RĪGAS TEHNISKĀ UNIVERSITĀTE Būvkonstrukciju ... - Aleph Files
RĪGAS TEHNISKĀ UNIVERSITĀTE Būvkonstrukciju ... - Aleph Files
RĪGAS TEHNISKĀ UNIVERSITĀTE Būvkonstrukciju ... - Aleph Files
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>RĪGAS</strong> <strong>TEHNISKĀ</strong> <strong>UNIVERSITĀTE</strong><br />
<strong>Būvkonstrukciju</strong> katedra<br />
METODISKIE NORĀDĪJUMI<br />
STIEPTU KOKA KONSTRUKCIJU<br />
NAGLU SAVIENOJUMU<br />
PROJEKTĒŠANAI<br />
(LVS EN 1995-1-1)<br />
2<br />
RTU Būvniecības specialitāšu studentiem, studiju procesā izstrādājot uz<br />
koka konstrukciju projektēšanu orientētus praktiskus darbus, studiju<br />
darbus un inženierprojektus, nereti rodas nepieciešamība detalizēti<br />
izprojektēt stieptu koka konstrukciju naglu savienojumus. Sastādītajos<br />
metodiskajos norādījumos apkopta detalizēta informācija par šādu<br />
savienojumu projektēšanu, un tā var sekmēt praktisko darbu izpildīšanas<br />
gaitu mācību priekšmetā „Būvkonstrukcijas”, ka arī studiju darbu un<br />
projektu kvalitātes paaugstināšanu.<br />
Metodiskos norādījumus sastādīja doktorants V. Goremikins un<br />
asoc.prof. D. Serdjuks<br />
Recenzents: Dr.sc.ing. L.Kupče<br />
UDK 624.011.1(072)<br />
Me 803<br />
RTU<br />
Rīga, 2009<br />
ISBN 978-9984-39-875-4
IEVADS<br />
3<br />
1. STIEPTA SAVIENOJUMA APRĒĶINA SECĪBA<br />
4<br />
Koka konstrukciju elementu – baļķu, šķautņu, dēļu izmērus<br />
nosaka sortiments un koku dabiskie izmēri – garums un šķērsgriezums.<br />
Iebūvējot koka konstrukcijas ēkās un citās inženierceltnēs, bieži vien<br />
koka elementi jāsavieno. Būvkokus savā starpā savieno tieši vai ar<br />
speciālam saitēm – līmi, tapām, naglām, skrūvēm, aptverēm, piekariem,<br />
uzliktņiem, skavām, dzintelēm u. tml.<br />
Viens no izplātītākiem ir naglu savienojums.<br />
Naglas ir metāla elementi, kas cieši ievietoti savienojamos<br />
būvkokos un neļauj tiem savstarpēji pārvietoties. Naglas lieto saliktajās<br />
sijās, statņos vai konstrukciju mezglos. Naglas darbojas liecē, bet koksne<br />
ligzdas sieniņās – virsmas spiedē.<br />
Nesošajos savienojumos rekomendē lielot naglas no tērauda, kura<br />
robežpretestība stiepē ir ne mazāka par 600 N/mm 2 . Naglas aizsargā pret<br />
koroziju ar metāla, sintētisko sveķu materiāla vai cementa saistvielas<br />
klājumu, kā arī, ķīmiski apstrādājot virsmu. Sevišķi agresīvā vidē<br />
pielieto naglas no korozijizturīga tērauda. Mūsdienās lieto vairāku veidu<br />
naglas: apaļa vai kvadrātveida šķērsgriezuma gludās naglas, uzlabotas<br />
konstrukcijas naglas ar noapaļotu spirālveida vītni vai naglas ar<br />
gredzenveida profilu. Profilētām naglām ir lielāks sānu virsmas laukums<br />
salīdzinājumā ar gludajām, tāpēc lielāka ir arī nestspēja virsmas spiedē.<br />
Speciālā apstrādes procesā kvadrātveida šķērsgriezuma naglu savērpjot<br />
ap tās asi.<br />
Nesošo koka elementu savienojumos lieto naglas ar diametru no<br />
2.75 līdz 8 mm, garums – no 40 līdz 250 mm. Naglas iedzen ar vai bez<br />
iepriekšējas caurumu urbšanas perpendikulāri dēļa plaknei. Būvnormās<br />
rekomendē urbuma diametru, kur paredzēts dzīt naglas, pieņemt ne<br />
lielāku par 0,8d.<br />
Konstruējot naglotos savienojumus jāņem vērā pieļaujamie<br />
minimālie attālumi starp naglu asīm un attālumi no naglas ass līdz<br />
sanagloto dēļu malām un galiem, lai nodrošinātu pietiekamu koksnes<br />
