69844 skanuj0052 (20)

nych możliwości przygotowania ich do tej roli. W wypadku gwoździ istotną ich cechą jest łączenie dwu elementów konstrukcyjnych w Jedną całość. Łączenie to musi być skuteczne i możliwie trwałe, to znaczy w praktycznym użytkowaniu nie może nastąpić samoczynne bez woli użytkownika ich rozłączenie. Ilość gwoździ oraz ich jednostkowa wytrzymałość musi być proporcjonalna do przenoszonego ciężaru. Aby cechy te stały sle zrozumiałe, przede wszystkim zaś stopniowy rozwój i udoskonalenie formy gwoździ, jak np. powstanie główki, przeprowadzone niżej elementarne rozważania statyczne.

W połączeniu konstrukcji gwoździe w zasadzie pracują w dwojaki sposób. Pierwszy z nich na wyciąganie, a więc mówiąc obrazowo na odsuwanie od siebie elementów. Drugim rodzajem jest praca na ścinanie, a więc działanie siły odsuwającej dwa elementy łączone wzdłuż wspólnej płaszczyzny. W wypadku stosowania skomplikowanych konstrukcji drewnianych przeprowadza się dokładne obliczenie ilości i wymiarów gwoździ. Oczywiście w średniowieczu i czasach nowożytnych zamiast obliczeń występowało długoletnie doświadczenie fachowca. Zasadniczo gwóźdź nie może być wbijany w wywiercony uprzednio otwór, ponieważ wówczas jedna z podstawowych cech jego pracy jest wyeliminowana. W obecnej chwili Jest to wręcz zakazane przez obowiązujące normy. Aby zrozumieć przyczyny tego należy uzmysłowić sobie, że gwoździe pracują w sposób bardzo podobny, w pewnym stopniu, do klina. Wbijane niszczą drewno, ale Jednocześnie ulegają w pewnym stopniu zaklinowaniu. Tarcie między drewnem ścianek otworu a boczną powierzchnią gwoździa chroni przed wyciągnięciem, który to rodzaj pracy właśnie rozpatrujemy.

Siłę, z jaką gwóźdź może być wyciągnięty przedstawia się w sposób następujący:

R = 3,14^xd^xl^xf^xm dla gwoździa o ostrzu okrągłym R = 3,14^x4a^xl^xf^xm dla gwoździa o ostrzu prostokątnym We wzorze tym d oznacza średnicę gwoździa.

1 długość wbitego gwoździa f współczynnik tarcia, który dla drewna su-

r

chcgo wynosi około 4 kg na cm*, dla mokrego około 1 kg na cm*, m współczynnik poprawkowy zależny od ważności konstrukcji. W naszych rozważaniach przyjmiemy go jako 1. a we wzorze drugim oznacza bok gwoździa kwadratowego.

Jeśli więc np. przyjmiemy gwóźdź wbity w konstrukcję drewnianą o długości ostrza 10 cm i średnicy 0,5 cm, to zostanie on wyciągnięty i konstrukcja rozdzielona przy sile:

R — 3.14^X0.5><10X4X1 » około 62.8 kg Przyjmując, że drzewo jest suche, stąd współczynnik 4, można go obciążyć siłą mniejszą niż 62,8 kg.

Drugim elementem w pracy gwoździa jest ścinanie połączone z poprzedzającym go zginaniem. W tym wypadku musimy wziąć pod uwagę dwa czynniki. Pierwszy z nich to występowanie sił w samym gwoździu, u drugi — to siły występujące w łączonym drewnie. Praktycznie w wypadku stosowania obliczeń należy sprawdzić oba układy sił.

Dla naprężeń w gwoździu posługujemy się następującym wzorem: T = 200Xd2XnXm

Dla naprężeń w drzewie posługujemy się wzorem: T«50XaXdX_nX_m

We wzorach tych T oznacza siłę, jaką jest w stanie przenieść jeden gwóźdź.

d średnica gwoździa

m współczynnik tak jak przy wzorze poprzednim

a grubość łączonych elementów

n specjalny współczynnik zależny od kąta nachylenia gwoździa w stosunku do układu włókien drewna.

Należy zaznaczyć, źe w zasadzie nie jest dopuszczalne wbijanie gwoździ wzdłuż włókien drewna.

Biorąc jako przykład ten sam gwóźdź, co poprzednio, otrzymamy następujące wartości przy współczynniku n = 1.

T = 200X0.5*XjXi =* 50 kg

T =* 50X10X0,5X1X1 - 250 kg/cm*

115