1. Строение древесины. Гл разрезы. Связь с мех-хар-ками. В
попереч. сечении ствола древесина состоит из коры, луба, под
лубом нах-ся слой камбия.
Основную часть занимает
заболонь и ядро. Заболонь сост из молодых клеток, ядро- из
полностью мертвых клеток. Зависимость физико-мех свойств
древесины от влажности. Древесина обладает способностью
впитывать в себя влагу ввиду своей гигроскопичности. От
кол-ва влаги в др. в значит. мере зависит и ее физик-мех.св-ва.
Плотность свежесрубленной др. хвойных пород = 850кг/м3 по
мере удаления влаги плотность уменьшается. ползучесть
древесины. При кратковременном действии нагрузки
древесины работает практич. упруго, но при длительном
действии неизменной нагрузки деформации во времени увел.
Даже при малом уровне напряжений ползучесть может
продолж.годами. Биопоражение древесины .напрямую связано
с влажностью древесины. При вл-сти 18% а также при
наличии кислорода и + темп. возникают усл. для
жизнедеят.дереворазрушающих грибов. или насекомых .
Распространение огня. происходит в рез-те соед-я углерода
древесины с кислородом. с Наруж стороны древесина быстро
обгорает то ввиду малой ее теплопроводимости и появлению
толщины обуглевшего слоя препятст-щего поступления
кислорода дальшейший процесс замедляется. Для полного
представления о строении древесины рассмт.3 разреза ствола:
1 осевой 2 радиальный 3 тангентальный
31. Сегментные фермы
Верхний пояс сегментных ферм имеет круговое очертание с
постоянным радиусом кривизны. Радиус окружности, по которой
очерчена ось верхнего пояса фермы: R=(L2+4f2)/8f/. Половина
центрального угла дуги верх. пояса: α=arcsin L/2R. Верхний
пояс сегментных ферм может быть выполнен из нескольких
отдельных блоков, т.е. разрезным или состоять из двух
половин со стыком в коньковом узле - неразрезным. Верхний
пояс может выполняться также полностью неразрезным.
Сечение пояса принимается прямоугольным, при этом
отношение высоты к ширине не более 4. Раскосы фермы
выполняются из древесины и снабжены наконечниками из
стальных пластин. При неразрезном верхнем поясе расчетная
схема фермы представляет собой статически неопределимую
систему, и расчетная схема представляет собой раму с
неразрезными поясами и шарнирным креплением решетки.
При разрезном верхнем поясе в расчетную схему вводятся
шарниры в узлы и система рассматривается как статически
определимая рама с прямолинейными панелями между
узлами. В этом случае расчетный изгибающий момент в
середине панели верхнего пояса определяют с учетом
обратного момента, возникающего из-за криволинейности
верхнего пояса по формуле: Мрасч=Мg-Nf0, где Мg - момент от
поперечной вне узловой нагрузки в середине панели как для
однопролетной балки, шарнирно опертой в узлах (опорах); Nнормальная сила в панели, центрально приложенная в сечении
узлов от нагрузки на всю ферму.
64.Обеспечение пространственной жёсткости деревянных
зданий
Каркасы зданий. Посредством узловых соединений
несущих и опорных к-ций, должны обеспечивать
пространственную работу и передачу усилий от всех видов
нагрузок и воздействия, в том числе монтажных и случайных,
на фундамент. Невозможность создания достаточно жёстких
узлов соединения элементов каркаса здания, заставляет
использовать связевые элементы, обеспечивающую геом
неизменяемость каркаса.
Каркасы зданий с применением дерев к-ций проектируются
таким образом, чтобы несущая способность (прочность и
жёсткость) поперёк здания обеспечивалась поперечными
рамами, а вдоль здания продольными элементами каркаса
(прогоны, подстропильные балки, связевые элементы). Связи
в виде диагональных или крестовых элементов применяются в
случае использования в качестве ограждающих конструкций
сборных плит покрытия и панелей стен на деревянном
каркасе, т.к. податливость их креплений к несущим
конструкциям не гарантируют жёсткости каркаса.
Пространственная жёсткость зданий дополнительно
обеспечивается фахверком торца, который воспринимает
значительную долю ветровых нагрузок, встроенными
сооружениями. При этом должно удовлетворяться требование,
чтобы низ стоек фахверка, эстакад и т.д. был жёстко
закреплён, а верх давал возможность свободного
вертикального перемещения несущих конструкций покрытия
от временных нагрузок.
Скалывание древесины встречается, как правило, в
сопряжениях деревянных элементов. Известно три выда
скалывания -вдоль волокон, поперек волокон и под углом к
волокнам.
Расчет древесины на скалывание производится по
напряжениям, средним по площадке скалывания, по формуле
Дополнительно !!!!
Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию
следует выполнять по формуле
34, 42. Составные стойки на податливых связях
Стойки из 2х или нескольких брусьев, соед. по
длине болтами наз. составными. Высота стоек до 6,5м
(иногда 9м). Брусья сплачиваются непосредственно
болтами
или
ч/з
а)
б)
прокладки.
а) с прокладками; б) без
l
прокладок.
l
Расчет вып-ся по п.4.6
СНиП:
Составные элементы на
податливых
I y
h
I y
h
соединениях,
опертые
x
x
x
x
b
b
всем сечением, следует
I y
I y
h
h
рассчитывать
на
прочность
и
устойчивость
по
формулам (5) и (6), при этом Fнт и Fрас определять как
суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных
элементов следует определять с учетом
τск= Тск/Fск<=Rск.ср
где τск- напряжения скалывания, средние по площадке, МПА
Тск- сила, вызывающая скалывание; Н; Rск.ср- расчетное
сопротивление древесины скалыванию, среднее по площадке,
МПА; Fск- площадь скалывания, мм2
Расчетное сопротивление древесины скалыванию, среднее
по площадке
R ср,ск= Rск,/(1+ß*(Lск,/e))
Где R ср,ск – расчетное сопротивление
древесины
скалыванию вдоль волокон для максимального напряжения,
МПА;
Lск
скалывания;
– длина площадки скалывания; e –плечо сил
ß=0,25
при односторонней схеме скалывания;
ß=0,125 при промежуточной схеме скалывания. Расчетное
сопротивление древесины скалыванию под углом к волокнам
зависит от величины угла скалывания – с увеличением угла
скалывания прочность древесины снижается. Расчетное
сопротивление древесины скалыванию в диапозоне углов
скалывания от 0 до 90 градусов опрделяется по следующей
формуле
R ск α= R ск/(1+(R ск/R ск 90 – 1 ) sin3 α
Где R ск α - расчетное сопротивление древесины
скалыванию под углом α; R ск- расчетное сопротивление
древесины скалыванию вдоль волокон; R ск 90 – расчетное
сопротивление древесины скалыванию поперек волокон
QSб р
I б р bр ас
Rс к ,
(18)
где Q – расчетная поперечная сила;
Sбр – статический момент брутто сдвигаемой части
поперечного сечения элемента относительно
нейтральной оси;
Iбр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента
относительно нейтральной оси;
bрас – расчетная ширина сечения элемента;
Rск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.
Расчетную несущую способность соединений, работающих
на смятие и скалывание, следует определять по формулам:
а) из условия смятия древесины
Т = RсмFсм;
(52)
б) из условия скалывания древесины
1
1
1
1
податливости соединений по формуле: y y 1 и
далее по СНиП.
T R Fс к ,
где у - гибкость всего элемента относительно оси У,
(53)
вычисленная по расчетной длине элемента lо без
где Fсм – расчетная площадь смятия;
учета податливости; 1 - гибкость отдельной
Fсм – расчетная площадь скалывания;
ветви относительно оси I-I, вычисленная по расчетной
Rсм – расчетное сопротивление древесины смятию под
длине ветви l1; при l1 меньше семи толщин (h1) ветви
углом к направлению волокон;
принимаются 1 = 0; у - коэффициент приведения
ср
Rс к – расчетное среднее по площадке скалывания гибкости
2
ср
ск
сопротивление древесины скалыванию
волокон, определяемое п. 5.3.