nestspēju skaldē un nerastos plaisas.<br />
Savienojuma aprēķins veikts pēc LVS EN 1995-1-1 prasībām.<br />
1.1. STIEPTA ELEMENTA NESTSPĒJAS NOTEIKŠANA<br />
Lai noteikt nepieciešamo naglu skaitu, vispirms jāzina, kāda<br />
nestspēja ir savienojamiem elementiem.<br />
Elementa nestspēju var noteikt, izejot no stiprības nosacījuma:<br />
N<br />
f<br />
td ,<br />
t,0, d t,0, d,<br />
Ant<br />
td , nt t,0, d.<br />
N A f<br />
(1)<br />
kur N t,d – elementa nestspēja;<br />
A nt – elementa aprēķina neto laukums;<br />
f t,0,d – koksnes aprēķina pretestība stiepē šķiedru garenvirzienā,<br />
f k f <br />
(2)<br />
t,0, d mod t,0, k<br />
/<br />
M<br />
kur k mod – modifikācijas faktors (sk. II pielikumu);<br />
γ M – parciālais (drošuma) faktors materiāla īpašībai (sk. V pielikumu);<br />
f t,0,k – koksnes pretestības raksturvērtība (sk. I pielikumu);<br />
Ja naglu diametrs d n ir lielāks par 6 mm vai dēļa biezums ir<br />
mazāks par t, kuru nosaka pēc formulas (3), vai pēc formulas (4), ja<br />
koksne ir sevišķi trausla, tad naglu iedzen iepriekš izurbtos caurumos.<br />
7dn<br />
<br />
<br />
<br />
t max <br />
13 30<br />
k<br />
, (3)<br />
dn<br />
400<br />
<br />
<br />
<br />
kur d n – naglas diametrs, mm;<br />
ρ k – koksnes blīvuma raksturvērtība, kg/m 3 .<br />
14dn<br />
<br />
<br />
<br />
t max <br />
13 30<br />
k<br />
, (4)<br />
dn<br />
200
5<br />
Ja naglu iedzen tieši kokā, tad elementa aprēķina neto laukumu<br />
var noteikt pēc formulas:<br />
Ant<br />
b h.<br />
(5)<br />
Ja naglu iedzen iepriekš izurbtos caurumos, tad elementa aprēķina<br />
neto laukumu var noteikt pēc formulas:<br />
A bh A , (6)<br />
nt<br />
v<br />
kur b – elementa šķērsgriezuma platums,<br />
h – elementa šķērsgriezuma augstums,<br />
A v – summāro vājinājumu laukums, ko iegūst 20 cm garā elementa<br />
neizdevīgākajā posmā esošos vājinājumus sabīdot pa elementa asi vienā<br />
šķēlumā.<br />
6<br />
1. att. Stiepta naglota savienojuma shēma<br />
1.2. UZLIKAS BIEZUMA UN NAGLAS IZMĒRU IZVĒLE<br />
Uzlikas biezumu parasti pieņem t 1 0,5·t 2 un saskaņo to ar<br />
zāģmateriālu sortimentu.<br />
Naglas diametru ieteicams izvēlēties ne lielāku par 0,25·t 1 .<br />
1.3. NAGLAS NESTSPĒJAS NOTEIKŠANA<br />
Lai noteikt naglu kopējo skaitu, vajag zināt nagla nestspējas<br />
raksturvērtību F v,Rk , kuru var noteikt kā summu no mazāko no nestspējas<br />
vērtībām virsmas spiedē un naglas liecē katrā nobīdes plaknē simetriskā<br />
savienojumā.<br />
a) Virsmas spiede vidējā elementā:<br />
F 0,5 f t d<br />
(7)<br />
vRk , ,2 h,2, k 2 n<br />
N t,d<br />
2<br />
1<br />
1<br />
2<br />
N t,d<br />
1 - 1<br />
b<br />
h<br />
fh,2, k<br />
0,082 1 0,01dn k<br />
– pretestības raksturvērtība (N/mm 2 )<br />
naglas iespiešanai ligzdas sieniņā naglai ar diametru līdz 8 mm, kas<br />
iedzīta iepriekš izurbtā caurumā parastā vai līmētā kokā;<br />
0,3<br />
fh,2, k<br />
0,082k dn<br />
– tāda pati koksnē iedzītai naglai bez izurbta<br />
cauruma;<br />
t 2 – vidējā koka elementa biezums, mm;<br />
d n – naglas diametrs, mm;<br />
k – koksnes blīvums, kg/m 3 .<br />
kur <br />
2 - 2<br />
b) Virsmas spiede malējā elementā:<br />
N t,d<br />
luzl<br />
t1<br />
b=t2<br />
t1<br />
N t,d<br />
F f t d<br />
(8)<br />
vRk , ,1 h,1, k 1 n,<br />
kur fh,1, k<br />
fh,2,<br />
k<br />
;<br />
t 1 – malējā koka elementa biezums, mm.
