端头螺钉拔出力

土木工程 设计 螺丝 力量 紧固件 端粒
2021-12-11 12:03:07

工程工具箱有一个螺丝拔出强度计算器,但它假设螺丝垂直于纹理。

我找不到与纹理平行安装的螺钉的计算器,但我确实找到了一个很好的关于钉子端粒撤回力研究的荟萃分析

基于那里最保守的数字加上我的盲目假设,即螺钉的端粒与侧粒强度比与钉子相似,根据经验,说端粒中的螺钉将具有 0.5侧纹螺钉的拔出力?这符合人们的经验吗?

如果没有,在给定螺钉直径和木材密度的情况下,是否有计算器或公式来确定端粒拔出力?

3个回答

长期以来(1920 年代或更早),各个公司测试自己的产品和竞争对手的产品,以及政府机构为其行业的利益开展工作,都对螺钉抗拉出的阻力进行了广泛的研究。后者中最著名的也许是美国农业部的林产品实验室,即 FPL。在他们的(主要?)出版物木材作为一种工程材料,第 8 章,紧固件中,它指出:

插入木端纹理的螺钉的拔出载荷有些不稳定,但在避免分裂时,它们应平均为插入侧纹理的螺钉所承受载荷的 75%。

我的重点。在每个螺钉的确切位置,木材的个性将很重要,仅 1/2" (13mm) 到一侧或另一侧,一块木头可以在纹理方向上表现出很大的变化,因此如何好吧,它可以固定螺丝。

在下一个关于拉力螺钉的条目中:

拉力螺钉从一块木头的端纹表面拔出的阻力大约是它从同一块木头的侧纹表面拔出的阻力的四分之三。

尽管我怀疑图片要复杂得多,但这表明这为我们提供了粗略的指导。正如我早先在评论中提到的,我认为不能假设所有类型的螺钉在长粒和端粒 1、2 的拔出阻力之间具有相同关系

最大化螺钉保持力
该出版物反复提到需要适当尺寸的导向孔,这很重要。除了在木材分裂时不美观之外,紧固件的保持力大大降低。

通过为螺钉3钻孔尺寸正确的导向孔,很大程度上避免了分裂尽管有些螺钉不需要导向孔,但在某些情况下它们仍然可以从中受益。

重要的是要知道导向孔尺寸(如之前的答案中简要提到的)对于给定的螺钉直径和类型并不固定。虽然对于低密度的木材,导向孔需要更小,而对于高密度的木材,导向孔需要更大,但其他因素(包括可能违反直觉的螺钉长度)决定了理想的导向孔尺寸。但在实践中,由于许多车间中小数钻头的可用性有限,在所有情况下都将使用与刀柄直径最接近的钻头!

终粒总结
通过阅读文献可以得出一些明确的提示:

  • 尽可能靠近理想的导向孔钻孔。
  • 使用比其他方式更大尺寸的螺钉。
  • 使用最长的实用螺钉。

请注意,这些可能会导致螺钉很难完全驱动,因为阻力会增加并且螺钉进入的深度越深,尤其是在较硬的物种中。有时这可能超过动力不足的电池钻/起子或手动螺丝刀的转动能力。用肥皂、蜡或油润滑螺钉非常值得这样做,但这可能还不够,因此可能需要更换不同的螺丝刀,例如有绳钻头/螺丝刀或木匠支架。

一个额外的提示:

  • 如果可能,以小角度驱动螺钉(以涉及更多长粒),并用一对螺钉对角(以提供燕尾固定)。

1值得注意的是,径向晶粒和纵向晶粒的抗拉力甚至不一样,尽管它们通常像我在这里所说的那样被归为“长晶粒”。

2尤其是自攻螺钉,末端纹理可能与长纹理不同,因为它们会切断纤维,而不是将它们推到一边并在很大程度上保持完整。

3 有时也用于指甲。

我不会假设解决固定螺钉的端部纹理的强度,但我同意它是偶然的,而不是垂直的那么强。如果它不明显或不美观,您可以通过在木头表面钻孔并插入和粘合销钉来获得更坚固的接头。然后,您将导向孔钻入末端纹理,穿过销钉,然后将螺钉沉入那里。它比单独拧入末端谷物要好得多。这有点像插入一个穷人的桶形螺母。

据我了解,参考“ASD/LRFD 木结构设计”(Donald E. Breyer 和 Kelly Cobeen),不赞成将载荷拉入末端纹理。它确实建议不应使用这种类型的连接,尤其是对于木方头螺栓或螺钉。

这是为了说明几个项目。一,由于木材固化,劈裂通常发生在末端。其次,安装方头/螺钉时,无论预钻孔如何,螺纹都会切断木材的纹理。

请记住,木纤维最好的比喻是一束稻草。至于横纹张力的连接,您依赖于沿紧固件长度的横纹强度。尽管不建议这样做,但这确实提供了一些退出强度。

根据我的经验,我看到许多依赖于这种连接的连接失败;我将其称为“插头”型故障。紧固件很容易被拉出,尤其是在受到收缩膨胀作用时,并且会沿着紧固件的长度在螺纹之间留下材料。

如果不顾一切,我只会将端粒用于剪切连接,并将剪切强度降低 0.67。