вдоль
N
N
Rс
Rс
Fнт
(5), Fрас
(6).
а) 1-стойка, 2-накладка, 3-анкер, 4-болты, 5-гидроизоляция, 6-уголок.
б) 1-стойка, 2-анкеры, 3-болты, 4-анкерные столики.
2
9.Работа древесины при скалывании
Скалывание
Наиболее неблагоприятно, хрупкий характер разрушения
древесины.
В реальных конструкциях в опорных зонах где чаще всего
происходит скалывание, имеет место сложное напряженное
состояние (различные сочетания касательных и нормальных
напряжений)
неадекватное
напряженному
состоянию
стандартных образцов при испытании.В отличие от других
видов напряженного состояния влияние пороков на
скалывание сказывается незначительно.Предел прочности
равен 6-7МПа.Разница между прочностью на скалывание в
разных направлениях незначительна.
Различают
2
вида
скалывания-одностороннее
и
промежуточное
Недостатки метода расчета элементов деревянных
конструкций, работающих на скалывание и раскалывание:
a. Не установлен стандартный метод экспериментальной
проверки предельной прочности древесины при сложном
напряженном состоянии (различном сочетании касательных
и нормальных напряжений
b. Не внедрена, предложения Б А Освенским теория,
раскрывающая зависимость прочности древесины от
соотношений касательных и нормальных напряжений,
увязанная с данными об анатомическом строении древесины.
Б-1. Работа древесины при сжатии.
На сжатие работают стойки, подкосы, верхние пояса и
отдельные стержни ферм. В сечениях элемента от
сжимающего усилия N, действующего вдоль его оси,
возникают почти одинаковые по величине сжимающие
напряжения σ (эпюра прямоугольная).
Древесина работает на сжатие надежно, но не вполне
упруго. Примерно до половины предела прочности рост
деформаций происходит по закону близкому к линейному, и
древесина работает почти упруго. При росте нагрузки
увеличение деформаций все более опережает рост
напряжений, указывая на упруго-пластический характер
работы древесины.
Разрушение образцов без пороков происходит при
напряжениях, достигающих 44 МПа, пластично, в результате
потери устойчивости ряда волокон, о чем свидетельствует
характерная складка. Пороки меньше снижают прочность
древесины, чем при растяжении, поэтому расчетное
сопротивление реальной древесины при сжатии выше и
составляет для древесины 1 сорта Rс=14÷16 МПа, а для 2 и 3
сортов эта величина немного ниже.
Испытания механических свойств древесины выполняют
по соответствующим ГОСТам. В соответствии с ГОСТами
испытания должны выполняться при стандартной влажности
12%. Если влажность отличается от стандартной, показатели
механической прочности пересчитываются с учетом
поправочных коэффициентов, указанных в ГОСТах.
Прочность древесины при сжатии вдоль волокон. Это
одно из важных механических свойств древесины.
Сопротивление сжатию вдоль волокон составляет довольно
значительную величину и колеблется у различных пород от 45
до 65 МПа при стандартной влажности 12% и от 25 до 45 МПа
при влажности выше 35%. При производстве мебели, свай,
стоек, стропильных ферм и др. имеете важное значение
сжатие древесины вдоль волокон.
Прочность древесины при сжатии поперек волокон. При
сжатии древесины поперек волокон в зависимости от
направления сжатия (радиального, тангентального) и породы
деформация древесины может быть неравномерной —
трехфазной и равномерной — однофазной. В первом случае
при испытании вначале проявляется повышение напряжений и
деформации (1 фаза), затем прирост напряжений практически
прекращается и наблюдается только увеличение деформации
образца (2 фаза), далее напряжения начинают возрастать (3
фаза). В связи с наличием пофазной деформации испытания
на сжатие поперек волокон ведутся с регистрацией как усилий
воздействия, так и величин деформации. Напряжение
принимают за условный предел прочности при сжатии
поперек
волокон,
соответствующее
пределу
пропорциональности, т. е. максимальное значение напряжения
на прямолинейном участке диаграммы. Условный предел в 511 раз меньше чем при сжатии вдоль волокон.
Б-12. Клеи и клеевые соединения. Клеестальная шайба.
Клеевые соединения – это наиболее прогрессивные виды
соединений при заводском изготовлении клееных деревянных
конструкций.
Их основой являются конструкционные
синтетические клеи. Эти соединения имеют ряд важных
достоинств. Склеивание
дает возможность
из
досок
ограниченных размеров сечений и длин изготовлять
клеедеревянные элементы
несущих
конструкций
практически любых размеров и форм.
Они могут быть прямыми и изогнутыми, постоянного,
переменного и профильного сечений, высотой, измеряемой
метрами, а длиной десятками метров.
Клеевые соединения являются не менее прочными, чем
реальная древесина и имеют столь малую податливость,
что ее можно не учитывать при расчетах и считать
клеедеревянные элементы как цельные. Клеевые соединения
являются водостойкими. Они не подвержены загниванию и
стойки против воздействия ряда химически агрессивных
сред
1. Склеивание дает возможность из досок, ограниченных
сортаментом на пиломатериалы изготовлять конструкции
любых размеров и форм. Они могут быть прямолинейными,
гнутоклееными, постоянного и переменного сечений, длиной
измеряемой десятками метров и высотой до 2-2,5 метров.
2. В отличие от соединений на механических связях клеевое
соединение обеспечивает жесткое сплачивание деревянных
элементов и образует монолитное сечение.
3. Склеивание повышает механические свойства клееной
древесины за счет рассосредоточения пороков при наборе
клееного пакета.
4. Клеевые соединения являются стойкими к воздействию
агрессивной
среды, что обеспечивает долговечность
конструкций.
Клеями принято называть такие составы, которые при
определенных условиях химических реакций или от
нагрева,
или
от
охлаждения обладают
свойством
затвердевать
и
прочно
соединять
различные
или
однородные материалы.
Основу клея составляют связующие вещества, которые
могут
быть
животного(мездровый,
казеиновый),
растительного(крахмал),
минерального
(силикатные,
битумные) или синтетического происхождения (смолы).
Производство клееных деревянных конструкций должно
осуществляться только на специализированных предприятиях.
Особые требования по температурно-влажностному режиму
предъявляются к цеху клееных конструкций, где необходимо
поддерживать температуру 18-20 С и влажность воздуха 5060%. Допускается производство и при температуре 16-25
градусов и влажности до 70%, но при этом должны
корректироваться режимы склеивания.
Интересной
разновидностью
клееных
конструкций
являются разработанные в ЦНИПС соединения и конструкции
на клеестальных шайбах. Склейка тонкой металлической
полосы с деревом дает возможность усилить концы
соединяемых деревянных элементов металлом, повысить
несущую способность соединений и получить весьма удобные
в монтаже сборно-разборные конструкции. В области
мостостроения появились новые типы мостовых ферм с
соединениями на нагелях преимущественно на гвоздях.
Наиболее надежным вариантом гвоздевых ферм большого
пролета явились комбинированные арочные фермы,
усиленные
балкой
жесткости,
применяемые
для
автодорожных мостов.
Б-23. Настилы и шиты. Конструирование и расчет.
Дощатые и клеефанерные настилы покрытий Различают
сплошные и разряженные дощатые настилы.
При рулонной кровле в неутепленных покрытиях
применяют сплошные дощатые настилы. В утепленных
покрытиях поверх этих настилов укладывают твердый
плитный утеплитель, непосредственно по которому или по
выравнивающему слою наклеивают рулонный ковер.
Возможен вариант, когда утеплитель укладывают между
прогонами с подшивкой потолка из гипсокартона.
При чешуйчатой кровле из асбестоцементных или
стеклопластиковых листов в неутепленных покрытиях
применяют разреженные дощатые настилы (обрешетки).
Чешуйчатая кровля является непроницаемой благодаря
неплотностям стыков, поэтому разряженный настил
обеспечивает проветривание полостей под ней и высыхание
древесины в процессе эксплуатации. Разряженный настил
может служить так же основанием черепичной кровли и
кровли из стальных листов.
