СП СП 299.1325800.2017 Конструкции деревянные с узлами на винтах

СП 299.1325800.2017
​

СВОД ПРАВИЛ

КОНСТРУКЦИИ ДЕРЕВЯННЫЕ С УЗЛАМИ НА ВИНТАХ

Правила проектирования

Timber structures with nodes on the screws. The rules of design
​

Дата введения 2018-02-17
​

Предисловие

Сведения о своде правил

ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 августа 2017 г. N 1133/пр и введен в действие с 17 февраля 2018 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет.

Введение

Настоящий свод правил разработан с целью повышения уровня безопасности в зданиях и сооружениях людей и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", выполнения требований Федерального закона от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".

Свод правил выполнен АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко: канд. техн. наук А.А.Погорельцев, д-р техн. наук С.Б.Турковский, канд. техн. наук П.Н.Смирнов, при участии д-ра техн. наук, проф. А.Я.Найчука, инженера Е.В.Маркечко (БрГТУ), д-ра техн. наук, проф. Е.Н.Серова (ГАСУ).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования по расчету и конструированию соединений элементов деревянных конструкций (далее - ДК), выполненных с использованием винтов и шурупов, изготовленных из углеродистой или нержавеющей стали. Проектируемые в соответствии с требованиями настоящего свода правил узловые соединения применяют в гражданском и промышленном строительстве, в новых, эксплуатируемых и реконструируемых зданиях и сооружениях.

1.2 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование соединений ДК гидротехнических сооружений, фундаментов, свай и на узловые соединения элементов ДК, в которых винты и шурупы не удовлетворяют требованиям ГОСТ 1144 и ГОСТ 1146.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 1144-80 Шурупы с полукруглой головкой. Конструкция и размеры

ГОСТ 1146-80 Шурупы с полупотайной головкой. Конструкция и размеры

ГОСТ 2695-83 Пиломатериалы лиственных пород. Технические условия

ГОСТ 3916.1-96 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия

ГОСТ 3916.2-96 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 9462-88 Лесоматериалы круглые. Технические условия

ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 11539-2014 Фанера бакелизированная. Технические условия

ГОСТ 13913-78 Пластики древесные слоистые (ДСП). Технические условия

ГОСТ 16483.0-89 Древесина. Общие требования к физико-механическим испытаниям

ГОСТ 16483.1-84 Древесина. Метод определения плотности

ГОСТ 20850-2014 Конструкции деревянные клееные несущие. Общие технические условия

ГОСТ 26816-2016 Плиты цементно-стружечные. Технические условия

ГОСТ 33080-2014 Конструкции деревянные. Классы прочности конструкционных пиломатериалов и методы их определения

ГОСТ 33082-2014 Конструкции деревянные. Методы определения несущей способности узловых соединений

СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции" (с изменением N 1)

СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 64.13330.2011 "СНиП II-25-80 Деревянные конструкции"

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины и определения по ГОСТ 8486, СП 64.13330 и другим нормативным документам, на которые даны ссылки в тексте, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 винт: Стальной стержень с головкой для передачи крутящего момента и спиральной нарезкой, образующей резьбу в детали, который служит для соединения деталей путем ввинчивания.

3.2 шуруп: Винт со стержнем конической формы и прорезью в головке для завинчивания его в деревянные изделия.

3.3 глухарь: Шуруп большого диаметра с квадратной или шестигранной головкой.

3.4 саморез: Винт, ввинчиваемый непосредственно в деревянное изделие без предварительного сверления.

3.5 древесина перекрестноклееная конструкционная; ДПК (CLT): Изготовленная заводским способом деревянная массивная плита, состоящая не менее чем из трех ортогонально склеенных слоев цельных или срощенных по длине на зубчатое соединение досок и предназначенная для использования в несущих и ограждающих строительных конструкциях.

3.6 плиты с ориентированной стружкой; ОСП (OSB): Листовой материал, изготовленный из склеенной между собой древесной стружки определенной формы, ориентированной в наружных слоях преимущественно параллельно ее длине или ширине, а во внутреннем слое - перпендикулярно ее направлению или расположенной произвольно.