7<br />
c) Naglas nestspēja liecē, ja robežstāvoklī izveidojas viena<br />
plastiskā locīkla:<br />
M<br />
,<br />
fh,1, k<br />
t1<br />
d<br />
<br />
n<br />
4<br />
2<br />
<br />
yRk<br />
FvRk<br />
, ,3<br />
1, 05 2 1<br />
, (9)<br />
2<br />
2 <br />
<br />
fh,1, k<br />
dn<br />
t<br />
<br />
1 <br />
<br />
fh,2,<br />
k<br />
kur ,<br />
fh,1,<br />
k<br />
2,6<br />
M 0,3 f d – pieļaujamais lieces moments tapai, Nmm;<br />
yRk , uk , n<br />
f<br />
uk ,<br />
– tērauda stiprības raksturvērtība stiepē, N/mm 2 ,<br />
d n – naglas nominālais diametrs, mm.<br />
d) Naglas nestspēja liecē, ja robežstāvoklī izveidojas divas<br />
plastiskās locīklas:<br />
2<br />
F 1.15 2M f d<br />
1<br />
<br />
vRK , ,4 yRk , h,1,<br />
k n<br />
, (10)<br />
Aprēķinot iedzītās naglas iespīlējuma garumu (2. att.), neņem vērā<br />
naglas smailo galu 1,5d n garumā, kā arī no kopējā naglas garuma<br />
atskaita 2 mm uz katru savienojamo elementu šuvi. Ja naglas iespīlējuma<br />
aprēķinātais garums ir mazāks par 4d n , tad naglas gala darbību attiecībā<br />
uz tam piegulošo šuvi neņem vērā. Ja ar naglu caursit savienojamo<br />
elementu paketi, tad naglas iespīlējuma garumu malējā elementā<br />
samazina par 1,5d n .<br />
a) b)<br />
2mm<br />
t1<br />
t2<br />
2mm<br />
t1'<br />
1,5dn<br />
dn<br />
8<br />
t1<br />
t2<br />
t1'<br />
1,5d<br />
2. att. Naglas iespīlējuma garuma noteikšana<br />
a – nagla necaursit paketi; b – nagla caursit paketi<br />
1.4. KOPĒJO NAGLU SKAITA NOTEIKŠANA<br />
Pirmajā tuvinājumā nepieciešamo naglu skaitu savienojuma pusē<br />
var noteikt sekojoši:<br />
n<br />
N<br />
td ,<br />
d<br />
,<br />
(11)<br />
FV,<br />
Rd<br />
kur N t,d – elementa nestspēja;<br />
F v,Rd – naglas nestspējas aprēķina vērtība.<br />
Naglas nestspējas aprēķina vērtību F v,Rd nosaka ņemot vērā<br />
drošuma faktoru un vides apstākļu ietekmi:<br />
F<br />
F<br />
k<br />
(12)<br />
vRk ,<br />
vRd , mod<br />
.<br />
<br />
M<br />
dn<br />
kur k mod – modifikācijas faktors (sk. II pielikumu);<br />
γ M – parciālais (drošuma) faktors materiāla īpašībai (sk. V pielikumu).<br />
Kopējo naglu skaitu uz visu savienojumu var noteikt sekojoši:<br />
n <br />
2 n d
1.5. SAVIENOJUMA NESTSPĒJAS PĀRBAUDE<br />
9<br />
Naglu efektīvais skaits vienā rindā šķiedru virzienā nosaka pēc<br />
formulas:<br />
nef<br />
k ef<br />
n , (13)<br />
kur k ef – naglotā savienojuma parametrs (sk. III pielikumu);<br />
n – naglu skaits vienā rindā.<br />
Savienojuma nestspējas pārbaude bīdē:<br />
<br />
td , r vRd , ef<br />
<br />
N n F n , (14)<br />
kur n r – rindu skaits šķiedru virzienā;<br />
n ef – naglu efektīvais skaits vienā rindā;<br />
N t,d – elementa nestspēja.<br />
1.6. NAGLOTA SAVIENOJUMA KONSTRUĒŠANA<br />
Attālumi starp naglām saistīti ar savienojamo elementu koksnes<br />
blīvumu, naglas diametru, kā arī ar caurumu iepriekšēju izurbšanu.<br />
Minimālo pieļaujamo attālumu lielumus starp naglām un starp naglām<br />
un elementu malām var apskatīt pēc IV pielikuma.<br />
Kad stiepes spēks sakrīt ar koksnes šķiedru garenvirzienu,<br />
attālumi starp naglām un starp naglām un elementu malām ir sekojoši:<br />
10<br />
Attālums starp naglu asīm savienojamo elementu šķiedru<br />
šķērsvirzienā:<br />
a 2 = 5 d n .<br />
Attālums no naglas ass līdz elementa galam koksnes šķiedru<br />
garenvirzienā:<br />
a 3t = 15d n .<br />
Attālumu no naglu malējās rindas līdz elementa garenmalai:<br />
a 4c = 5d n .<br />
b) koksnes blīvums 420 k<br />
500 kg / m<br />
a 1 = 15 d n ; a 2 = 7 d n ,<br />
a 3t = 20 d n ; a 4c = 7 d n .<br />
c) Naglas iedzītas iepriekš izurbtos caurumos<br />
a 1 = 7 d n ; a 2 = 4 d n ,<br />
a 3t = 12 d n ; a 4c = 3 d n .<br />
3<br />
3<br />
a) Koksnes blīvums k 420 kg / m .<br />
Attālums starp naglu asīm savienojamo elementu šķiedru<br />
garenvirzienā:<br />
a 1 = 10d n , kad d n < 5 mm;<br />
a 1 = 12d n , kad d n 5 mm.
11<br />
12<br />
2. SKAITLISKAIS PIEMĒRS NR.1<br />
N t,d<br />
h<br />
N t,d<br />
a4c a2 a2 a2 a4c<br />
t2 t1<br />
t1<br />
a3t<br />
a1 a1 a1 a3t a3t a1 a1 a1 a3t<br />
l<br />
l<br />
3. att. Naglota savienojuma shēma<br />
Piezīmes: konkrētā gadījumā burtu vietā jāliek konkrēti skaitļi<br />
N t,d<br />
N t,d<br />
t1<br />
t2<br />
t1<br />
a4c<br />
a2<br />
a2<br />
a2<br />
a4c<br />
h<br />
Dots:<br />
Viengabala centriski stiepts elements.<br />
Koksnes klase: C 30 klases skujkoks;<br />
Koksnes blīvums: = 380 kg/m 3 ;<br />
Ekspluatācijas apstākļi atbilst 2. klasei;<br />
Naglas tērauda stiprības raksturvērtība f u,k = 600 N/mm 2 =600000 kN/m 2 ;<br />
Elementa šķērsgriezuma izmēri: h = 125 mm; t 2 = 60 mm;<br />
Slodzes veids pēc iedarbības ilguma: īslaicīgā.<br />
Uzdevums:<br />
1) Noteikt elementa nestspēju N t,d ;<br />
2) Noteikt kopējo naglu skaitu n;<br />
3) Uzzīmēt savienojuma skici.<br />
2<br />
1<br />
2<br />
1 - 1<br />
N t,d<br />
N t,d<br />
125<br />
1<br />
60<br />
2 - 2<br />
t1<br />
N t,d<br />
60<br />
N t,d<br />
luzl<br />
t1<br />
2. att. Naglota savienojuma shēma.