Дощатые настилы изготавливают из досок на гвоздях и
укладывают на прогоны или основные несущие конструкции
покрытий при расстоянии между ними не более 3 м. Рабочие
доски настилов должны иметь длину, достаточную для
опирания их не менее чем на три опоры для увеличения их
изгибной жесткости по сравнению с однопролетным
опиранием.
Дощатый настил под мягкую кровлю целесообразно
конструировать и рассчитывать как двухпролетную
неразрезную шарнирно опертую балку (рис. 1, в). Расчетную
ширину настила условно принимают равной 1 м. Настил
покрытия рассчитывают на два основных сочетания нагрузок.
Первое сочетание — равномерно распределенная
постоянная нагрузка от собственного веса g и временная от
веса снега s (рис. 1, г). Максимальный изгибающий момент М1
возникает в сечении над средней опорой и определяется
выражением
М1 = 0,125( g + s)l2, (1)
где l — расстояние между прогонами.
Прочность настила должна удовлетворять условию М 1/ W <
Ли, где расчетное сопротивление древесины 3-го сорта изгибу
Ли = = 13 МПа; W — момент сопротивления досок рабочего
настила.
Прогиб настила / проверяют на нормативные значения
постоянных и временной нагрузок £н и sн по формуле
f = (2,13/384)[( gн + sн)/4/(E/)] < /и, (2)
где Е = 103 кН/см2 = 10 000 МПа — модуль упругости
древесины; I — момент инерции сечений досок рабочего
настила; /и — предельный прогиб, полученный согласно
требованиям п. 10.7 [4].
Второе сочетание — равномерно распределенная
постоянная
нагрузка
от собственного
веса
g и
сосредоточенной монтажной нагрузки Р = 1,2 кН,
учитывающей вес человека с инструментом (рис. 1, д).
Максимальный изгибающий момент М2 возникает на
расстоянии 0,43/ от крайней опоры (см. рис. 1, д) и
определяется по формуле
М2 = 0,07gl2 + 0,207Pl. (3)
Проверку прочности настила производят по формуле М 2/ W
< Яи, где Ли — расчетное сопротивление древесины изгибу с
учетом коэффициента условия работы при наличии
монтажной нагрузки тн = 1,2. Сосредоточенная монтажная
нагрузка Р = 1,2 кН распределяется на две доски при
расстоянии между их осями, не превышающем 15 см, и на
одну доску одиночного настила при расстоянии более 15 см.
Волнистые листы из стеклопластика — это готовые
элементы неутепленного покрытия. Их укладывают вдоль
ската с уклоном не менее 1:10 на деревянные или
металлические прогоны. Шаг прогонов обосновывается
расчетом и не должен превышать 1,5 м. Рекомендуемая длина
нахлестки листов в стыке не менее 20 см.
схеме
Настил из волнистых листов стеклопластика при опирании
на три прогона рассчитывают как двухпролетную шарнирно
опертую балку на действие равномерно распределенной
нагрузки от собственного веса и веса снега.
Геометрические характеристики сечений волнистых листов
рекомендуется принимать по прил. 2.
Расчетное число волн на ширине Ь = 1 м можно определить
по формуле пв = Ь/Ьв, где Ьв — шаг волн.
Устойчивость волнистых листов при изгибе проверяют по
Б-45. Конструкция связей.
Связи бывают:
1) горизонтальные (или наклонные для скатной кровли);
2) вертикальные в покрытии, а также по продольным и
торцовым стенам.
Связи обеспечивают общую устойчивость здания,
воспринимают ветровые и крановые тормозные нагрузки и
передают их на фундамент.
В зданиях с деревянным каркасом применяют два основных
вида связей:
а) связевые фермы, располагаемые вертикально, наклонно
или горизонтально поперек здания по наружным поясам (или
наружному контуру) несущих конструкций;
б) продольные связи (тоже фермы), плоскость которых
располагается
перпендикулярно
плоскости
несущих
конструкций; эти связи закрепляют нижние пояса (или
внутреннюю кромку) несущих конструкций.
Связевые фермы, расположенные по наружным поясам
конструкций, соединяют ригели двух соседних рам и их
стойки в пространственный блок жесткости, способный
воспринимать нагрузки, направленные перпендикулярно
плоскости основных несущих конструкций. Поясами являются
верхние пояса ригелей (ферм, клеефанерных балок и т.п.) или
все сечение несущих конструкций (дощатоклееных арок, рам,
стоек). Решетка связевых ферм может быть деревянной
раскосной или перекрестной из стальных тяжей. Эти связи
воспринимают ветровые и технологические нагрузки,
направленные вдоль здания (ветер, продольное торможение
кранов), обеспечивают устойчивость каркаса в процессе его
монтажа.
Роль стоек в решетке связевых ферм выполняют прогоны
или панели. Связевые фермы устанавливают с интервалом не
более 30м (чаще всего18-24м), но не менее двух на здание.
формуле
где М = ql2/8 — изгибающий момент при двухпролетной
работы; l — расстояние между двумя соседними прогонами;
фв — коэффициент устойчивости листа при сгибе:
Прочность листа при скалывании проверяют по формуле т =
= 0/(2пвЛв8) < Яск, где Q = 5ql/8 -поперечная сила при
двухпролетной схеме.
Прогиб двухпролетного листа при нормативной нагрузке
вычисляют по формуле
и сравнивают с предельным прогибом настила согласно п.
10.7 [4] и п. 2 прил. 7* [4].
Связевые фермы у торцов здания могут не устанавливаться,
если торцевые стены в состоянии самостоятельно
воспринимать горизонтальные нагрузки.
Связи закрепляют две крайние точки несущих конструкций
и одну или несколько промежуточных точек.
Расчет связевых ферм производят на горизонтальные
нагрузки, которые складываются из внешних горизонтальных
нагрузок (ветра, тормозных усилий кранов и т.п.) и
дополнительных усилий от вертикальной нагрузки вследствие
возможных несовершенств формы (отклонение от вертикали и
других дефектов).
Связевые фермы рассчитывают как обычные фермы.
Продольные связи соединяют несущие конструкции
попарно и устанавливаются с интервалом, равным шагу
несущих конструкций.
Шаг продольных связей определяют из условия
обеспечения устойчивости раскрепляемых конструкций.
Б-53. Светопрозрачные фонари.
Светопрозрачные фонари применяются при строительстве
зданий различного назначения. В производственных
помещениях и торговых центрах они позволяют эффективно
использовать естественный свет и экономить электричество
даже при недостаточности бокового света из-за плотной
соседствующей застройки. В жилых домах светопрозрачные
фонари формируют необычный индивидуальный дизайн
помещений, причем устройство таких конструкций возможно
как при строительстве, так и при капитальной реконструкции
здания.
Светопрозрачные фонари изготавливают из стального
профиля с использованием гнутых стальных элементов – для
создания гладких сферических форм, или же виде прямых
плоскостей – если дизайн-проект предполагает создание
фонаря сегментированной формы. В качестве заполнения
фонаря могут быть использованы однокамерные или
двухкамерные стеклопакеты толщиной 24 или 32 мм.,
поликарбонат или шестимиллиметровое стекло.
Использование
качественных
уплотнителей
в
светопрозрачной конструкции позволяет устанавливать и
использовать зенитные фонари при температуре от -50 до
+85*С, в условиях повышенной влажности или сильного
ультрафиолетового излучения.
Важным моментом в устройстве светопрозрачного фонаря
является обеспечение его водонепроницаемости. Помимо
качественных уплотнителей этой цели служат двухуровневые
водоводы, выполненные в виде каскада, которые проводят от
конька крыши до ближайшего водосточного желоба.
Наиболее распространенной конструкцией является
светопрозрачный фонарь с распахивающимися створками.
Конструкция каркаса позволяет делать распашные створки
достаточно больших размеров, а вес их может достигать 1500
кг. Более редкой и оригинальной формой устройства
зенитного фонаря является сдвижная арочная конструкция с
электрическим приводом. Такой фонарь можно полностью
отодвинуть в сторону в солнечный день, открывая большое
световое пространство.