3.7 древесина клееная из шпона; ДКШ (LVL): Конструкционный древесный материал, состоящий из склеенных между собой слоев срощенных по длине листов лущеного шпона толщиной не менее 3 мм.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем своде правил использованы обозначения и сокращения, принятые в СП 64.13330, СП 16.13330, а также обозначения, приведенные ниже:

d - наружный диаметр резьбы винта, шурупа;

d₁ - внутренний диаметр резьбы винта, шурупа;

dₕ - диаметр головки винта, шурупа или наружный диаметр шайбы;

dₛ - диаметр гладкой части стержня или внутренний диаметр шайбы;

d₀ - диаметр просверленного отверстия под винт, шуруп;

l - длина резьбы винта, шурупа;

lв - длина винта, шурупа;

n - число винтов, шурупов в соединении;

npac - расчетное число винтов, шурупов в соединении;

S₁ - шаг винтов, шурупов вдоль волокон;

S₂ - шаг винтов, шурупов поперек волокон;

S₃,c - расстояние от оси винта до ненагруженного торца элемента;

S3,t - расстояние от оси винта до нагруженного торца элемента;

S4,c - расстояние от оси винта до ненагруженной грани элемента;

S4,t - расстояние от оси винта до нагруженной грани элемента.

5 Общие положения

5.1 Требования настоящего свода правил распространяются на узловые соединения элементов ДК, изготовленных из цельной и клееной древесины хвойных пород, древесины многослойной клееной из шпона (далее - ДКШ), перекрестноклееной древесины (далее - ДКП), клееной доски, а также на узловые соединения стальных деталей с деревянными элементами из цельной и клееной древесины.

5.2 Соединения с использованием винтов и шурупов применяют в узлах ДК, работающих на восприятие статических или квазистатических нагрузок, предназначенных для строительства жилых, общественных, производственных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. При соблюдении нормативных требований по назначению, эксплуатации и техническому обслуживанию ДК, а также надлежащему использованию винтов или шурупов, долговечность соединений составляет не менее 50 лет.

 

6 Требования к элементам соединений

6.1 Требования к винтам и шурупам

6.1.1 Винты и шурупы (далее - винты), используемые в соединениях элементов ДК, следует изготавливать из оцинкованной углеродистой или нержавеющей стали как с полной, так и неполной резьбой подлине винта.

6.1.2 В зависимости от назначения в соединениях следует использовать винты с постоянным или переменным шагом резьбы на двух участках длины винта. Последние следует применять для сплачивания балок и усиления элементов ДК, имеющих трещины.

6.1.3 В соединениях ДК в зависимости от формы острия могут быть использованы саморезы (с фрезой на острие) и обычные винты с потайной, тарельчатой, шестигранной или головкой внутри стержня винта.

Некоторые типы винтов приведены на рисунке 1.

​

6.1.4 Нормативное сопротивление винтов при их растяжении Ryn, а также нормативные значения крутящего момента Mtn при завинчивании и изгибающего момента пластической деформации при изгибе не должны быть меньше значений, приведенных соответственно в таблицах 1-3.

При изгибе винтов под углом 45° 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

​

6.1.5 Для винтов диаметром резьбы 16 и 20 мм нормативные значения крутящего момента и изгибающего момента Myn пластической деформации должны быть определены экспериментально.

6.1.6 Форма, размеры и параметры винтов должны соответствовать данным, приведенным в стандартах по их изготовлению и применению.

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
​

6.1.7 Винты следует использовать в узловых соединениях элементов из цельной древесины хвойных пород, клееной древесины, клееной доски или бруса, ОСП, ДСП, ЦСП, ДКШ, ДКП, фанеры, а также для крепления стальных деталей к деревянным элементам, изготовленным из цельной древесины хвойных пород, клееной древесины, ДКШ, ДКП, крепления элементов теплоизоляционных систем.

