Строительство любого дома не обходится без использования нагельных соединений. Нагельное соединение это такая разновидность соединений, когда цилиндрический элемент (нагель) плотно устанавливается в заранее подготовленное отверстие в деталях, работающих на сдвиг. В таких соединениях, нагель берет на себя нагрузку как на смятие и изгиб, так и на срез.
Другими словами, в качестве нагеля может выступать любой стержень, скрепляющий несколько элементов: шпилька, болт, винт, саморез, гвоздь и т.п.
Что же такое «работать на срез»? Срез в крепеже возникает тогда, когда на нагель действуют две разнонаправленные силы. Если две параллельные доски стянуты в одну составную балку, то там среза нет, поскольку силы, действующие на оба элемента, имеют одинаковый вектор. К примеру, если появляется нагрузка сверху, то все элементы работают на изгиб. А вот если две доски сбиты нахлестом так, чтобы удлинить балку или из досок собраны фермы, в частности — стропильные системы, то в этих случаях сила среза присутствует всегда:
Стропильная нога стремится прогнуться под различными нагрузками, а затяжка воспринимает на себя это напряжение и противостоит ему, таким образом нагель работает на срез в той плоскости, где обе детали стремятся сместиться друг относительно друга.
В строительной сфере любое соединение с креплением двух и более деталей должно обеспечивать надежность и высокую прочность, материал нагеля должен держать нагрузку как в плоскости, параллельной его оси, так и перпендикулярно ей.
На сегодняшний день, резьбовые шпильки — один из самых ходовых товаров, поскольку они очень удобны в работе: по месту определяется длина нагеля и нарезается необходимый размер. Но, не все так радужно, как может показаться на первый взгляд. Шпилька имеет два больших недостатка.
Недостаток №1 — сечение
Если проектом предусматривается болтовое соединение определенного диаметра, то используя шпильку, вы автоматически занижаете рабочее сечение нагеля.
Ниже, я приведу табличные данные внутреннего и внешнего диаметров шпильки и если взять к примеру шпильку толщиной 10 мм, автоматически совершается переход на рабочий диаметр 8,3 мм., что ниже установленной проектом величины! Прочность на изгиб такого нагеля на 25% меньше, а это существенно!
Недостаток №2 — смятие
А вот на смятие цельнорезьбовые шпильки, равно как и цельнорезьбовые болты, практически не работают. Чтобы работать на смятие, нагель должен как литой сидеть в отверстии и плотно соприкасаться всем своим телом с телом отверстия, сделанного в деталях. А на практике происходит вот что:
Фермы — это конструкции, которые подвергаются динамическим нагрузкам, они постоянно воспринимают на себя ветровые нагрузки и нагрузки от снегового покрова, при наличии которых крепёж даже очень прочно стянутых деталей будет «играть», так как резьба со временем врезается в древесину и появляется люфт.
И, чтобы шпилька нормально стала работать на смятие, она должна не вбиваться в отверстие с помощью молотка, а нарезать резьбу в древесине путем вращения, именно тогда такой нагель обеспечит правильную работу, но по-прежнему сохранится недостаток №1 — заниженное сечение.
Конечно же, можно купить шпильки завышенного диаметра, но к чему это все?
Все подобные соединения уже давно присутствуют в строительных альбомах. Именно в соединениях деревянных элементов используются токарные болты или шпильки с неполной резьбой, а также шурупы «глухари» у которых основная рабочая часть является гладкой, а резьба только на конце.
В данном случае важно, чтобы нагрузка на срез, действующая от смещения деталей, работающих на сдвиг, приходилась на безрезьбовой стержень:
На этом всё, спасибо за внимание!