Зенитные фонари – это световые конструкции, которые
применяются
для
естественного
освещения.
Они
представляют собой самонесущие каркасы из легких металлов
(чаще - алюминиевые). Зенитные фонари значительно
увеличивают интенсивность дневного освещения помещения.
Такой эффект связан с тем, что свет, исходящий от
конструкции, расположенной в зените, обладает большей
прозрачностью. Как показывает практика, зенитные фонари по
сравнению с вертикальными окнами пропускают света почти
на 50% больше. Важное преимущество данных конструкций –
то, что их можно устанавливать в различных частях кровли.
Помимо этого, существует возможность изначально
обеспечить нужное количество дневного света за счет
установки определенного числа зенитных фонарей. При
данных расчетах обязательно учитываются факторы,
связанные с вентиляцией, пожарной безопасностью и др.
Зенитные фонари могут быть оформлены в различных
вариантах - пирамиды, купола, и подразделяются на разные
виды - двускатные, арочные и др. Они применяются в крышах
торговых и промышленных зданий, павильонов, бассейнов и
др.
Б-56. Стеклопластики - как конструкционные
материалы.
Стеклопластики представляют собой материалы, состоящие
из стекловолокнистого наполнителя и связующего.
В
качестве
связующего
обычно
используются
термореактивные
смолы
(полиэфирная,
эпоксидная,
фенолоформальдегидная). Стеклянное волокно является
армирующим элементом, прочность которого достигает 10002000 МПа. Основой стекловолокон являются элементарные
волокна.
Элементарные волокна (первичные нити) получают из
расплавленной стеклянной массы, вытягивая ее через
небольшие отверстия- фильеры; элементарные волокна
(порядка 200) диаметром 6-20 мкм объединяют в нити, а
несколько десятков нитей- в жгуты (крученые нити).
В стеклопластиках, применяемых в строительстве,
используют следующие стекловолокнистые наполнители:
а) прямолинейные непрерывные волокна, вводимые в виде
жгутов, нитей или элементарных волокон.
б)
рубленое
стекловолокно
в
виде
хаотически
расположенных отрезков длиной приблизительно 50 мм.
Механические свойства стеклопластиков зависят от вида
стекловолокнистого наполнителя. Наиболее высокими
механическими свойствами обладают стеклопластики,
армированные
непрерывным
прямолинейным
стекловолокном. В направлении волокон их прочность
достигает 1000 МПа при растяжении, а модуль упругости до
40000 МПа, однако, в поперечном направлении прочность
стеклопластиков не велика (примерно в 10 раз меньше).
Все стеклопластики, армированные в одном или в двух
взаимноперпендикулярных
направлениях,
являются
материалами анизотропными.
Стеклопластики, армированные рубленым стекловолокном,
являются изотропными материалами.
Существуют следующие виды стеклопластиков
В-11. Нагельные соединения. Расчет и конструктивные требования.
Виды соединений. По высоте сплачивания, по длине сращивания.
Средства соединений: врубки, нагели, МЗП, вклеенные стальные
стержни, клеестальные шайбы, клеи. По способу передач нагрузки:
соединения на механических связях соединения с использованием клея,
клеевые соединения. Принцип дробности – позволяет избежать
скалывание древесин, путем увеличения числа площадок скалывания,
т.е. обеспечить вязкий характер разрушения древесины. Нагели.
Выполняются из стали, стеклопластиков, твердых пород древесины.
Наиболее распространенные соединения на болтах и гвоздях.
Конструктивные требования к н.с.:
1. Диаметр сверла должен приниматься на 0,2-0,5 мм меньше, чем
нагель. Диаметр болтов не более 24 мм.
2. В растянутых стыках из брусьев и досок ц.н. размещают в 2 или 4
ряда, симметрично оси действия усилия. Располагать нагели в 1 или
3 ряда не рекомендуется потому, что средний ряд при этом
попадает в сердцевину плоскость, где вероятнее всего
возникновение усушенных трещин. В бревнах допускается
расположение в шахматном порядке в два ряда.
3. Расстояние между осями ц.н. принимается с учетом исключения
возможности скалывания.
4. Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины
пробиваемого элемента.
5. При определении длины защемления не учитывается заостренная
часть гвоздя (1,5d), а также из длины гвоздя следует вычесть по 2
мм на каждый шов между неструг. эл.
6. Если гвоздь пробивает элемент насквозь, то толщина последнего
элемента уменьшается на 1,5d, т.к. происходит местное
выкалывание древесины.
Гвозди S1=15d, S2=S3=4d Болты S1=7d, S2= 3,5 d , S3=3d . Расчет н.с.
нагеля на один условный шов сплачивания определяется из условия
смятия древесины и изгиба нагеля. Из условия смятия: Тс=50сd
Тс=35сd с=а; Тс=80аd Тс=25сd с>а; симметричное соед. Тс=80аd
с<а.Из условая изгиба: Ти=250 d²+а² для гвоздей; Ти=180 d²+2а² болты;
где а,с-толщины соединяемых элементов, d-диаметр болт.Количество
нагелей n=N/(Tmin*nш), где N-усилие действующие на соед.эл-т, Tminминим нес сп-ть, nш-кол. Швов
В-22. Влага и ее влияние на физико-механические
характеристики древесины. Учет влияния влаги при
расчете.В древесине содержатся два вида влаги: связанная
(гигроскопическая)
и
свободная.
Связанная
влага
удерживается в основном физико-химическими связями и
находится в толще клеток. Свободная влага содержится в
полостях клеток и межклеточных пространствах. Состояние
древесины, при котором свободная влага отсутствует, а
клеточные стенки содержат максимальное количество
связанной влаги, наз-ся пределом гигроскопичности. При
темп-ре 15-20 С предел гигроскопичности примерно для вех
пород равен 30%, а для замороженной древесины 23-25%.
Имеется третья форма влаги- химически связанная влага, но
эта влага имеет значение только при хим-ой переработке
древесины. W=(m-mo)/ mo*100%, где m-масса влажной
древесины, mo-масса абсолютно сухой древесины. Показатели
механических свойств древесины в значительной мере зависят
от ее влажности. Свободная влага связана с древесиной лишь
механически и ее удаление при сушки не вызывает
структурных
изменений
древесины.
Удаление
гигроскопической
влаги
повышает
прочностные
характеристики древесины, а также влечет за собой изменение
размеров структурных элементов, что проявляется в виде
усушки. При увлажнении древесины до предела насыщения
волокон древесины (30%) прочность и модуль упругости
древесины снижается, а деформативность увеличивается. При
дальнейшем повышение влажности древесины показатели
механических
свойств
практически
не
меняются.
Следовательно, прочностные и деформативные св-ва
древесины характеризует лишь наличие связанной влаги в
стенках клеток. Поэтому сравнивать показатели древесины,
имеющие различную влажность, вплоть до предела
гигроскопичности нельзя. В связи с этим для сравнения
прочностных и упругих характеристик древесины результаты
испытаний приводят к стандартной влажности 12%. Для
перерасчета прочностных показателей приведенных к
стандартной
влажности
используют
формулу:
В12=Вw[1+α(W-12)] .
Для перерасчета упругих характеристик (модуль упругости,
модуль сдвига и др) используют фор-лу: С12 =Сw/{1- α(W12)], где В12 и С12-показатель, приведенной влажности 12%,
Вw и Сw-показатель испытаний при влажности в момент
испытания, W- влажность образцов в момент испытаний, αпоправочный коэф.для различных видов напряженного
состояния при испытаниях при сжатии=0,05; при изгибе =0,04;
при скалывании =0,03. Эти формулы справедливы в диапазоне
влажности образцов 8-23%. Снижение модуля упругости при
увеличение влажности древесины ведет к увеличению
деформативности,
что
необходимо
учитывать
при
проектировании днревянных к-ций, изготовляемой из
массивной древесины. . С увеличением вл-сти плотность
увеличивается, и поэтому для расчета при опр. постоянных
нагрузок исп. усредненные показатели представленных в
нормах.