13<br />
Risinājums<br />
1) Noteiksim elementa nestspēju izejot no stiprības stiepē:<br />
Ntd ,<br />
Ant ,<br />
ft,0, d<br />
0,007512461,54 93,46kN<br />
,<br />
ft,0, k 18000<br />
2<br />
ft,0, d<br />
kmod<br />
0,9 12461,54 kN / m ,<br />
1,3<br />
M<br />
2<br />
nt<br />
0,06 0,125 0,0075 .<br />
A b h m<br />
2) Uzlikas biezumu pieņemsim izejot no nosacījuma:<br />
t 0,5t 0,560 30mm, pieņemam t 1<br />
32mm.<br />
1 2<br />
3)Naglas diametru pieņemsim izejot no nosacījuma:<br />
d 0, 25t 8,0mm.<br />
n<br />
1<br />
Pieņemam: d n = 4,2mm; l n =120mm (pēc DIN 1151).<br />
Pārbaudīsim, vai vajag naglas iedzīt iepriekš izurbtos caurumos:<br />
7dn<br />
<br />
<br />
<br />
t max <br />
13 30<br />
k<br />
<br />
dn<br />
400<br />
<br />
<br />
<br />
74,229,4<br />
<br />
<br />
<br />
t max <br />
380 29,4mm<br />
134,2 30<br />
23,37<br />
<br />
400<br />
<br />
<br />
14<br />
4) Naglas nestspējas raksturvērtību F v,Rk noteiksim kā summu no<br />
mazāko nestspējas vērtībām virsmas spiedē un naglas liecē katrā nobīdes<br />
plaknē simetriskā savienojumā.<br />
a) Virsmas spiede vidējā elementā:<br />
FvRk , ,2<br />
0,5 fh,2, kt2dn;<br />
F 0,520, 26 604, 2 2552,8N 2,55 kN.<br />
vRk , ,2<br />
0,3<br />
fh,2, k<br />
0,082k dn<br />
(iedzītām naglām);<br />
0,3 2<br />
fh,2, k<br />
0,0823804,2 20,26 N / mm .<br />
b) Virsmas spiede malējā elementā:<br />
Pirmajā nobīdes plaknē:<br />
FvRk , ,1<br />
fh,1, kt1dn<br />
20,26324,2 2722,9N 2,72kN<br />
;<br />
f f N mm<br />
2<br />
h,1, k<br />
<br />
h,2, k<br />
20,26 / ;<br />
t1 32mm.<br />
Otrajā nobīdes plaknē:<br />
'<br />
'<br />
FvRk , ,1<br />
fh,1, kt1dn<br />
20,2617,7 4,2 1506,1N 1,51kN<br />
;<br />
'<br />
t1 ln<br />
t1t2 22 1,5 dn;<br />
'<br />
t1 120326046,317,7mm4dn<br />
16,8mm.<br />
t1 32mmt<br />
29,4<br />
naglas iedzen tieši kokā bez iepriekš<br />
izurbtiem caurumiem.
15<br />
c) Nagla liecē, ja robežstāvoklī izveidojas viena plastiskā locīkla:<br />
Pirmajā nobīdes plaknē:<br />
F<br />
M<br />
,<br />
f t d<br />
<br />
4<br />
2<br />
<br />
1, 05 2 1<br />
<br />
;<br />
<br />
<br />
h,1, k 1 n<br />
yRk<br />
vRk , ,3 2<br />
2 <br />
<br />
fh,1, k<br />
dnt1<br />
20,26324,2<br />
41 2 1 7511,4 <br />
F vRk , ,3<br />
1, 05 2 11 1 1<br />
<br />
2<br />
21 <br />
20,264,232<br />
<br />
1185,3N<br />
1,19 kN;<br />
f<br />
h,1,<br />
k<br />
1 ;<br />
fh,2,<br />
k<br />
M f d N mm.<br />
2.6 2,6<br />
yRk ,<br />
0,3<br />
uk , n<br />
0,3 600 4,2 7511,4<br />
Otrajā nobīdes plaknē:<br />
F<br />
f t d<br />
<br />
4<br />
2<br />
M <br />
<br />
;<br />
<br />
<br />
'<br />
'<br />
h,1, k 1 n<br />
yRk ,<br />
vRk , ,3<br />
1, 05 2 1<br />
<br />
'2<br />
2 <br />
<br />
fh,1, k<br />
dnt1<br />
' 20,2617,7 4,2<br />
<br />
41 2 1 7511,4 <br />
F vRk , ,3<br />
1, 05 2 11 1 1<br />
<br />
2<br />
2 1 <br />
20,264,217,7<br />
<br />
905,0N<br />
0,91 kN;<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
16<br />
d) Nagla nestspēja liecē, ja robežstāvoklī izveidojas divas<br />
plastiskās locīklas:<br />
2<br />
F 1,15 2M f d<br />
1<br />
<br />
vRk , ,4 yRk , h,1,<br />
k n<br />
21 <br />
FvRk<br />
, ,4<br />
1,15 2751120,264,2 1300N 1,30 kN.<br />
11<br />
Naglas ar divām nobīdes plaknēm nestspējas raksturojums:<br />
F<br />
vRk ,<br />
F<br />
F<br />
'<br />
vRk , ,1 <br />
vRk , ,1<br />
<br />
'<br />
FvRk<br />
, ,2 FvRk<br />
, ,2<br />
F<br />
<br />
'<br />
<br />
vRk , ,3 FvRk<br />
, ,3<br />
F<br />
<br />
vRk , ,4 F<br />
<br />
