Калькулятор ферм из дерева

Изгиб ограничивает несущую способность потому, что растёт пропорционально квадрату диаметра, тогда как смятие растёт линейно по произведению толщины на диаметр. При тонких элементах пакета смятие даёт больше, а формула изгиба упирается в потолок 2,5 d². Для нагеля 16 мм с крайним элементом 50 мм изгиб даёт 5,11 кН против 6,40 кН по смятию крайних элементов, поэтому в расчёт идёт меньшее значение.

Шаг стальных нагелей вдоль волокон принимается не менее семи диаметров, поперёк волокон — не менее трёх с половиной, до кромки элемента — не менее трёх диаметров. Для дубовых нагелей продольный шаг снижается до пяти диаметров. При нагеле 16 мм это даёт 112, 56 и 48 мм соответственно. Соблюдение шагов освобождает от отдельной проверки на скалывание древесины между связями.

Шпонка передаёт сдвигающее усилие через призматическую врезку между брусьями и работает на смятие площадкой и на скалывание древесины по длине врезки, тогда как нагель работает на изгиб стержня и смятие цилиндрического гнезда. Шпонка высотой 30 мм и длиной 150 мм несёт около 17,8 кН против 5,11 кН у нагеля 16 мм. Взамен шпоночный узел требует точной врезки и создаёт распор.

Растянутый нижний пояс выполняется древесиной не ниже второго сорта: расчётное сопротивление растяжению составляет 10,5 МПа против 15 МПа у первого сорта, а третий сорт для растянутых элементов свода правил не допускает вовсе. С учётом коэффициента длительности приложения нагрузки 0,66 рабочее значение для второго сорта снижается до 6,93 МПа. Напряжение по ослабленному нагельными отверстиями сечению пояса не должно превышать эту величину ни в одном расчётном сечении.

Площадь сечения нижнего пояса уменьшается на площадь отверстий, попадающих в одно расчётное сечение, что для двух рядов связей соответствует остатку около 80 процентов от полного сечения. Напряжение проверяется по площади нетто. Для бруса шириной 100 мм высотой 200 мм площадь нетто равна 160 квадратным сантиметрам, и при усилии 60,0 кН напряжение составляет 3,75 МПа.

В любом соединении устанавливается не менее двух нагелей независимо от результата расчёта, поскольку один нагель образует шарнир и не фиксирует взаимный поворот сплачиваемых элементов. Требование закреплено примечаниями к таблице несущих способностей связей в своде правил по деревянным конструкциям. Расчётное дробное число связей всегда округляется вверх до целого, а полученные нагели распределяются поровну между продольными рядами накладки.