СП 299.1325800.2017 «Конструкции деревянные с узлами на винтах. Правила проектир»

6.1Требования к винтам и шурупам

Некоторые типы винтов приведены на рисунке 1.

• а - винт с полной резьбой и круглой головкой; б - винт с полной резьбой и потайной головкой; в - винт с полной резьбой и тарельчатой головкой; г - саморез с неполной резьбой (гладкой частью) и потайной головкой; д - саморез с полной резьбой и потайной головкой; е -винт с неполной резьбой (гладкой частью) и потайной головкой

Рисунок 1 - Схемы некоторых типов винтов

При изгибе винтов под углом 45 о в них не должно возникать трещин.

Таблица 1 Нормативные сопротивления материала винтов при их растяжении

Таблица 2 Нормативные значения крутящего момента Mtn материала винтов при его ввинчивании

• Таблица 3 Нормативные значения изгибающего момента Myn пластической деформации

СП 299.1325800.2017

Используемые в узловых соединениях элементов ДК винты должны удовлетворять основным параметрам, приведенным в таблице 4.

Предельные отклонения по геометрическим параметрам винтов не должны превышать допуски, установленные в стандартах на их изготовление.

Таблица 4 - Основные параметры винтов

В миллиметрах

6.2Требования к материалам элементов узловых соединений

7.1Соединения с винтами, работающими на осевое растяжение

где T в α - расчетная несущая способность винта при выдергивании из древесины ДКШ под углом α к направлению волокон, Н;

T см α - расчетная несущая способность винта при смятии древесины ДКШ под углом α к направлению волокон под головками винтов, Н. T см α определяют в том случае, если в соединении использованы винты с неполной резьбой, т. е. где усилие растяжения винта передается на соединяемый элемент через площадки смятия под головками винтов;

T р.в - расчетная несущая способность узлового винта при растяжении, Н.

Т

где R cр α - расчетное сопротивление выдергиванию винта под углом α к направлению волокон на единицу поверхности контакта нарезной части винта с древесиной LVL, CLT, образованной по наружному диаметру, Н/мм² ; d - наружный диаметр резьбы, мм; l рас - расчетная длина винта, равная длине нарезной его части, завинченной в соединяемый элемент, уменьшенная на 1,8 d , мм;

• α - угол наклона продольной оси винта по отношению к направлению волокон древесины, град;
• md - коэффициент, учитывающий изменение расчетного сопротивления R cр α выдергиванию винта из древесины под углом α к направлению волокон в зависимости от диаметра d винта, вычисляемый по формуле

ml - коэффициент, учитывающий изменение расчетного сопротивления R cр α выдергиванию винта из древесины (для LVL - вдоль и поперек волокон, CLT поперек волокон) под углом α к направлению волокон в зависимости от расчетной длины l рас винта в узловом соединении, следует вычислять по формуле

Примечание - В случае использования в узловых соединениях винтов, параметры которых не удовлетворяют требованиям таблиц 1-4, расчетную несущую способность T в α следует определять экспериментальным путем в соответствии с требованиями ГОСТ 33082.

Расчетное сопротивление R cр α выдергиванию винта под углом α к направлению волокон на единицу поверхности контакта нарезной части винта с древесиной LVL, CLT, образованной по наружному диаметру, в узловом соединении вычисляют по формуле

где R ср90 - расчетное сопротивление выдергиванию винта под углом α = 90 о к направлению волокон на единицу поверхности контакта нарезной части винта с древесиной ДКШ, ДПК в узловом соединении с винтами 3 ≤ d ≤ 20 мм, Н/мм² .

Расчетное сопротивление R ср90 выдергиванию винта из древесины ДКШ, ДПК под углом α = 90 о к направлению волокон на единицу поверхности контакта нарезной части винта с древесиной ДКШ, ДПК, образованной по наружному диаметру, в узловом соединении с винтами вычисляют по формуле

• где * ср90 R = 2,8 Н/мм² - расчетное сопротивление выдергиванию винта из древесины плотностью ρ н = 500 кг/м³ под углом α = 90 о к направлению волокон на единицу поверхности контакта нарезной части винта с древесиной ДКШ, ДПК, образованной по наружному диаметру в соединении с винтами, для ДКШ -* ср90 R = 2,9 Н/мм² ; а для ДПК с плотностью ламелей ρ н = 500 кг/м³ * R =2,8 Н/мм² ;

m ρ - коэффициент, учитывающий изменение расчетного сопротивления * ср90 R выдергиванию из древесины поперек волокон (для ДКШ - вдоль и поперек волокон, для ДПК - поперек волокон) от нормативного значения плотности ρ н древесины в узловом соединении, который следует вычислять по формуле

где ρ н - нормативное значение плотности древесины, кг/м³ , в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.1 и СП 64.13330; m в, m Т, m Д, m Н и m а - коэффициенты условия работы в соответствии с требованиями раздела 5 СП 64.1330.2011.

где R cм α - расчетное сопротивление смятию древесины ДКШ, ДПК под углом α к направлению волокон, Н/мм² , в соответствии с требованиями раздела 5 СП 64.13330.2011;

F см - расчетная площадь смятия древесины под головкой винта, вычисляемая по формуле

где dh - диаметр головки винта или наружный диаметр шайбы, мм; ds - диаметр гладкой части стержня или внутренний диаметр шайбы, мм.

где N р - расчетное значение осевого растягивающего усилия, действующего на винты в узловом соединении.