vRk , ,4<br />
min min 1,19 0,91 2,1kN<br />
.<br />
Naglas ar divām nobīdes plaknēm nestspējas aprēķina vērtība:<br />
F 2,1<br />
.<br />
vRk ,<br />
FvRd<br />
,<br />
kmod<br />
0,9 1, 45kN<br />
<br />
M<br />
1, 3<br />
5) Pirmajā tuvinājumā nepieciešamo naglu skaitu savienojumā<br />
noteiksim pēc formulas:<br />
n<br />
N<br />
93,46<br />
td ,<br />
d<br />
64,46 .<br />
FvRd<br />
,<br />
1, 45<br />
<br />
;
17<br />
Pieņemsim, ka naglas izvietotas četrās rindās (septiņpadsmit<br />
naglas katrā rindā). Tad naglu efektīvo skaitu vienā rindā šķiedru<br />
virzienā noteiksim pēc formulas:<br />
8) Savienojuma skice:<br />
18<br />
nef<br />
k 1<br />
n<br />
ef<br />
17 17 ,<br />
kur n = 17 – naglu skaits vienā rindā;<br />
k ef = 1 (pēc III pielikuma, pieņemot attālumu starp naglām rindā 60 mm).<br />
6) Savienojuma nestspēju bīdē pārbaudīsim pēc formulas:<br />
td , r vRd , ef<br />
<br />
N 93,46kN n F n 41,4517 98,6 kN.<br />
Savienojuma nestspēja bīdē nodrošināta.<br />
<br />
7) Naglota savienojuma konstruēšana.<br />
3 3<br />
Koksnes blīvums k 380 kg / m 420 kg / m .<br />
Attālums starp naglu asīm savienojamo elementu šķiedru<br />
garenvirzienā:<br />
a1 10dn<br />
104,2 42mm, pieņemam a1 60mm.<br />
Attālums starp naglu asīm savienojamo elementu šķiedru<br />
šķērsvirzienā:<br />
a2 5dn<br />
54,2 21mm, pieņemam a2 25mm.<br />
Attālums no naglas ass līdz elementa galam koksnes šķiedru<br />
garenvirzienā:<br />
a3t<br />
15dn<br />
154,2 63mm, pieņemam a3t<br />
65mm.<br />
Attālums no naglu malējās rindas līdz elementa garenmalai:<br />
a4c<br />
5dn<br />
54,2 21mm, pieņemam a4c<br />
25mm.<br />
Naglu skaits n = 144<br />
Naglu diametrs d n = 4,2 mm<br />
Naglu garums l n = 120 mm<br />
Uzlikas garums L uzl = 2180 mm
19<br />
3. SKAITLISKAIS PIEMĒRS NR.2<br />
Dots: C 30 klases skujkoks; = 380 kg/m 3 ; ekspluatācijas apstākļi<br />
atbilst 2. klasei; naglas tērauda stiprības raksturvērtība f u,k = 600 N/mm 2<br />
= 600000 kN/m 2 , h = 250 mm; t 2 = 100 mm. Slodzes veids pēc<br />
iedarbības ilguma: īslaicīgā.<br />
Uzdevums:<br />
1) Noteikt elementa nestspēju N t,d ;<br />
2) Noteikt kopējo naglu skaitu n;<br />
3) Uzzīmēt savienojuma skici.<br />
1<br />
1 - 1<br />
20<br />
1) Noteiksim elementa nestspēju izejot no stiprības stiepē:<br />
Ntd ,<br />
Ant ,<br />
ft,0, d<br />
0,0202 12461,54 251,7kN<br />
,<br />
f 18000<br />
f k 0,9 12461,54 kN / m<br />
t,0, k<br />
2<br />
t,0, d<br />
<br />
mod<br />
,<br />
<br />
M<br />
1,3<br />
Tā kā naglas diametrs d n > 6 mm, naglas iedzen iepriekš izurbtos<br />
caurumos. Rēķinot aprēķina laukumu, jāņem vērā visi vājinājumi uz 20<br />
cm garā elementa neizdevīgākajā posmā, esošos vājinājumus sabīdot pa<br />
elementa asi vienā šķēlumā:<br />
2<br />
2<br />
A b h n d b m<br />
2<br />
nt<br />
<br />
n<br />
0,10,25 6 0,008 0,1 0,0202 ,<br />
N t,d<br />
N t,d<br />
250<br />
kur n = 6 – naglu skaits uz 20 cm garā elementa neizdevīgākajā posmā,<br />
visas naglas sabīdot pa elementa asi vienā šķēlumā.<br />
1<br />
100<br />
2) Uzlikas biezumu pieņemsim izejot no nosacījuma:<br />
2 - 2<br />
t1<br />
t 0,5t 0,5100 50mm.<br />
1 2<br />
3) Naglas diametru pieņemsim izejot no nosacījuma:<br />
N t,d<br />
100<br />
N t,d<br />
d 0, 25t 12,5mm.<br />
n<br />
1<br />
t1<br />
luzl<br />
Pieņemam: d n = 8 mm; l n =250mm.<br />
3. att. Naglota savienojuma shēma.<br />
Risinājums<br />
Pieņemsim sākotnēji, ka naglu diametrs vienāds ar 8 mm, naglas<br />
ir izvietotās sešās rindās.