6.1.8 Для крепления элементов теплоизоляционных систем к стропилам или стенам следует использовать специальные винты внешним диаметром d, равным 8,0 или 10 мм.

6.1.9 При эксплуатации ДК в агрессивных средах для соединения элементов следует использовать винты из нержавеющей стали.

6.1.10 В узловых соединениях элементов ДК должно быть установлено не менее двух винтов. Угол установки винтов по отношению к волокнам древесины должен находиться 30°≤ α ≤ 90°.

6.1.11 Для увеличения несущей способности винтов с неполной резьбой от смятия древесины под головками рекомендуется использовать шайбы.

6.1.12 Используемые в узловых соединениях элементов ДК винты должны иметь сертификаты соответствия требованиям технических условий.

6.2 Требования к материалам элементов узловых соединений

6.2.1 Качество цельной и клееной древесины, ДКШ, а также древесных плитных материалов (ЦСП, фанеры, ДСП, ОСП), для элементов соединений должно удовлетворять требованиям СП 64.13330.

6.2.2 Используемые для элементов узловых соединений пиломатериалы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8486, ГОСТ 2695, ГОСТ 9462, ГОСТ 9463, ГОСТ 33080.

6.2.3 Клееная древесина, используемая для элементов узловых соединений, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 20850, ГОСТ 33080.

6.2.4 Прочность древесины элементов узловых соединений для соответствующих сортов (классов) должна быть не ниже нормативных сопротивлений, приведенных в приложении В СП 64.13330.2011.

6.2.5 Используемые для элементов узловых соединений древесные плитные материалы (ЦСП, фанеры, ДСП, ОСП) должны удовлетворять требованиям ГОСТ 26816, ГОСТ 3916-1, ГОСТ 3916-2, ГОСТ 11539, ГОСТ 13913.

6.2.6 В зависимости от условий эксплуатации конструкций влажность древесины и материалов на ее основе должна соответствовать требованиям 4.3 СП 64.13330.2011.

6.2.7 Элементы с нормативным значением плотности древесины ρᴴ < 350 кг/м³ не допускается использовать в узловых соединениях с винтами. Плотность древесины ρ элементов соединений следует определять в соответствии с требованиями СП 64.13330.

6.2.8 Для стальных элементов, присоединяемых с помощью винтов к элементам ДК, следует применять стали в соответствии с требованиями СП 16.13330.

 

7 Расчет соединений

7.1 Соединения с винтами, работающими на осевое растяжение

7.1.1 Расчетную несущую способность винта Тв, работающего на осевое растяжение, следует определять из условия

(1)​

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

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

7.1.2 При использовании в соединении шурупов по ГОСТ 1144 или ГОСТ 1146, работающих на выдергивание поперек волокон древесины, расчетную несущую способность винта Твα определяют в соответствии с требованиями 7.27 СП 64.13330.2011.

7.1.3 Для винтов, удовлетворяющих требованиям таблиц 1-4 и работающих на выдергивание из древесины под углом 30°≤ α ≤ 90° к направлению волокон, расчетную несущую способность винта Твα следует вычислять по формуле

Твα = Rсрα · π · d · lрас · md · ml, (2)​

где Rсрα - 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;
lрас - расчетная длина винта, равная длине нарезной его части, завинченной в соединяемый элемент, уменьшенная на 1,8d, мм;
α - угол наклона продольной оси винта по отношению к направлению волокон древесины, град.;
md - коэффициент, учитывающий изменение расчетного сопротивления Rсрα выдергиванию винта из древесины под углом к направлению волокон в зависимости от диаметра d винта, вычисляемый по формуле
​

md = 1,42 - 0,084d + 0,002d², (3)​

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

ml = k · (0,99 - 0,0012lрас + 1,6 · 10⁻⁶ · l²рас), (4)​

где (5)

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

Расчетное сопротивление Rсрα выдергиванию винта под утлом 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

Rсрα = Rср90 / (1,2cos²α + sin²α), (6)​

где Rср90 - расчетное сопротивление выдергиванию винта под углом α = 90° 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 Rср90 выдергиванию винта из древесины ДКШ, ДПК под углом α = 90° 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

