный коэффициент √0.7, итого 346.59 кг.
- нагель сделан не из дуба, а из сосны, с расчетным сопротивлением изгибу в 1.3 раза ниже (таблица 5 СП 64..2011). Делаем поправку в √1.3 раз, получаем округленно 304 кг.
В зависимости от режима нагружения допустимая нагрузка может быть с коэффициентом от 0.8 до 1.5 к этим 304 кг, плюс поправки на влажность, пропитку, срок эксплуатации и т. д. и т. п.

P. S. Вы упускаете из виду, что изгиб нагеля происходит не "сам по себе", в вакууме или на свежем воздухе, а в упругой "среде" из дерева, и изгиб всегда сопровождается одновременным смятием нагельного гнезда. Характер зависимости здесь другой, при «достаточной» толщине сопрягаемых элементов, общая формула допустимого усилия на один «срез» (шов сплачивания):
T=k*d^2*√(nu*nc), где
k – коэффициент, зависящий от типа нагельного соединения.
d – диаметр нагеля в см
nu– допускаемое напряжение на изгиб нагеля
nc– допускаемое напряжение на смятие древесины

 

Да, Вы правы, 4.22 для 1.6x10 перепутал.
Обоснование такое, предельные напряжения изгиба = 750кг/см2, момент сопротивления 1.54 для круглого нагеля 25, получаем предельный изгибающий момент 750*1.54= 1155 кг*см, делим на коэфф безопасности, получаем 385.(я поправил в последнем посту десятикратную ошибку с МПА. Предел брал с сайта, где в таблице были указаны цифра в МПА, а единицы кгс/см2).
Предельную нагрузку на нагель считал так: предельный момент поделил на диаметр. Предположил что изгиб воспримется распределенной по треугольнику погонной нагрузкой, на длине 3d нагеля. плечо = 1/3 = d. Отсюда для соснового нагеля цифра 385/2.5=154 кг (это с трехкратым запасом, уже писал).
Понятно обьяснил?
Название сайта с пределами www.drevesinas.ru.

 

Момент закручивания бревна Mкр.
Предположим что высыхаемое бревно диаметром 30 см, на длине 2метра закручивается на угол 5 градусов (не самое плохое).
Для того чтобы раскрутить его до первоначального состояния потребуется момент = G*Ip*y.
Ip=3.14*30303030/32=80000см4. G=10000кг/см2 (модуль сдвига сосны при кручении), y=5/360/200=0.014/200рад/см
Итого Mкр=800000*10000*0.014/200=560000кг*см=5.6тонн*метр
Теперь вопрос, может нагель остановить закручивание такого бревна?
Нужно, ли писать диссертацию на тему прочность нагеля в упругой среде?

 

Офигеть! И все это про нагель

 

Самое главное, я попытался Вам объяснить в постскриптуме. Нагель не изгибается "сам по себе", а только лишь при одновременном смятии им нагельного гнезда. Соответственно, допустимая нагрузка на нагель зависит от корня из допустимого напряжения на его изгиб.

На сайте, данные для машинных испытаний "малых чистых образцов" древесины, отобранных в соответствии с описанной ГОСТ-ом методикой, принципиально не содержащих никаких пороков древесины. Чтобы не упражняться с "коэффициентами запаса", нам дан СП 64, где указаны расчетные сопротивления, справедливые для 99% образцов определенного сорта.

Это СП 2017-го года, расчетное сопротивление в режиме "машинных испытаний" - 19.5-21 МПа. В более реалистичных режимах нагружения, типа "Постоянная нагрузка плюс кратковременная снеговая", расчетное сопротивление изгибу 13-14 МПа (примерно 130-140 кг/см2, для 2-го и 1-го сорта).
Кстати, а "3d" откуда взялось? Например, для гвоздя (тоже нагель), толщина защемленной части, при которой достигается максимальная допустимая нагрузка - 10-12d.

Конечно, интересно, что Вы построили свою теорию работы нагелей, и даже готовы писать на эту тему диссертацию. Жаль только, что она противоречит всему, написанному по теме, примерно с конца 19-го века.

Есть хороший справочник 1937 года, очень подробный, с диаграммами, таблицами, фотографиями и рисунками https://www.forumhouse.ru/posts/25292039/. Будет время - почитайте, примерно со страницы 100. Там дальше, есть еще статья Деревягина про балки на пластинчатых нагелях, там должна быть методика и для них.