1) Пресс - материалы типа СВАМ (стекловолокнистый
анизотропный пресс- материал) является одним из первых
высокопрочных
стеклопластиков,
полученных
путем
прессования стеклошпонов (шпонов из однонаправленного
стекловолокна).
2) Пресс - материалы АГ-4С и АГ-4В.
АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту,
полученную на основе крученых стеклянных нитей и
аминофинолоформальдегидной
смолы.
АГ-4С
предназначается для получения высокопрочных изделий
методом прямого прессования или намотки.
Пределы прочности при сжатии и изгибе ниже , чем у
СВАМ – 200-250 МПа, а при растяжении несколько выше.
3) Полиэфирный стеклопластик изготавливают на основе
рубленого стекловолокна и прозрачных полиэфирных смол,
благодаря которым полиэфирный стеклопластик является
светопроницаемым. Выпускается он в изделиях в виде
волнистых или плоских листов, часто имеющих различные
окраски. Прочностные характеристики существенно ниже, чем
у предыдущих материалов, и составляют 60-90 МПа при
растяжении и сжатии.
В-33. Армированные деревянные балки. Конструирование и расчет.
Армирование стержневой арматурой клееной древесины является
эффективным способом увеличить прочность и жесткость изгибаемых и
сжатоизгибаемых элементов. Армирование сечение клееных деревянных
балок в основном бывает трех видов: двойным симметричным( с
равномерным распределением арматуры по наиболее напряженным
зонам сечения), двойным несимметричным ( с большим количеством
арматуры в сжатой зоне сечения) и одиночным ( с размещением ар-ры
только в раст-ой зоне) с расположением по всей длине. В выбранные
прямоугольные пазы наносится эпоксидный клей высокой вязкости и в
него погружается ар-ра периодического профиля, как правило класса А111 защитный слой образуется креплением доски с гвоздевой
запрессовкой . Введение ар-ры позволяет при расчете увеличить хар-ки
балки, снижая тем самым уровень расчетных напряжений по сравнению
с клееным пакетом таких же размеров. Помимо этого, во времени
происходит перераспределение нормальных напряжений с более слабого
неоднородного материала-древесины, на более прочный и однородный –
Ра-ру, что овышает надежность к-ции при длительной эксплуатации. Это
перераспределение учитывается коэф.Кт который зависит от коэф
армирования и равен 1,005; 1,0025;1,0016;0,0012 для коэф армирования =
1;2;3;4%. Расчет на прочность по нормальным и касательным
напряжениям производится по методике В.Ю.Щуко.
1.На действие норм-х напряжений в древесине и ар-ре. М/Wпр<=Ru;
MnКт/ Wпр<=Rа 2. На действие касательных напряжений в древесине и
в клеевом шве древесины с ар-рой. τ=QSпр/(Jпр*b) <=Rск
τ=Q*S(а)пр*Кт/(Jпр*Др) <=Rск, где Wпр-приведенный м.с.,n-коэф
приведения модуля упругости ар-ры к модулю упругости древесины=20,
Ru и Rа-расч сопр древесины при изгибе и ар-ры. Sпр-приведенный
статический момент сдвигаемой части сечения с двойной ар-рой
относит-но нейтральной оси, Jпр- приведенный момент инерции сечения
относ-но нейтральной оси, b-ширина сечения балки, Rск-расч сопр
древесины скалыванию, S(а)пр приведенный статический момент ар-ры
относит-но нейтральной оси, Др-расчетная поверхность сдвига ар-ры =
0,9суммы периметров клеевого шва, соед древесину с ар-рой
В-44. Деревянные своды. Конструирование и расчет.
1Тонкостенные своды. Неск-о перекрещивающихся сплошных и
разреженных настилов, соед-х в одно целое гвоздями. Вследствие
этого пороки древесины, перенапряжения или даже разрушение
отдельных элементов не влекут за собой разрушение всей
конструкции и вызывают лишь перераспределение усилий в
соседних элементах свода. Дост-ва: Древ-а исп-ся как
конструкцион-ый мат-ал и теплоизоляционный в связи с малой
теплопроводностью древесины поперек волокон. 2Кружальносетчатые своды:Высота к-ии обесп-ся использ-ем досок по
ширине. Для реализации этого решения были использованы
унифицированные короткие элементы-косяки, соединенные между
собой в двух пересекающихся направлениях с использованием
болтов. Распор воспринимается либо затяжками либо стенами с
контрфорсами. Однако сложность изготовление и высокие
трудозатраты
ограничивают
применение
этих
конструкций.Особенности: 1)унификация формы и размеров
косяков, дающая возможность заготовлять их заводским способом,
2)транспортабельность Эл-ов при их перевозки,3) простота и
быстрота сборки конструкции. Если косяки цельного сечения то
пролет не более 20 м, при клеефанерных косяках пролет не более
100м. 3Клеефанерный свод- Для небольш-х пролетов путем
клеевого соед-ия фанерн-х обшивок к внутренним и наружным
граням гнутоклееных ребер свода, с заполнением полости
утеплителем из негорючих материалов. Недостатки этих к-ций
являются трудности с транспортировкой из=за значительных
габоритов, также при увеличение пролета такие к-ции явл-ся
экономически нецелесообразны из-за перерасхода утеплителя.
4Ребристые своды:гнутоклееные ребра создают высоту свода, а
ограждающая констр-ия закрепл-ся на верхн гране ребер.
Ребристый свод явл-ся наиболее простой и надежной
конструкцией, т.к. по своей расчетной схеме представляют собой
2х или 3х шарнирную арку таврового сечения, где за стенку тавра
принимается принимается ребро, а за полку тавра- конструкция
ограждения свода.
В-55. Требования к эксплуатации деревянных конструкций.
Надежная длительная работа деревянных конструкций в значительной
мере зависит от правильной их эксплуатации. При эксплуатации
деревянных конструкций необходимо следить за тем, чтобы
соблюдались принятые проектом нормальные условия эксплуатации. К
ним относятся действующие на конструкцию нагрузки и температурновлажностные условия окружающей среды. Необходимо учитывать, что
соблюдение нормальных условий эксплуатации не устраняет
неизбежных изменений состояния деревянных конструкций, за
развитием которых нужно следить и своевременно принимать
надлежащие меры. Так, например, с течением времени происходит
зависящая от влажности усушка лесоматериала; при этом развиваются
трещины, которые могут появиться в опасных для цельности
конструкций местах. Другим последствием усушки является ослабление
затяжки болтов, которые необходимо подтягивать в течение первых лет
эксплуатации конструкций. Вредным результатом усушки является
коробление элементов, в особенности широких досок. С другой стороны
замедленное высыхание влажного лесоматериала создает опасность
загнивания конструкций. Эта опасность возрастает при увеличении
влажности в помещении сверх нормальной. Непосредственную угрозу
загнивания конструкций создают протекание кровли, неисправности
водоотвода, недостаточность термо- и пароизоляции в ограждающих
частях конструкций и пр. Перечисленные недостатки требуют принятия
мер по их устранению. Одновременно следует просушить наиболее
опасные на загнивание места конструкций, а также усилить вентиляцию
для просушки всего помещения в целом. Просушка легче всего может
быть произведена в летнее время путем открывания оконных и дверных
проемов, слуховых окон на чердаках, продухов подполья 1 этажа.
Существенные расстройства вплоть до обрушения может причинить
перегрузка конструкций. Перегрузка часто создается снеговыми
отложениями,
превышающими
расчетные
нагрузки.
Поэтому
необходимо вести наблюдение за снеговой нагрузкой, в особенности за
местами скопления снега, так называемыми снеговыми мешками.
Следует своевременно очищать крышу от снега, не причиняя
повреждений кровле. Необходимо наблюдать за выполнением
требуемых по проекту огнезащитных мероприятий.