Rср = R*ср90 · mρ · mв · mт · mд · mн · ma , (7)​

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

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

mρ = 0,2 + 0,0016 ρᴴ, (8)​

где ρᴴ - нормативное значение плотности древесины, кг/м3, в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.1 и СП 64.13330;
mв, mт, mд, mн и ma - коэффициенты условия работы в соответствии с требованиями раздела 5 СП 64.1330.2011.​

7.1.4 Расчетную несущую способность винта на смятие древесины под углом α к направлению волокон Тсмα под его головкой или шайбой вычисляют по формуле

Тсмα = Rсмα · Fсм, (9)​

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

Fсм - расчетная площадь смятия древесины под головкой винта, вычисляемая по формуле​

Fсмα = (π(dₕ - dₛ)²)/4, (10)​

где dₕ - диаметр головки винта или наружный диаметр шайбы, мм;

dₛ - диаметр гладкой части стержня или внутренний диаметр шайбы, мм.​

7.1.5 Расчетную несущую способность Тр.в винта при растяжении определяют в соответствии с 7.1 СП 16.13330.2011.

7.1.6 В зависимости от условий эксплуатации расчетное сопротивление следует умножать на коэффициенты, приведенные в таблицах 7, 8, 12 и перечислениях а) - г) и ж) 5.2 СП 64.13330.2011.

7.1.7 Расчетное число винтов в узловом соединении nрас вычисляют по формуле

npac = (Nₚ/Tв)⁰·⁹, (11)​

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

7.1.8 В узловых соединениях с винтами, воспринимающих осевые растягивающие усилия и расположенных под углом α к направлению волокон древесины, длина анкеровки lрас должна быть не менее 2/3h (см. рисунок 2). Если lрас < 2/3h, необходимо выполнять проверку на растяжение массива древесины на уровне обрыва винтов по формуле

Nₚ ≤ Rpα ·Fpac, (12)​

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

Rᴬpα = Rᴬp / (1 + (Rᴬp/Rᴬp90 - 1)sin³α), (13)​

Fрас - расчетная площадь растяжения древесины под углом α к волокнам (см. рисунок 2), мм2, на уровне обрыва винтов, вычисляют по формуле Fрас = bₚ · lₚ,
где lₚ = (n₁ + 1) · S₁ (см. рисунок 2);

bₚ = (m + 1) · S₂ (см. рисунок 2);
bₚ - расчетная ширина поперечного сечения элемента в зоне установки винтов, мм;
S₁ - шаг винтов вдоль волокон древесины, мм;
S₂ - шаг винтов поперек волокон древесины, мм;
n1 - число винтов в одном ряду;
m - число рядов винтов поперек волокон.​

​

7.2 Соединения с винтами, работающими на осевое сжатие

7.2.1 Винты, работающие на осевое сжатие под углом 45° ≤ α ≤ 90°к волокнам древесины, как правило, используют для усиления опорных площадок деревянных стропильных балок, ферм и узлов крепления колонн к фундаментам.

7.2.2 При расчете узловых соединений с винтами, ввинченными под углом 45° ≤ α ≤ 90°к волокнам древесины и воспринимающими сжимающие усилия, необходимо учитывать несущую способность на смятие древесины над опорными пластинами.

7.2.3 Для узловых соединений элементов ДК с винтами, ввинченными под углом 45° ≤ α ≤ 90° к волокнам древесины и работающими на осевое сжатие, расчетное усилие должно удовлетворять условию

(14)​

где Ncα - расчетное осевое сжимающее усилие, действующее на винты в узловом соединении, расположенные под углом 45° ≤ α ≤ 90° к волокнам древесины, Н;

Тсм1α - расчетная несущая способность узлового соединения от смятия древесины над опорной пластиной, Н;
Тв.сα - расчетная несущая способность винта при вдавливании его в древесину под углом α к направлению волокон, Н;
Твλ - расчетная несущая способность винта, вычисленная из условия его устойчивости, заанкеренного в массиве древесины, Н;
Тсм2α - расчетная несущая способность узлового соединения от смятия массива древесины на уровне обрыва винтов, Н;
n - число винтов в соединении.​