21<br />
4) Naglas nestspējas raksturvērtību F v,Rk noteiksim kā summu no<br />
mazāko no nestspējas vērtībām virsmas spiedē un naglas liecē katrā<br />
nobīdes plaknē simetriskā savienojumā.<br />
a) Virsmas spiede vidējā elementā:<br />
FvRk , ,2<br />
0,5 fh,2, kt2dn;<br />
F 0,528,67 1008 11468N 11,47 kN;<br />
vRk , ,2<br />
fh,2, k<br />
0,082(1 0,01 dn)<br />
k<br />
(iepriekš izurbtos caurumos<br />
iedzītām naglām);<br />
2<br />
fh,2, k<br />
0,082(1 0,018) 380 28,67 N / mm .<br />
b) Virsmas spiede malējā elementā:<br />
Pirmajā nobīdes plaknē:<br />
FvRk , ,1<br />
fh,1, kt1dn<br />
28,67 508 11468N 11,47kN<br />
;<br />
F<br />
22<br />
c) Nagla liecē, ja robežstāvoklī izveidojas viena plastiskā locīkla:<br />
Pirmajā nobīdes plaknē:<br />
M<br />
,<br />
f t d<br />
<br />
4<br />
2<br />
<br />
1, 05 2 1 ;<br />
<br />
<br />
h,1, k 1 n<br />
yRk<br />
vRk , ,3 2<br />
2 <br />
<br />
fh,1, k<br />
dnt1<br />
28,67 508<br />
<br />
41 2 1 40115 <br />
F vRk , ,3<br />
1, 05 2 11 1 1<br />
<br />
2<br />
2 1 <br />
28,67 850<br />
,<br />
<br />
<br />
4816,1N<br />
4,82 kN;<br />
f<br />
h,1,<br />
k<br />
1 ;<br />
f<br />
h,2,<br />
k<br />
M f d N mm.<br />
2.6 2,6<br />
yRk ,<br />
0,3<br />
uk , n<br />
0,3 600 8 40114,97<br />
<br />
<br />
f<br />
,1,<br />
f<br />
,2,<br />
28,67 N / mm<br />
2<br />
h k<br />
<br />
h k<br />
,<br />
t1 50mm.<br />
Otrajā nobīdes plaknē:<br />
F<br />
, ,1<br />
f<br />
,1,<br />
t1d 28,67 388 8715,7N 8,72kN<br />
;<br />
'<br />
'<br />
vRk h k n<br />
'<br />
t1 50 1,5 8 38mm(ar naglu caursit elementu).<br />
F<br />
Otrajā nobīdes plaknē:<br />
f t d<br />
<br />
4<br />
2<br />
M <br />
1, 05 2 1 ;<br />
<br />
<br />
'<br />
'<br />
h,1, k 1 n<br />
yRk ,<br />
vRk , ,3<br />
<br />
'2<br />
2 <br />
<br />
fh,1, k<br />
dnt1<br />
' 28,67 388<br />
<br />
41 2 1 40115 <br />
F vRk , ,3<br />
1, 05 2 11 1 1<br />
<br />
2<br />
2 1 <br />
28,67 838<br />
,<br />
<br />
<br />
4073N<br />
4,07 kN;
23<br />
d) Nagla nestspēja liecē, ja robežstāvoklī izveidojas divas<br />
plastiskās locīklas:<br />
2<br />
FvRk , ,4<br />
1,15 2 M<br />
yRk ,<br />
fh,1,<br />
kdn;<br />
1<br />
<br />
21 <br />
FvRk<br />
, ,4<br />
1,15 24011528,67 8 4933N 4,93 kN.<br />
11<br />
Naglas ar divām nobīdes plaknēm nestspējas raksturojums :<br />
F F F kN .<br />
'<br />
vRk , vRk , ,3 vRk , ,3<br />
4,82 4,07 8,89<br />
Naglas ar divām nobīdes plaknēm nestspējas aprēķina vērtība:<br />
F 8,89<br />
.<br />
vRk ,<br />
FvRd<br />
,<br />
kmod<br />
0,9 6,15kN<br />
<br />
M<br />
1, 3<br />
24<br />
6) Savienojuma nestspēju bīdē pārbaudīsim pēc formulas:<br />
td , r vRd , ef<br />
<br />
N 251,7kN n F n 66,156,865 253,3kN<br />
.<br />
Savienojuma nestspēja bīdē nodrošināta.<br />
7) Naglota savienojuma konstruēšana.<br />
Naglas iedzītas iepriekš izurbtos caurumos.<br />
a1 7dn<br />
78 56mm, pieņemam a1 110mm.<br />
a2 4dn<br />
48 32mm, pieņemam a2 40mm.<br />
<br />
a3t<br />
12dn<br />
128 96mm, pieņemam a3t<br />
100mm.<br />
a4c<br />
3dn<br />
38 24mm, pieņemam a4c<br />
25mm.<br />
5) Pirmajā tuvinājumā nepieciešamo naglu skaitu savienojumā<br />
noteiksim pēc formulas:<br />
n<br />
d<br />
N<br />
td ,<br />
.<br />
F<br />
vRd ,<br />
251,7<br />
6,15<br />
40,9<br />
Pieņemsim, ka naglas izvietotas sešās rindās (septiņas naglas katrā<br />
rindā). Tad naglu efektīvo skaitu vienā rindā šķiedru virzienā noteiksim<br />
pēc formulas:<br />
nef<br />
k 0,99<br />
n<br />
ef<br />
7 6,865,<br />
kur n = 7 – naglu skaits vienā rindā,<br />
k ef = 0,99 (pēc III pielikuma, pieņemot attālumu starp naglām rindā<br />
110 mm).
