Лекции по деревянным конструкциям - часть 19

соединением, а стык элементов, расположенных в разных плоскостях, без накладок, 
- несимметричным односрезным соединением. 

Расчет  болтового  соединения  производят  по  несущей  способности  в  одном 

срезе болта по изгибу и древесины соединяемых элементов по смятию. Несущая 
способность  болтовых  соединений  была  определена  теоретически,  причем  болт 
считался  балкой,  лежащей  на  упругом  основании - древесине  соединяемых 
элементов. 

Несущая  способность  одного  среза  болта  (МН)  зависит  от  размеров  (м)  его 

диаметра  d,  толщины  среднего  элемента  симметричных  и  более  толстого  или 
равного  элемента  несимметричных  соединений  с,  толщины  крайнего  элемента 
симметричных  и  более  тонкого  элемента  несимметричных  соединений  а  и  угла 
наклона  волокон  соединяемых  элементов  а  и  определяется  по  следующим 
формулам: 

по изгибу болта 







к

а

d

T

2

2

и

2

,

0

18





,но не более 



к

d

2

25

; 

   (5) 

 по смятию среднего элемента 



cdк

T

с

5



; 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6) 

по смятию крайнего и тонкого элемента 



аdк

T

а

5



; 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7) 

по смятию более толстого элемента 



cdк

T

с

5

,

3



. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8) 

Коэффициенты 



к

  учитывают  меньшую  несущую  способность  болтовых 

соединений  элементов  под  углом  в  результате  большей  податливости  древесины 
при смятии. Они зависят от размеров угла а, диаметра болта d и принимаются по 
табл. 1 для основных размеров диаметров, а для промежуточных - по интерполяции. 

Т а б л и ц а  1 

 

 

 

Расчетная несущая способность болта в одном срезе Т является наименьшей 

из  величин,  определенных  по  этим  формулам.  Несущая  способность  болтового 
соединения прямо пропорциональна количеству болтов n, количеству срезов n

ср

 и 

несущей  способности  одного  среза  болта.  Количество  болтов  в  соединении,  где 
действует усилие N, определяют по формуле 





ср

n

T

N

n

min

/



. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9) 

В симметричных стыках это количество должно быть удвоено. 
Болтовые  соединения  со  стальными  накладками  применяются  в  узлах 

конструкций.  Накладки  обычно  делаются  двусторонними  из  листовой  стали. 
Расстояние  от  осей  болтов  до  краев  накладок  должно  быть  не  менее  двух 

Коэффициенты 



к

 при диаметре d 

Угол а, град 

12 

16 

20 

25 

30  
60  
90 

0,95  
0,75  
0,70 

0,90  
0,70  
0,60 

0,90  
0,65  
0,55 

0,90  
0,60  
0,50 

диаметров  болтов  вдоль  и  полутора - поперек  усилия.  Эти  соединения  на 
изгибаемых  болтах  являются  симметричными  и  двусрезными.  Несущую 
способность одного среза болта по смятию древесины определяют по формуле (6), а 
по изгибу болта, учитывая его частичное защемление в накладках,- по формуле 



к

d

T

2

и

25



. (10) 

Соединения  с  изгибаемыми  стальными  стержнями  выполняются  с 

применением  арматурной  стали  класса A-I со  снятыми  фасками.  Они  тоже 
относятся  к  классу  нагельных  с  цилиндрическими  нагелями.  Эти  соединения 
работают  и  рассчитываются  так  же,  как  соединения  с  изгибаемыми  болтами. 
Расставляются  они  по  тем  же  правилам,  что  и  болты.  В  болтовых  соединениях  с 
целью  снижения  их  стоимости  может  быть  заменено  до 75% болтов  стержнями. 
Короткие  стержни  в  соединениях  со  стальными  накладками  вставляются  в 
несквозные  отверстия  в  древесине.  Они  работают  и  рассчитываются  как 
односрезные,  несимметричные  изгибаемые  соединения  и  называются  глухими 
нагелями. 

Подбор  сечений  болтов,  и  стержней  производят  из  условия,  чтобы  сумма 

допускаемых  расстояний  между  продольными  осями  и  до  кромок  элемента, 
зависящих  от  их  диаметра,  не  превышала  высоты  сечения  элемента.  Так, 
например,  диаметр  болтов  d  при  расстановке  в  два  продольных  ряда  в  элементе 
высотой сечения h должен быть не более 

5

,

9

/

,

3

5

,

3

3

h

d

h

d

d

d









. 

 

 

 

 
Гвоздевые  соединения.  Гвозди  (рис. 6) изготовляют  из  холоднотянутой 

проволоки в соответствии с ГОСТ 4028—63. Острие гвоздя имеет четырехгранную 
форму  и  длину,  равную  полутора  диаметрам.  Круглая  шляпка  имеет  диаметр, 
равный  двум  диаметрам  гвоздя.  Наибольшее  применение  в,  деревянных 
конструкциях находят гвозди диаметром 3, 4, 5 и 6 мм г и длиной соответственно 
80, 100, 150 и 200 мм. Гвозди забивают в цельную древесину ударами ручного или 
пневматического  молотка.  Гвоздевые  соед-инения  являются  простыми  и 
общедоступными,  но  трудо-емкими  и  применяются  главным  образом  при 
построечном изготовлении дощатых деревянных конструкций. 