7.2.4 Расчетную несущую способность Тсм1α узлового соединения от смятия древесины над опорной пластиной следует вычислять по формуле

Тсм1α = Rсмα · Fрас1, (15)​

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

Fрас1 - расчетная площадь смятия древесины, мм2, над опорной пластиной, принимаемая как Fрас1 = b · l (см. рисунок 2), где l - длина опорной пластины; b - ширина поперечного сечения усиливаемого элемента.​

7.2.5 Для узловых соединений элементов с использованием винтов, удовлетворяющих требованиям таблиц 1-4 и работающих на осевое сжатие под утлом α к направлению волокон древесины, расчетную несущую способность Тв.сα винта вычисляют по формуле (2) как для винта, работающего на осевое растяжение.

​

7.2.6 Расчетную несущую способность Твλ винта вычисляют исходя из условия устойчивости на сжатие, ввинченного в массив древесины, по формуле

Твλ = φ · Тв1, (16)​

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

Тв1 - расчетная несущая способность винта по прочности на сжатие, Н.​

Коэффициент устойчивости φ следует вычислять по формуле

(17)​

где δ - коэффициент, вычисляемый по формуле

δ = 0,5 · [1 + 0,49 · (λ̄ - 0,2) + λ̄²]; (18)​

λ̄ - условная гибкость, вычисляемая по формуле​

λ̄ = √(Tв1/Tв1,y), (19)​

где Tв1 = [(π·d₁²)/4]·Ry,

d₁ и Ry - внутренний диаметр резьбы и расчетное сопротивление материала винта по пределу текучести;
ТTв1,y - расчетная несущая способность винта при сжатии с учетом его защемления в массиве древесины, вычисляемая по формуле​

Tв1,y = √(β·E·Iн), (20)​

где β - коэффициент, вычисляемый по формуле

β = (0,19 + 0,012 · d) · ρᴴ (α/180° + 0,5); (21)​

Е - модуль упругости материала винта, который для стали принимают равным 210 000 Н/мм2;
Iн - момент инерции сечения винта, мм⁴, вычисляемый по формуле​

Iн = (π · d₁⁴)/64, (22);​

d - наружный диаметр резьбы винта, мм;
ρᴴ - нормативное значение плотности древесины, кг/м3;
d₁ - внутренний диаметр резьбы винта, мм.​

7.2.7 Расчетную несущую способность Тсм2α узлового соединения от смятия древесины на уровне обрыва винтов следует вычислять по формуле

Тсм2α = Rсмα · Fраc2, (23)​

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

Fраc2 - расчетная площадь смятия древесины (рисунок 3), мм2, принимаемая равной:

• для крайней опоры - Fраc2 = b · lсм1, где lсм1 = lрас + (n1 - 1) · S1 + min(l1; S3);
• промежуточной опоры Fраc2 = b · lсм2, где lсм2 = 2lрас + (n1 - 1) · S1 (рисунок 3).

​

Здесь lрас - расчетная длина винта в соответствии с требованиями 6.1.3;

b - ширина поперечного сечения усиливаемого элемента, мм;
S1 и S3- шаг винтов вдоль волокон древесины и расстояние от кромки (торца) элемента до оси винта, мм;
n1 - число винтов в одном ряду.​

7.3 Соединения с винтами, работающими на сдвиг

7.3.1 Винты, работающие в соединениях на восприятие сдвиговых усилий между соединяемыми элементами, следует рассматривать как нагели. Влияние резьбовой части винта учитывают при определении несущей способности путем выбора расчетного диаметра dрас.

7.3.2 Для винтов с неполной резьбой, при определении несущей способности, расчетное значение диаметра винта dрас принимают как диаметр гладкой части стержня. Для винтов с полной резьбой следует принимать dрас =1,1d, где d - наружный диаметр резьбы винта. Если длина ввинченной в элемент части менее 5,8d, работу винта в шве учитывать не следует.

