Расчеты деревянных элементов беседки, крыльца, навеса: стропила, опорные балки, опоры, подкосы

Вот тут я опять вспомню про силу трения. Железка - она со временем не усыхает, поэтому прижим саморезом сохраняется. То есть треть суммарной силы прижима можно плюсовать.
Вдобавок, если брать саморезы не с пресс-шайбой, а с конической головой - саморез будет склонен самоцентрироваться при закручивании, причем напряжения, возникающие в дереве от неидеальности первоначального центрирования, ничем не будут отличаться от анкерного крепежа, будет только несколько в большей пропорции расти вырывная сила, действующая на саморез (но она же будет увеличивать силу трения).

 

Видите ли. ..
В этой теме, как-то не принято обсуждать построения "на пальцах" по принципу ППП (палец-пол-потолок).
Если можете выдвинуть обоснованные предположения, и посчитать результат по действующим нормам - милости просим. Или вынести на обсуждение содержательную статью или диссертацию с экспериментальной частью, тоже неплохо. Если нет - лучше обсуждать свои идеи, скажем, в "Технической флудилке" https://www.forumhouse.ru/threads/523988/

Что касается саморезов с конической (видимо, потайной) головкой. Представим такую картину:

Что с ним происходит при "центрировании"; почему у некоторых (обычных, закаленных) в процессе "центрирования" отрывает головку; что потом происходит, при смещении пластины под нагрузкой?

Мне тут как-то попадалась история, про леса, собранные на саморезы. По утверждению автора, при их разборке через 2 месяца, примерно у половины не было головок.

P. S. Для сравнения:

 

Картинка для сравнения некорректная. Второй саморез исходно вкручен по центру.
Что до отрывания голов - если усилие на шуруповерте ограничено правильно, как она может оторваться?
Во время закручивания - не может. Может во время эксплуатации, если дать нагрузку на вырывание. Да, конструкционный выдержит больше за счет большей толщины, но мы же вроде против таких нагрузок?

 

Возьмем саморез диаметром меньше перфорированного отверстия, с потайной головкой. Будучи закручен не по центру, он упирается головкой в пластину, только когда почти полностью вошёл в дерево.
Дальше у нас, я думаю, 3 пути:
- остановиться по ограничителю момента, оставив зазор между головкой и пластиной и прижав саморезом край отверстия, практически в одной точке. Примерно в том положении, как на картинке.
- продолжать закручивание, и если саморез не закален, он должен сильно деформироваться в своей верхней части.
- а если закален, то и головка может отлететь.
В процессе, также можно смять край перфорированного отверстия.

Анкерный, сложно закрутить не по центру. Диаметр перфорированного отверстия 5 мм, диаметр утолщения под шляпкой - 4.9 мм, внешний диаметр резьбы 4.85 мм. Это - конкретный пример Simpson CSA 5х40.
Он сместится к центру отверстия, еще при заходе острия в древесину, когда мы прилагаем некоторое усилие, удерживая его в вертикальном положении. Максимум, с отклонением от центра (5-4.85)/2=0.075 мм.

 

У меня сиденье качелей из дюймовки было собрано на желтые саморезы, после зимы, порвало больше половины саморезов. Не знаю, может партия такая попалась.

 

Анкерные гвозди и саморезы, нелинейное продолжение

Продолжаем тему https://www.forumhouse.ru/posts/33081068/ Я там упоминал, что в нормативной документации смещение нагелей под нагрузкой дано в заведомо упрощенном виде: смещение нагеля под предельно допустимой нагрузкой 2 мм, зависимость нагрузка-смещение линейна.
Вот, например, цитата из книги "Расчет строительных конструкций по предельным состояниям",

Экспериментальных данных по реальному поведению податливых сопряжений немного, особенно по их поведению под длительной нагрузкой. Действительно: подготовить по несколько образцов на каждое сочетание параметров, увешать их прецизионными датчиками, нагрузить и оставить на год (желательно при постоянной равновесной влажности) - занятие не для слабонервных.
Мне нравится такая таблица из работ проф. Ю. М. Иванова, видного специалиста своего времени:

Под постоянной нагрузкой продолжительностью в 1 год, при нагрузке, равной допускаемой, смещение гвоздевого соединения составило 0.752 мм.
Приняв, как и раньше, допустимую нагрузку на соединение 40 кг, можем по этим данным построить приближенные зависимости нагрузка-смещение и смещение-нагрузка. Типа таких:

Я возьму ту же самую расстановку нагелей, как и в предыдущем случае, и посчитаю нагрузки и смещения, но теперь уже для нелинейной модели.
Что получим:
Точно так же, нагели вступают в работу по очереди, когда очередной нагель упрется в край отверстия.

Зависимость нагрузки на отдельный нагель, от суммарной нагрузки на пластину.

На самый нагруженный нагель, первым вступивший в работу, предельно допустимая нагрузка достигается при суммарной нагрузке всего около 112 кг. Вместо 200 кг для "идеальных" нагелей
Деформация соединения, тоже заметно вырастет
.

У нас были нагели диаметром 3.5 мм, в отверстиях 5 мм. Можем попробовать увеличить диаметры нагелей до 4 мм и 4.5 мм, сохранив подобие первоначальной расстановки.
Для 4 мм, допустимая нагрузка (по самому нагруженному нагелю) увеличится примерно до 131 кг

Для 4.5 мм - примерно до 172 кг


В общем, для себя я сделал такой вывод:
если уж жаба душит покупать анкерные саморезы или гвозди, то:
- брать гвозди/саморезы с плоской снизу головкой;
- брать диаметр нагелей, как можно ближе к диаметру отверстий;
- закладывать коеффициент совместной работы нагелей 0.5-0.7 (или даже меньше), в зависимости от соотношения диаметров. То есть, увеличивать число нагелей в 1.5-2 раза, относительно расчетного.