где R р α - расчетное сопротивление растяжению древесины под углом α , Н/мм² , вычисляемое по формуле

к волокнам (см. рисунок

F рас - расчетная площадь растяжения древесины под углом α 2), мм² , на уровне обрыва винтов, вычисляют по формуле F рас = b р ·l р, где l р = ( n 1 + 1) · S 1 (см. рисунок 2); b р =( m + 1) · S 2 (см. рисунок 2); b р

• расчетная ширина поперечного сечения элемента в зоне установки винтов, мм;

S 1 - шаг винтов вдоль волокон древесины, мм;

S 2 - шаг винтов поперек волокон древесины, мм; n 1 - число винтов в одном ряду; m - число рядов винтов поперек волокон. а - с винтами под углом 90 о к волокнам; б - с винтами под углом α к волокнам

Рисунок 2 - Схемы узловых соединений с винтами, работающими на осевое растяжение

7.2Соединения с винтами, работающими на осевое сжатие

где α c N - расчетное осевое сжимающее усилие, действующее на винты в узловом соединении, расположенные под углом 45 о ≤ α ≤ 90 о к волокнам древесины, Н; T см1 α - расчетная несущая способность узлового соединения от смятия древесины над опорной пластиной, Н;

T в.с α - расчетная несущая способность винта при вдавливании его в древесину под углом α к направлению волокон, Н;

T в λ - расчетная несущая способность винта, вычисленная из условия его устойчивости, заанкеренного в массиве древесины, Н;

T см2 α - расчетная несущая способность узлового соединения от смятия массива древесины на уровне обрыва винтов, Н;

• n - число винтов в соединении.

F

• длина опорной пластины; b - ширина поперечного сечения усиливаемого элемента. рас1 - расчетная площадь смятия древесины, мм² , над опорной пластиной, принимаемая как F рас1 = b · l (см. рисунок 2), где l

где φ - коэффициент устойчивости при центральном сжатии винта, ввинченного в массив древесины;

T в1 - расчетная несущая способность винта по прочности на сжатие, Н. Коэффициент устойчивости φ следует вычислять по формуле

где δ - коэффициент, вычисляемый по формуле

λ - условная гибкость, вычисляемая по формуле

где , 4 π 2 1 1 y в R d Т · · = d 1 и Ry - внутренний диаметр резьбы и расчетное сопротивление материала винта по пределу текучести;

T в1, у - расчетная несущая способность винта при сжатии с учетом его защемления в массиве древесины, вычисляемая по формуле

где β - коэффициент, вычисляемый по формуле

• E - модуль упругости материала винта, который для стали принимают равным 210 000 Н/мм² ;
• Iн - момент инерции сечения винта, мм 4 , вычисляемый по формуле

d - наружный диаметр резьбы винта, мм; ρ н - нормативное значение плотности древесины, кг/м³ ; d 1 - внутренний диаметр резьбы винта, мм.

где R см α - расчетное сопротивление смятию древесины под углом α , Н/мм² , определяемое по формуле (2) CП 64.13330.2011;

F рас2 - расчетная площадь смятия древесины (рисунок 3), мм² , принимаемая равной:

• для крайней опоры F рас2 = b · l cм1, где l cм1 = l рас + ( n 1 -1) ·S 1 + min ( l 1 ; S 3);
• промежуточной опоры F рас2 = b · l cм2, где l cм2 = 2 l рас + ( n 1 -1) ·S 1 (рисунок 3).

Здесь l рас - расчетная длина винта в соответствии с требованиями 6.1.3; b - ширина поперечного сечения усиливаемого элемента, мм;

S 1 и S 3 - шаг винтов вдоль волокон древесины и расстояние от кромки (торца) элемента до оси винта, мм; n 1 - число винтов в одном ряду.

7.3Соединения с винтами, работающими на сдвиг

а и с - толщины соединяемых элементов; а

1 - длина ввинченной части в элемент а) - симметричное; б) - несимметричное

Рисунок 4 - Схема соединения на винтах

• а) на коэффициент k α (таблица 21 СП 64.13330.2011) при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде;
• б) величину α k при расчете винта на изгиб; угол α следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.

1 и 2 - деревянные элементы; 3 - винт; а и с - толщины соединяемых элементов; а 1 длина ввинченной части в элемент

Рисунок 5 - Схема соединения элементов под углом α к волокнам древесины с использованием винтов

Соединения со стальными пластинами, в которых в качестве связей использованы винты, следует рассчитывать в соответствии с требованиями 7.3.3-7.3.5. Стальные накладки следует проверять на растяжение по ослабленному сечению и на смятие под подголовником или стержнем винта в соответствии с указаниями СП 16.13330.

1 - деревянный элемент; 2 - стальная накладка; 3 - винт; а 1 - длина ввинченной части в элемент; t - толщина стальной пластины

Рисунок 6 - Схема винтового соединения со стальными накладками

7.4Соединения с винтами, работающими на совместное восприятие осевого и сдвигающего усилий

Соединения с винтами, работающими на совместное восприятие осевого и сдвигающего усилий, должны удовлетворять следующему условию:

где T - расчетная несущая способность соединения по восприятию осевого усилия (растяжения, сжатия), Н, вычисляемая согласно требованиям 7.1 или 7.2;

N р - расчетное значение осевого усилия, Н, действующего в узле, вычисляемое на основании сочетания воздействий в соответствии с требованиями СП 20.13330; Tv - расчетная несущая способность соединения по восприятию сдвигающего усилия, Н, вычисляемая в соответствии с требованиями 7.3;

Nv - расчетное значение сдвигающего усилия, Н, действующего в узле, вычисляемое на основании сочетания воздействий в соответствии с требованиями СП 20.13330.