7.3.3 Расчетную несущую способность винта с неполной резьбой и диаметром d ≤ 6 мм на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели, в том числе клееных, древесины из однонаправленного шпона и CLT (рисунок 4), при направлении усилий, передаваемых винтами под любым углом к волокнам, следует определять по таблице 20 СП 64.13330.2011, как для гвоздей с учетом требований 7.15 СП 64.13330.2011.

​

7.3.4 Расчетную несущую способность винта диаметром d > 6 мм на один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели, в том числе клееных, древесины из однонаправленного шпона и ДПК (рисунок 4) при направлении усилий, передаваемых винтами вдоль волокон, следует определять по таблице 20 СП 64.13330.2011, как стальных цилиндрических нагелей, а также требований 7.15 СП 64.13330.2011.

7.3.5 Расчетную несущую способность винтов диаметром d > 6 мм при направлении передаваемого винтом усилия под углом к волокнам (рисунок 5) следует вычислять согласно 7.3.4 с умножением:

а) на коэффициент kα (таблица 21 СП 64.13330.2011) при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде;

б) величину √kα при расчете винта на изгиб; угол α следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.​

​

7.3.6 В соединениях со стальными пластинами или другими крепежными металлическими элементами винты используют в виде глухих цилиндрических нагелей (рисунки 5, 6). Для уменьшения податливости таких соединений рекомендуется использовать винты с плоской головкой и усеченным коническим подголовником. Длина анкеровки винтов в древесине должна быть не менее пяти диаметров винта.

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.

​

7.3.7 Несущую способность соединения на винтах из одного материала, но разных диаметров следует вычислять как сумму несущих способностей всех винтов, за исключением растянутых стыков, для которых вводят понижающий коэффициент 0,9.

7.4 Соединения 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:

(T/Nₚ)² + (Tᵥ/Nᵥ)² ≤ 1, (24)​

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

Nₚ - 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.​

 

8 Требования по конструированию соединений

8.1 В узловых соединениях элементов ДК винты, работающие на осевое растяжение, следует устанавливать под углом к волокнам 30° ≤ α ≤ 90°, а работающие на осевое сжатие - под углом 45° ≤ α ≤ 90°.

8.2 Установку винтов в узловых соединениях элементов из древесины диаметром d ≤ 6 мм и плотностью древесины не более 500 кг/м3 осуществляют без предварительного сверления монтажных отверстий. В тех случаях, когда d > 6 мм, винты устанавливают в предварительно просверленные монтажные отверстия. Диаметр монтажных отверстий для установки винтов с неполной резьбой должен быть равным диаметру гладкой части стержня, а глубина - длине гладкой части стержня. Для нарезанной части винта диаметр монтажного отверстия принимают 0,7d.

8.3 В элементах из цельной и клееной древесины с плотностью более 500 кг/м3 диаметр монтажного отверстия следует вычислять экспериментально.

8.4 Винты для кровельных теплоизоляционных систем уставливают без предварительного сверления монтажных отверстий под углом 30° к волокнам древесины стропил.

8.5 Для элементов из LVL установку винтов диаметром более 4 мм следует осуществлять в предварительно просверленные монтажные отверстия диаметром 0,7d.

8.6 Рекомендуемые диаметры монтажных отверстий для установки винтов приведены в таблице 5.

Таблица 5​

Рекомендуемые диаметры монтажных отверстий для LVL и CLT

​

Примечание - Для саморезов диаметр монтажных отверстий не должен быть больше внутреннего диаметра резьбы d1.

8.7 В соединениях элементов с небольшой шириной поперечного сечения (ребра плит, элементы каркаса дома и т.п.) и расположением винтов в один ряд следует использовать саморезы. Длина анкеровки винтов lрас ≥ 4d. Кроме того, толщина клееной древесины и древесно-волокнистых плит должна быть не менее 6 мм, а древесно-стружечных, ориентировочно-стружечных и цементно-стружечных - не менее 8 мм.