Рисунок 6 - Выдергиваемые гвозди: 

а - общий вид; б - схема работы; 1 - шляпка; 2 - стержень;   3 - 

острие; 4 - соединяемые элементы; 5 - эпюра напряжений трения 

Гвоздь  при  забивке  частично  разрывает,  а  частично  раздвигает  волокна 

древесины, образуя в ней отверстие с уплотненными стенками. Благодаря этому он 
прочно зажимается в древесине и хорошо сопротивляется выдергиванию, однако 
по  этой  же  причине  в  ней  возникают  дополнительные  усилия  растяжения 
поперек  волокон.  Кроме  того,  малая  изгибная  жесткость  гвоздей  приводит  к  по-
вышенной  ползучести  гвоздевых  соединений.  Расхождению  соединений 
препятствуют стяжные болты. 

Правила  расстановки  гвоздей  в  соединениях  исключают  опасность 

преждевременного  скалывания  и  раскалывания  соединяемых  элементов,  которая 
повышается по мере уменьшения их толщины. 

Поэтому диаметр гвоздей должен быть не более 

1

/

4

 толщины элементов. 

Расстояния  между  гвоздями  диаметром  d  вдоль  волокон  соединяемых 

элементов  должны  быть  не  менее:  от  торцов—15d,  между  осями  в  элементах 
толщиной,  равной  и  большей 10d,—  15d,  между  осями  в  элементах  толщиной, 
равной  4d,  —  25d,  а  в  элементах  промежуточной  толщины  принимают  по 
интерполяции. 

Расстояния  между  гвоздями  поперек  волокон  и  до  кромок  элементов 

должны быть при прямой расстановке не менее 4d, а при расстановках шахматной и 
косыми рядами — не менее 3d. 

Соединения  с  конструктивными  гвоздями  применяются  для  крепления 

дощатых  обшивок  и  настилов.  Гвозди  в  них  не  несут  существенных  усилий  и  не 
рассчитываются. 

Соединения  с  выдергиваемыми  гвоздями  (см.  рис. 6) относятся  к  классу 

соединений  с  растянутыми  связями.  Они  применяются  для  крепления  досок 
подшивок  потолков,  щитов  перекрытий  и  опалубки.  От  действия  нагрузок  в 
этих  соединениях  возникают  растягивающие  усилия  N,  стремящиеся  выдернуть 
гвозди  из  древесины  элемента,  к  которому  прибиты  доски.  Этому  усилию 
сопротивляются  силы  трения  между  поверхностью  гвоздей  и  окружающей 
древесиной. 

Расчетное  сопротивление  выдергиванию  гвоздя,  забитого  в  сухую 

древесину  поперек  волокон,  составляет 

MПа

R

г

в

3

,

0

.



,  а  в  сырую,  учитывая 

опасность появления трещин усушки в зоне гвоздевого отверстия после высыхания 
древесины элементов 

MПа

R

г

в

1

,

0

.



. Несущую способность гвоздя диаметром d 

на  выдергивание  Т

г

  определяют  по  формуле (11) как  произведение  расчетного 

сопротивления на площадь поверхности трения. При этом рабочую длину гвоздя 
l

1

  находят  по  его  общей  длине,  из  которой  исключается  толщина  прибиваемых 

досок,  а  также  длина  острия  гвоздя,  равная  1,5d,  и  возможная  щель  между 
элементами шириной 0,002 м, не участвующие в работе на трение. Формула имеет 
вид 

1

.

dl

R

T

г

в

г





 

 

 (11) 

Требуемое количество выдергиваемых гвоздей, необходимых для восприятия 

растягивающего усилия, находят из выражения 

г

T

N

n

/



 

Размеры  выдергиваемых  гвоздей  подбирают  из  условий,  чтобы  расчетная 

длина гвоздя l

1

 была не  меньше 10d и не  меньше двойной  толщины  прибиваемых 

досок. 

Соединения  с  изгибаемыми  гвоздями  (рис. 7) относятся  к  тому  же  классу 

нагельных соединений, что и изгибаемые болтовые соединения. Они применяются в 
стыках  и  узлах  дощатых  конструкций,  препятствуя  взаимным  смещениям 
соединяемых  элементов.  Соединения  с  изгибаемыми  гвоздями  работают  и 
рассчитываются  аналогично  соединениям  с  изгибаемыми  болтами — гвозди 
работают  на  изгиб,  а  окружающая  древесина — на  смятие  с  некоторыми 
особенностями. 

Гвозди  имеют  повышенное  по  сравнению  с  болтами  сопротивление  изгибу, 

поскольку их холоднотянутая проволока имеет более высокий  предел  текучести. 
Ввиду малой толщины и плотного защемления в древесине несущая способность 
гвоздевых  соединений  не  зависит  от  угла  действия  усилий  по  отношению  к 
направлениям  волокон  в  соединениях  под  углом  и  коэффициент  при  расчете  не 
учитывается. Если гвоздь пробивает все элементы соединения насквозь, расчетная 
толщина  последнего  элемента  уменьшается  на 1,5, учитывая  опасность  
отщепления  крайних  волокон  при  выходе  острия.  Если  гвоздь  не  пробивает 
соединения насквозь, учитывается только глубина его защемления a

1

 в последнем 

элементе, определяемая так же, как и l

1

 у выдергиваемых гвоздей, при условии, что 

она не менее 4d. 

 

 

 

 

 
 
 

Рисунок 7 - Изгибаемые гвозди: а — схемы расстановки; б — расчетные схемы; 

в — схема - работы; 1 — прямая  расстановка;  2  —  шахматная;  3  —  в  стальных 
накладках;  4  —  в  соединениях  под  углом; 5 — симметричная  двухсрез  ная  схема; 5— 
несимметричная - односрезная; 7 — несимметричная  со  стальными  накладками; 8 — 
условные эпюры напряжений смятия