6) Savienojuma skice:<br />
25<br />
PIELIKUMI<br />
26<br />
I pielikums<br />
Skujkoku zāģmateriālu pretestības, stinguma un blīvuma<br />
raksturvērtības<br />
Naglu skaits n = 84<br />
Naglu diametrs d n = 8 mm<br />
Naglu garums l n = 250 mm<br />
Uzlikas garums L uzl = 1920 mm<br />
liece<br />
stiepe šķiedru<br />
garenvirzienā<br />
stiepe<br />
šķērsām<br />
šķiedrām<br />
spiede<br />
šķiedru<br />
garenvirzienā<br />
spiede<br />
šķērsām<br />
šķiedrām<br />
skalde<br />
vidējā vērtība<br />
Garantētā<br />
(5% -fraktīles<br />
vērtība<br />
vidējā vērtība<br />
vidējā vērtība<br />
raksturvērtība<br />
vidējā vērtība<br />
Spriegumstāvoklis<br />
Apzīmējums<br />
C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35<br />
Stiprības klase<br />
C40<br />
Pretestības raksturvērtības, N/mm 2<br />
f 14 16 18 20 22 24 27 30 35 40<br />
,<br />
m k<br />
f<br />
t,<br />
0,<br />
k<br />
f<br />
t,<br />
90,<br />
k<br />
f<br />
c,<br />
0,<br />
k<br />
f<br />
c,90,<br />
k<br />
v k<br />
8 10 11 12 13 14 16 18 21 24<br />
0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6<br />
16 17 18 19 20 21 22 23 25 26<br />
2.0 2.2 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9<br />
f ,<br />
1.7 1.8 2 2.2 2.4 2.5 2.8 3 3.4 3.8<br />
Elastības modulis šķiedru garenvirzienā, kN/mm 2<br />
E 7 8 9 9.5 10 11 11,5 12 13 14<br />
0,mean<br />
E 4.7 5.4 6.0 6.4 6.7 7.4 7.7 8.0 8.7 9.4<br />
0,05<br />
Elastības modulis šķērsām šķiedrām, kN/mm 2<br />
E 0.23 0.27 0.30 0.32 0.33 0.37 0.38 0.40 0.43 0.47<br />
90,mean<br />
Bīdes modulis, kN/mm 2<br />
G 0.44 0.50 0.56 0.59 0.63 0.69 0.72 0.75 0.81 0.88<br />
90,mean<br />
Koksnes blīvums kg/m 3<br />
290 310 320 330 340 350 370 380 400 420<br />
k<br />
350 370 380 390 410 420 450 460 480 500<br />
mean
27<br />
28<br />
II pielikums<br />
IV pielikums<br />
Modifikācijas faktora k mod vērtības<br />
Materiāls, Servisa<br />
Slodzes veids pēc iedarbības ilguma<br />
standarts, marka<br />
klase<br />
pastāvīgā<br />
ilgstošā vidēja<br />
ilguma<br />
īslaicīgā acumirklīgā<br />
1 0.60 0.70 0.80 0.90 1.10<br />
Koksne EN 2 0.60 0.70 0.80 0.90 1.10<br />
14081-1 3 0.50 0.55 0.65 0.70 0.90<br />
Līmētā LVS EN 1 0.60 0.70 0.80 0.90 1.10<br />
koksne 14080 2 0.60 0.70 0.80 0.90 1.10<br />
3 0.50 0.55 0.65 0.70 0.90<br />
Parametra k ef vērtības<br />
III pielikums<br />
Attālums starp naglām<br />
k ef<br />
rindā* iedzītām naglām naglām iepriekš urbtos<br />
caurmos<br />
a 14 d<br />
1.00 1.00<br />
l<br />
l<br />
n<br />
a 10 d<br />
0.85 0.85<br />
l<br />
n<br />
n<br />
a 7<br />
d<br />
0.70 0.70<br />
a 4 d<br />
- 0.50<br />
l<br />
n<br />
* – attālumu starpvērtībām parametru k ef nosaka lineārās interpolācijas ceļā.<br />
Minimālie pieļaujamie attālumi naglotos savienojumos<br />
Minimālais pieļaujamais attāluma lielums<br />
Attālums<br />
Iedzītām naglām atbilstoši koksnes<br />
blīvumam, kg/m 3<br />
Naglām iepriekš<br />
urbtos caurumos<br />
k<br />
420 420 k<br />
500<br />
starp naglu d 5: 55cos<br />
d<br />
n<br />
n<br />
asīm šķiedru<br />
garenvirzienā<br />
7 8cos<br />
dn<br />
4 3cos<br />
<br />
dn<br />
d 5: 57cos<br />
d<br />
n<br />
n<br />
a 1<br />
starp naglu<br />
asīm šķērsām<br />
šķiedru<br />
5 dn<br />
7 dn<br />
4 3sin<br />
<br />
dn<br />
garenvirzienam<br />
a 2<br />
no naglas ass<br />
līdz dēļa<br />
slogotam<br />
10 5cos<br />
dn<br />
15 5cos<br />
dn<br />
<br />
galam a 3,t<br />
no naglas ass<br />
līdz dēļa<br />
neslogotam<br />
galam a 3,c<br />
no naglas ass<br />
līdz dēļa<br />
slogotajai<br />
malai a 4,t<br />
no naglas ass<br />
līdz dēļa<br />
neslogotajai<br />
malai a 4,c<br />
n<br />
7 5cos dn<br />
10 dn<br />
15 dn<br />
7 dn<br />
<br />
d 5: 52sin<br />
d<br />
n<br />
<br />
d 5: 55sin<br />
d<br />
<br />
<br />
n<br />
n<br />
n<br />
<br />
d 5: 72sin<br />
d<br />
n<br />
<br />
d 5: 75sin<br />
d<br />
<br />
<br />
n<br />
n<br />
n<br />
<br />
d 5: 32sin<br />
d<br />
n<br />
<br />
d 5: 34sin<br />
d<br />
5 dn<br />
7 dn<br />
3<br />
dn<br />
Apzīmējumi: d n – naglas diametrs, mm; α- leņķis starp bīdes spēku un šķiedru<br />
garenvirzienu.<br />
<br />
<br />
n<br />
n
29<br />
V pielikums<br />
30<br />
VII pielikums<br />
Parciālā (drošuma) faktora γ M vērtības<br />
Koksnes vai savienojuma veids<br />