8.8 Винты с потайной головкой диаметром от 6 до 10 мм следует использовать в комплекте с шайбами-розетками. Винты с шестигранной и тарельчатой головкой рекомендуется использовать в комплекте с подкладками-шайбами. Шайбы-розетки и подкладные шайбы должны соответствовать винтам по своей форме и материалу и прилегать к поверхности древесины элемента по всей своей плоскости после ввинчивания.

8.9 Шайбы из углеродистой стали могут использовать только с винтами из углеродистой стали, шайбы из нержавеющей стали - только с винтами из нержавеющей стали.

8.10 Длину анкеровки винтов диаметром более 6 мм, работающих на восприятие осевых растягивающих усилий, следует принимать с учетом обеспечения прочности древесины на растяжение под углом к волокнам.

8.11 Для элементов из ДКШ длина анкеровки винтов должна быть не менее 50 мм.

8.12 При усилении опорных площадок ДК посредством установки винтов под углом 45° ≤ α ≤ 90° к направлению волокон необходимо обеспечивать их равномерную загрузку.
8.13 Для винтов, воспринимающих только осевую нагрузку при минимальной толщине деревянного элемента 12d и диаметре винтов d > 6 мм (рисунок 3), расстояние между осями винтов вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2, от торца элемента S3 и от боковой грани S4 должно быть:

S1 ≥ 6d - для элементов из цельной и клееной древесины;
S1 ≥ 8d - для элементов из ДКШ;
S2 ≥ 5d - для элементов из цельной и клееной древесины;
S2 ≥ 6d - для элементов из ДКШ;
S3 ≥ 10d - для элементов из цельной и клееной древесины;
S3 ≥ 10d - для элементов из ДКШ.​

Для винтов d ≤ 6 мм расстояние S1 ≥ 15d, S2 ≥ 5d и S3 ≥ 10d.

Расстановку винтов d > 6 мм в опорных площадках следует осуществлять в два ряда (рисунок 3).

Винты, воспринимающие сжимающие усилия, должны быть утоплены в деревянный элемент таким образом, чтобы их головки были заподлицо с внешней поверхностью.

8.14 В узловых соединениях плитных материалов с древесиной посредством винтов наружным диаметром d = 8 мм, толщина t плиты должна быть не менее 30 мм, для винтов d = 10 мм - t ≥ 40 мм и для винтов d = 12 мм - t ≥ 80 мм.

Толщина t прикрепляемых древесных материалов должна составлять t ≥ 1,2d.

8.15 В прикрепляемых стальных деталях (кронштейны, пластины и т.п.) под винты должны быть предварительно просверлены отверстия соответствующего диаметра. Для винтов с потайной головкой отверстия необходимо зенковать в том случае, если под головкой отсутствует фреза.

8.16 Толщина t элементов из цельной и клееной древесины, к которым осуществлено крепление, должна быть не менее 4d.

8.17 В узловых соединениях деревянных элементов с использованием винтов, работающих на сдвиг, расстояние между осями винтов вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2, от торца элемента S3 и от боковой грани S4 (рисунок 7) следует принимать в соответствии с данными таблиц 6 и 7.

8.18 Минимальные расстояния для соединений стальной пластины с древесиной должны соответствовать данным в таблице 7, умножая приведенные значения на 0,7, а для плитных материалов - на 0,85.

8.19 В узловых соединениях с винтами, работающими на восприятие совместного действия сдвигающих и осевых усилий, минимальные расстояния между осями винтов не должны быть менее величин, установленных для случаев их раздельного действия.

​

Таблица 6​

Минимальные величины шага, расстояния до торца или кромки при использовании
винтов диаметром d ≤ 6 мм в соединениях элементов, работающих на сдвиг

​

Таблица 7​

Минимальные величины шага, расстояния до торца или кромки при использовании
винтов диаметром d > 6 мм в соединениях элементов, работающих на сдвиг

​

_____________________________________________________________________________________________________