Сорта различаются в зависимости от видов, величин,
расположения и количества пороков.(сучки, трещины, пороки
строения древесины, грибные поражения, биологические
повреждения, инородные включения, покоробленности,
механические повреждения, пороки обработки)
Сорта (группы сортов) пиломатериалов Основные
назначения пиломатериалов
0, 1, 2 - Специальное судостроение – для обшивки и связей
морских катеров, шлюпок, судов морского плавания,
глиссеров, быстроходных озерных и речных катеров и
спортивных судов 1-го класса, настила наружных и
внутренних палуб морских судов
1, 2, 3 - Строительство и ремонтно-эксплуатационные
нужды, элементы несущих конструкций, детали окон и
дверей, строганые детали, детали деревянных домов и др.
Производство различных изделий деревообработки,
включая мебель, клепку для заливных и сухотарных бочек,
спецтару
3, 4 -Тара и упаковка
Б-4. Длительное сопротивление древесины. Учет
длительности нагрузок в расчете.
Прочность древесины при длительных постоянных нагрузках
важно знать в связи с применением её в строительных
конструкциях. Показателем этого свойства является предел
длительного сопротивления бд.с., который в среднем для всех
видов нагрузки составляет примерно 0,5 - 0,6 величины
предела прочности при кратковременных статических
испытаниях.Показателем
прочности
при
переменных
нагрузках является предел выносливости, средняя величина
которого составляет примерно 0,2 от статического предела
прочности.При проектировании деревянных конструкций в
расчётах используют не пределы прочности малых образцов
древесины, а в несколько раз меньшие показатели - расчётные
сопротивления. Они учитывают большие размеры элементов
конструкций, наличие пороков древесины, длительность
действия нагрузки, влажность, температуру и другие факторы
Предел
прочности
различных
пород
древесины
устанавливается
кратковременными
испытаниями
стандартных образцов чистой, без пороков, древесины.
Однако исследованиями [3] установлено, что с уменьшением
скорости
приложения
нагрузки
или
увеличением
продолжительности ее действия прочность древесины
снижается. При эксплуатации деревянные элементы
длительное время находятся под воздействием нагрузки,
поэтому показатели прочности, полученные в результате
кратковременных
испытаний^
не
характеризуют
действительную работу древесины и являются завышенными.
Чем больше скорость нагружения, тем выше предел
прочности древесный. Длительное действие постоянной
нагрузки снижает предел прочности до определенной
(постоянной) величины, называемой пре-' делом длительного
сопротивления древесины.
При напряжении, не превосходящем по величине предела
длительного сопротивления, древесина не разрушится, как бы
долго ни действовала нагрузка.
Деформации при длительном действии нагрузки растут с
течением времени, но если напряжение в древесине меньше
Предела длительного сопротивления, через некоторое время
рост их прекращается.
Рост деформаций в течение некоторого времени после
приложения постоянной нагрузки называют последействием.
Последействием
объясняется
провисание
деревянных
конструкций, находящихся долгое время под нагрузкой.
Предел длительного сопротивления определяется умножением
предела прочности древесины, полученного в результате
кратковременных испытаний, на коэффициент длительности,
Коэффициент длительности определяют экспериментально по
результатам испытания образцов древесины на длительное
воздействие постоянной нагрузки. Опытные данные
показывают, что коэффициент длительности зависит от
породы древесины и Других факторов Й может быть принят
равным 0,6—0,6.
В-66 .Сортамент и сорта пиломатериалов.
По размерам поперечного сечения пиломатериалы
разделяются на доски, если ширина вдвое больше толщины,
бруски, если ширина меньше двойной толщины, и брусья,
если ширина и толщина более 100мм.
По характеру обработки: обрезные, доски пропиленные с 4
сторон; необрезные, пропиленные с 2 сторон по пласти.
.Номинальные размеры толщины и ширины обрезных
пиломатериалов с параллельными кромками и толщины
необрезных и обрезных пиломатериалов с непараллельными
кромками должны соответствовать
Толщина 16,19,22,25,32,40,44,50,60,75,100,125,175,200,250 мм
Ширина 75,100,125,150,175,200,225,250,275 мм
Длина 1-6,5 м с градиентом 0,25
Ширина узкой пласти, измеренная в любом месте длины
необрезных пиломатериалов, должна быть:
для толщин от 16 до 50 мм
не менее 50 мм
для толщин от 60 до 100 мм
не менее 60 мм
для толщин от 125 до 300 мм
не менее 0,6 толщины
Ширина пласти обрезных пиломатериалов с непараллельными
кромками в узком конце должна быть:
для толщин от 16 до 50 мм
не менее 50 мм
для толщин от 60 до 100 мм
не менее 60 мм
для толщин от 125 до 300 мм
не менее 0,7 толщины
По качеству древесины и обработки доски и бруски разделяют
на пять сортов (отборный, 1, 2, 3, 4-й), а брусья – на четыре
сорта (1, 2, 3, 4-й)
Б-15. Область применения деревянных конструкций.
Перспективы их развития.
Древесина является одним из основных видов строительных
материалов, чему способствуют ее широкое распространение,
легкость добычи и обработки, а также высокие показатели
прочности при малом объемном весе.
Деревянные конструкции широко применяют в покрытиях
промышленных и гражданских зданий и в междуэтажных
перекрытиях вследствие их высокой прочности и легкости, а
также хороших термоизоляционных свойств, особенно
ценных в ограждающих конструкциях зданий. Стойкость
деревянных покрытий и перекрытий против загнивания и
возгорания достигается конструктивными и химическими
мерами защиты древесины, являющимися обязательными для
применения в настоящее время.
Химическая стойкость сухой древесины против действия
дыма и газов используется в покрытиях паровозных депо, над
дебаркадерами вокзалов, в предприятиях химической
промышленности и др.
Разработанные в настоящее время интенсивные способы
консервирования древесины и склеивания ее водостойкими
клеями позволяют применять деревянные конструкции в
открытых наземных и гидротехнических сооружениях:
мостах, эстакадах. башнях, плотинах и т. п.
Применением сборно-разборных решений достигается
многократный оборот вспомогательных конструкций инвентарных лесов, подмостей, опалубки, временных зданий
и сооружений.
При необходимости доставки строительных деталей и
конструкций на большие расстояния особенно ценным
является малый вес деревянных элементов - в 5 - 6 раз
меньший веса соответствующих железобетонных элементов,
что значительно сокращает стоимость транспортирования.
Дальнейшее
развитие
строительства
предусматривает
широкое внедрение конструкций, удовлетворяющих условиям
комплексной механизации их изготовления и скоростного
монтажа.
Прогрессивной формой деревянных конструкций являются, в
первую
очередь,
клееные
конструкции
заводского
изготовления из досок на водостойких клеях, позволяющие
максимально
использовать
мелкосортную
и
низкокачественную древесину в сжатых и изгибаемых
элементах конструкций, расходуя при этом минимум
высококачественной древесины и стали.
Предстоит
дальнейшая
работа
по
внедрению
технологии
высококачественной склейки в производство.
Широкое распространение получат легкие клеефанерные
конструкции
с
применением
в
них
водостойкой
высококачественной фанеры. Замена пиломатериалов фанерой
явится одним из наиболее эффективных средств экономии
древесины в строительстве.
Дальнейшему усовершенствованию подлежат металлодеренянные системы сквозных ферм заводского изготовления.
Широкое развитие получит заводское домостроение.
Б-26. Клеефанерные балки с плоской и волнистой
стенками. Конструирование и расчет.
Клеефанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых
поясов. Клеефанерные балки могут быть постоянной высоты,
двускатными, а также с криволинейным верхним поясом.
Поперечное сечение клеефанерной балки может быть
двутавровым и коробчатым. Так как пояса удалены от
нейтральной оси, то материал в таких балках используется
более эффективно.
Фанерная стенка помимо работы на сдвигающие усилия
может воспринимать и нормальные напряжения. Для лучшего
использования несущей способности фанерной стенки
целесообразно располагать фанеру так, чтобы волокна её
наружных шпонов были направлены вдоль оси балки. При
продольном расположении волокон наружных шпонов модуль
упругости фанеры примерно на 30% больше, чем при
поперечном их расположении.
Клеефанерные балки рекомендуется использовать для
пролётов до 18 м. Их высоту обычно назначают в пределах
1/8-1/12 пролета. Толщину стенки принимают не менее 8 мм.