līmētā koksne 1,25<br />
mitrumizturīgais saplāksnis, smalkslāņu līmētie materiāli 1,2<br />
(LVL), orientētās dzīslojuma plāksnes (OSB)<br />
perforēto zoboto metāla plākšņu savienojums 1,25<br />
pārējie koksnes materiāli un savienojuma veidi 1,3<br />
d<br />
Apaļo tērauda naglu sortiments (pēc DIN 1151)<br />
l<br />
31<br />
VIII pielikums<br />
32<br />
IX pielikums<br />
D<br />
h<br />
d<br />
Tērauda naglu sortiments (pēc ГОСТ 4028-63)<br />
hmin=0,6d<br />
Dmin=2d<br />
l<br />
Apaļās tērauda naglas ar plakano galviņu<br />
Naglu izmēri d x l (mm)<br />
d x l d x l d x l d x l d x l d x l<br />
0,8x8 1x16 1.2x20 1.4x25 1.4x40 1.6x40<br />
0,8x12 1.2x16 1.2x25 1.4x32 1.6x25 1.6x50<br />
Skuju koku zāģmateriālu nominālie šķērsgriezuma izmēri<br />
(pēc LVS EN 1313-1:2000)<br />
Biezums,<br />
Platums, mm<br />
mm 75 100 125 150 175 200 225 250 300<br />
38 + + +<br />
50 + + + + + +<br />
63 + + + +<br />
75 + + + +<br />
100 +<br />
+ – rekomendējamie izmēri<br />
X pielikums<br />
D<br />
h<br />
d<br />
hmin=0,6d<br />
l<br />
Apaļās tērauda naglas ar konisko galviņu<br />
Naglu izmēri d x l (mm) un galviņas diametri D, (mm)<br />
d l D d l D d l D<br />
1.8<br />
32 50 100<br />
2.5<br />
5 4 7.5<br />
40<br />
60<br />
120<br />
3.5<br />
50 70 120<br />
3<br />
6 5<br />
9<br />
60<br />
80<br />
150<br />
2<br />
40 150<br />
6<br />
11<br />
4 3.5 90 7 200<br />
50<br />
8 250 14<br />
Skuju koku zāģmateriālu nominālie šķērsgriezuma izmēri<br />
(pēc ГОСТ 24454-80)<br />
Biezums,<br />
mm<br />
Platums, mm<br />
16 75 100 125 150 – – – – –<br />
19 75 100 125 150 175 – – – –<br />
22 75 100 125 150 175 200 225 – –<br />
25 75 100 125 150 175 200 225 250 –<br />
32 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
40 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
44 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
50 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
60 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
75 75 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
100 – 100 125 150 175 200 225 250 275<br />
125 – – 125 150 175 200 225 250 –<br />
150 – – – 150 175 200 225 250 –<br />
175 – – – – 175 200 225 250 –<br />
200 – – – – – 200 225 250 –<br />
250 – – – – – – – 250 –
33<br />
IZMANTOJAMĀ LITERATŪRA<br />
1. LVS EN 1995-1-1:2005.5. Eirokodekss – Koka konstrukciju<br />
projektēšana -1-1. daļa: Vispārīgi – Kopīgie noteikumi un noteikumi<br />
būvēm. Eurocode 5: Design of timber structures – Part 1-1: General –<br />
Commonrules and rules for buildings.<br />
2. Ozola L. Koka būvkonstrukciju elementi / Aprēķins un konstruēšana<br />
saskaņā ar Eirokodeksiem (EUROCODE 1, EUROCODE 5). – Jelgava,<br />
LLU, 2008.- 259 lpp.<br />
3. UlpeJ., KupčeL. Koka un plastmasu konstrukcijas.-Rīga, 1991. – 304<br />
lpp.<br />
4. Schild K., Völkner S. Praxishandbuch ingenierholzbau. – Franhover<br />
IRB Verlag. – 2004. – 245 lpp.<br />
5. Blass H.J. Timber engineering/Basis of design, material properties,<br />
structural components and joints.- First edition, Centrum Hout, The<br />
Netherlands -1995.<br />
34<br />
SATURS<br />
Ievads..............................................................................................3<br />
1. Stiepta savienojuma aprēķina galvēnie etāpi..............................4<br />
1.1. Stiepta elementa nestspējas noteikšana................................4<br />
1.2. Uzlikas biezuma un naglas izmēru izvēle............................6<br />
1.3. Naglas nestspējas noteikšana...............................................6<br />
1.4. Kopējo naglu skaita noteikšana ...........................................8<br />
1.5. savienojuma nestspējas pārbaude ........................................9<br />
1.6. Naglota savienojuma konstruēšana......................................9<br />
2. Skaitliskais piemērs Nr.1..........................................................12<br />
3. Skaitliskais piemērs Nr.2..........................................................19<br />
Pielikumi.......................................................................................26<br />
Izmantojamā literatūra..................................................................33<br />
METODISKI NORĀDĪJUMI<br />
STIEPTU KOKA KONSTRUKCIJU<br />
NAGLU SAVIENOJUMU<br />
PROJEKTĒŠANAI