Верхние сжатые пояса и ребра жёсткости клеефанерных балок
выполняют из досок 2-го сорта, нижние растянутые пояса - из
досок 1-го сорта.
Специфическая особенность клеефанерных балок - наличие в
них тонкой фанерной стенки, которая требует специальных
мер для её закрепления от потери устойчивости. Придание
жесткости фанерной стенке можно достигнуть двумя
способами: а) постановкой дощатых рёбер жесткости, которые
ставятся на расстоянии (1/8-1/10) пролёта и рекомендуется их
совмещать со стыками стенок и опорами прогонов; б)
устройством волнистой стенки. Для придания волнистости
стенке на копировальном станке в досках пояса выбирают
криволинейные пазы клиновидного сечения, в которые па
клею вставляют фанерную стенку.
Рис. 11.5. Виды клеефанерных балок: а – двутаврового
постоянного по длине сечения; б – коробчатого переменного
по длине сечения; в – с учащенной постановкой диагональных
ребер жесткости; г – с криволи-нейным верхним поясом
двутаврового сечения; д – двускатная коробчатого сечения с
ломаным нижним поясом с затяжкой; 1 – дощатый пояс; 2 –
фанерная стенка; 3 – вертикальное ребро жесткости; 4 –
диагональное ребро жесткости; 5 – гвоздь; 6 – болт; 7 –
затяжка; 8 – металлическая затяжка
Прочность фанерных стенок проверяется при срезе и
скалывании над опорами, где действуют максимальные
поперечные силы, с помощью формулы для расчета
деревянных элементов, работающих на скалывание.
в стенке балки на уровне ее нейРасчет клеефанерных балок:
Расчет клеефанерных балок производят с учетом совместной
работы поясов и фанерных стенок без учета податливости
соединений.
Проверка нормальных напряжений в полках балки
производится в сечениях, где они достигают максимальной
величины.
1. Верхняя полка проверяется на сжатие от изгиба с учетом ее
устойчивости из плоскости балки по формуле.
– толщина стенок) по формуле
При поперечном по отношению к оси балки расположении
наружных волокон фанерной стенки проверку устойчивости
следует производить по этой же формуле на действие только
касательных напряжений в тех случаях, когда.
от нормативных нагрузок и проверке
условия, чтобы он не превосходил предельные прогибы
элементов зданий и сооружений, указанных в нормативных
документах.
Деформации деревянных конструкций или их определенных
элементов следует определять с учетом сдвига и податливости
соединений, т.е. поперечных сил.
Наибольший прогиб изгибаемых элементов постоянного и
переменного сечения определяют по формуле
суммарная толщина стенок.
где hf – высота поясов; n – число вертикальных швов.
в швах между поясами и стенкой
балки должны удовлетворять условиям
по формуле
где kc – коэффициент продольного изгиба, определяемый в
зависимости от гибкости элемента:
кромки поясов; α – угол, определяемый из зависимости
Гибкость элементов определяется по формуле
– касательное напряжение в стенке на уровне внутренней
Блоки арок изготавливают на горизонтальных или
вертикальных ваймовых (винтовых) прессах со сменными
цулагами , обеспечивающими получение элементов заданной
кривизны.
Толщина досок во избежание больших начальных напряжений
от гнутья должна быть не более 1/300 радиуса кривизны и не
более 40 см.
Б-37. Деревянные арки. Конструирование и расчет.
Деревянные арки применяются в покрытиях производственных
промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий,
имеющих пролеты 12 ÷ 60 м. В практике за рубежом имеются отдельные
примеры применения арок с пролетом 100 м.
Достоинства деревянных арок:
архитектурная выразительность деревянных арочных покрытий;
конструкции арок просты, состоят из минимального числа элементов;
повышенный предел огнестойкости;
достаточно длительное сопротивление загниванию и разрушению в
химически агрессивных средах.
Классификация арок
Треугольные арки изготавливают:
1) из клееных дощатых блоков
Способ соединения арок в коньке (накладки на болтах, стальной
шарнир, штыри и др.) выбирают в зависимости от стрелы подъема, угла
примыкания блоков и распора.
Распор воспринимает затяжки, которые изготовляют из армированной
стали, из профильной или круглой стали. Для предупреждения
провисания длинных затяжек ставят подвески.
Расчет арок:
Арки являются наиболее рациональным видом современных
деревянных конструкций, т.к. являются распорной системой, и
имеют горизонтальную опорную реакцию, которая снижает
изгибающий момент. Основными нагрузками для арки без
подвесного оборудования являются вес ее покрытия,
собственный вес арки, вес снега и ветровая нагрузка.
Расчет арок следует начинать со сбора нагрузок.
Снеговая нагрузка: полное расчетное значение снеговой
нагрузки
на
горизонтальную
проекцию
покрытия
определяются по формуле
S=Sg*µ
Для арок снеговые нагрузки учитываются только на той части
длины дуги арки, где угол наклона касательной к горизонту
меньше 50о.
Для арок кругового очертания и близких к ним по форме
снеговые нагрузки рассчитываются по 4 вариантам. Для арок
стрельчатого очертания снеговые нагрузки рассчитываются по
6 возможным вариантам.
Ветровая
нагрузка:
нормативное
значение
средней
составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте f над
поверхностью земли определяется по формуле
Wm=wokc
Затем определяются геометрические параметры арки. По
длине пролета арка разбивается на ряд равных сечений и
вычисляют координаты этих сечений (x, y). В каждом сечении
при различных видах загружения вычисляются:
Mk=Mб-Hyk
Nk=QбSinфk+HCosфk
Qk=QбCosфk-HSinфk
Затем принимаем размеры поперечного сечения арки, исходя
из сортамента пиломатериалов, с учетом припуска на
механическую обработку.
Сечение арки проверяется по формуле сжато-изгибаемого
элемента:
σс=N/F+M/Wξ≤(Ru/yn)mбmслmн
Проверяется устойчивость арки из плоскости изгиба арки:
N/фRcFбр+(Mд/фмRuWбр)n≤1
Выполняется прочность металлических затяжек. Гибкость
затяжек не должна превышать 400.
Проверяется прочность узлов арки.
Б-48. Способы антисептирования и антипирирования.
Антисептирование древесины производится различными
способами, основные из них:
пропитка под давлением в цилиндрах;
пропитка в горяче-холодных ваннах;
пропитка в горячих ваннах;
обработка пастами;
поверхностная обработка растворами и др.
Пропитка антисептиками под давлением в цилиндрах.
Древесина, поступающая на пропитку, должна иметь
влажность не более 25% и температуру не ниже 0°С;
пропиточное давление в цилиндре 7—15 ати. Качество
пропитки должно удовлетворять следующим требованиям:
заболонная часть древесины должна быть пропитана на
глубину не менее 20 мм, ядровая древесина, выходящая на
поверхность пропитываемых элементов,— на глубину не
менее 5 мм.
Пропиткой маслянистыми антисептиками обрабатываются
элементы
открытых
сооружений:
опоры
линий
электропередач и связи сваи, шпалы, переводные и мостовые
брусья, элементы деревянных мостов и градирен с целью
защиты от гниения и древоточцев в зоне переменного
горизонта воды, в грунте и на открытом воздухе; элементы
морских сооружений: сваи, связи между ними, насадки,
отбойные брусья - с целью защиты от гниения и от морских
древоточцев.
Водными растворами антисептиков обрабатываются элементы
жилых, общественных и производственных здании: обвязки
балки, лаги, торцовые шашки, подкладки и др. (при
отсутствии
автоклавных
установок
антисептирование
производится по способу горячих ванн), а также шпалы и
крепежный лес с последующей гидроизоляцией для защиты от
выщелачивания (не допускаются для шпал на магистральных
линиях железных дорог.
Пропитка древесины под давлением в цилиндрах
осуществляется только на специальных пропиточных заводах.
Оборудование для пропитки состоит из пропиточных
цилиндров (автоклавов), запасных, или маневренных,
цилиндров, мерников, жидкостных и воздушных насосов,
баков для приготовления раствора и других устройств.
Влажное антисептирование применяют для неглубокого
защитного покрытия поверхности. Для этой цели служат
водорастворимые
антисептики.
Обработка
древесины
производится малярными кистями или краскопультом в 2—3
приема.
Антисептирование пастами. На поверхность дерева наносят
особую насту в виде смеси водорастворимого антисептика с
клеющим веществом, химически инертным по отношению к
антисептику. В качестве антисептика применяют фтористый
или кремнефтористый натрий. После нанесения пасты на
поверхность влажной древесины антисептик растворяется и
проникает в древесину.
Обработка древесины в горячей ванне с удалением влаги из
древесины удаляется и воздух, освобождая межклеточные
пространства. После погружения древесины в холодную ванну
пропиточный материал сильно всасывается вследствие
вакуума, образующегося в клетках.
Антипирены — вещества, которые при нагревании плавятся и
покрывают поверхность древесины огнезащитной пленкой,
препятствующей доступу воздуха к древесине, или
разлагаются с выделением большого количества негорючих
газов, которые оттесняют воздух от древесины. В состав
антипиренов входят фосфорнокислый и серно­кислый
аммоний, бура, борная кислота и другие химические вещества.
Огнезащитные пропитки - водные растворы солей
(антипиренов), наносимые на поверхность древесины,
вводимые способом глубокой пропитки под давлением или
способом прогрев-холодная ванна и снижающие ее пожарную
опасность.
Б-59.
Конструктивные
мероприятия
по
защите
деревянных конструкций от загнивания.
Гниение
древесины
биохимический
процесс,
сопровождающийся ее разрушением. Возбудителем гниения
являются грибы.
Конструктивная защита от гниения направлена на
обеспечение
воздушносухого
состояния
деревянных
конструкций во все время их эксплуатации, а также на
скорейшее просыхание их при случайном увлажнении или при
изготовлении
из
недостаточно
просушенного
леса.
Конструктивная защита должна применяться во всех случаях,
независимо от срока службы здания или сооружения.
Конструктивные меры защиты предусматривают:
предохранение древесины от непосредственного
увлажнения грунтовой, эксплуатационной или
атмосферной влагой;
обеспечение достаточной термоизоляции (с
холодной стороны), а в необходимых случаях и
пароизоляции (с теплой стороны) стен, покрытий
и других ограждающих частей отапливаемых
зданий во избежание их переохлаждения,
промерзания
и
возникающего
от
этого
конденсационного увлажнения древесины;
обеспечение
систематической
просушки
древесины в закрытых частях зданий и во
внутренних полостях ограждений путем создания
в них осушающего температурно-влажностного
режима.
Исходя из этих положений, принимают следующие меры:
несущие деревянные конструкции делают открытыми, хорошо
проветриваемыми, доступными для осмотра;
в покрытиях зданий применяют чердачные решения,
обеспечивающие
хорошую
просушку
несущих
и
ограждающих конструкций покрытий;
пустотные деревянные конструкции - стены, покрытия и др.
делают с вентиляционными продухами, обеспечивающими
просыхание древесины в толще конструкций;
для защиты от конденсации или непосредственного
увлажнения в местах соприкасания древесины с каменной
кладкой и массивными металлическими частями конструкций
(например, опорными башмаками) древесину изолируют
несколькими слоями толя на мастике с обработкой,
прилегающих к кладке или металлу сторон элемента
антисептической пастой;
металлические части, проходящие насквозь через стены и
покрытия, во избежание появления на них конденсата
защищают термоизоляцией с холодной стороны и
пароизоляцией - с теплой;
в деревянных покрытиях избегают применять внутренние
водоспуски, деревянные ендовы и фонари верхнего
освещения, создающие опасность загнивания древесины;
при необходимости устройства верхнего освещения
применяют фонари с вертикальными остекленными стенками,
облегчающими отвод атмосферной и конденсационной влаги;
в санитарных узлах, банях, прачечных и других местах с
повышенной
влажностью
воздуха
и
опасностью
непосредственного увлажнения древесины, а также в зданиях
с относительной влажностью воздуха выше 70% избегают
применять деревянные конструкции.
Б-5. Расчет деревянных конструкций на устойчивость.
Производят по формуле:
Б-16. Расчет деревянных конструкций по предельным
состояниям
Предельными являются такие состояния конструкций, при
которых они перестают удовлетворять требованиям эксплуатации.
Внешней причиной, которая приводит к предельному состоянию
является силовое воздействие (внешние нагрузки, реактивные
силы). Предельные состояния могут наступать под влиянием
условий работы деревянных конструкций, а также качества,
размеров и свойств материалов. Различают две группы предельных
состояний: 1 – по несущей способности (прочности, устойчивости).
2 – по деформациям (прогибам, перемещениям). Первая группа
предельных состояний характеризуется потерей несущей
способности и полной непригодностью к дальнейшей эксплуатации.
Является наиболее ответственной. В деревянных конструкциях
могут возникать следующие предельные состояния первой группы:
разрушение, потеря устойчивости, опрокидывание, недопустимая
ползучесть. Эти предельные состояния не наступают, если
выполняются условия: σ ≤ R, τ ≤ Rск (или Rср), т.е. когда нормальные
напряжения (σ) и касательные напряжения (τ) не превышают
некоторой предельной величины R, называемой расчетным
сопротивлением.
Вторая
группа
предельных
состояний
характеризуется такими признаками, при которых эксплуатация
конструкций или сооружений хотя и затруднена, однако, полностью
не исключается, т.е. конструкция становится непригодной только к
нормальной эксплуатации. Пригодность конструкции к нормальной
эксплуатации обычно определяется по прогибам, f ≤ [f], или f/l ≤
[f/l]. Это означает, что изгибаемые элементы или конструкции
пригодны к нормальной эксплуатации, когда наибольшая величина
отношения прогиба к пролету меньше предельно допустимого
относительного прогиба [f/l] (по СНиП II-25-80).
Б-27. Основные принципы проектирования клееных
деревянных конструкций. Деревянные клееные конструкции
(далее - конструкции) должны изготовляться в соответствии с
требованиями настоящего стандарта по рабочим чертежам,
утвержденным в установленном порядке. Конструкции
должны соответствовать также требованиям государственных
стандартов или ТУ на конструкции конкретных видов.
Конструкции должны поставляться заказчику комплектно; в
комплект должны входить элементы и детали, подготовленные
к монтажу. По согласованию с заказчиком допускается
комплектация на месте сборки и монтажа. Пред. откл.
линейных размеров конструкций, откл. от прямолинейности,
плоскостности, перпендикулярности смежных поверхностей,
разбивки осей, а также неравенства диагоналей ограждающих
конструкций должны соответствовать ГОСТ 21779 и
указываться в государственных стандартах, ТУ или рабочих
чертежах на конструкции конкретных видов. Для
изготовления клееных элементов конструкций следует
применять пиломатериалы сосны или ели по ГОСТ 8486
размерами по ГОСТ 24454. Допускается применение
пиломатериалов др. пород при наличии ТУ, учитывающих
специфику изготовления и эксплуатации конструкций.В
конструкциях следует применять клееную фанеру по ГОСТ
3916.1 и ГОСТ 3916.2.Обшивки ограждающих конструкций
допускается выполнять из ДВП, ДСП, ЦСП, асбестоцементных
листов по действующей НТД.Толщина склеиваемых слоев в
клееных элементах должна быть (201) мм, (331) мм. На
криволинейных
участках
конструкций
при
радиусе
центральной оси участка от 4,5 до 8 м толщина склеиваемых
слоев должна быть (201) мм.Толщина склеиваемых слоев
конструкций из лиственницы или осины должна быть (201)
мм.
σ=
M
≤ Ru
ϕ м W бр
, где, М – максимальный изгибающий момент на
рассматриваемом участке lp, Wбр – максимальный момент сопротивления
брутто на рассматриваемом участке lp, φм – коэффициент устойчивости.
Коэффициент φм для изгибаемых элементов прямоугольного
постоянного поперечного сечения шарнирно-закрепленных от смещения
из
плоскости
изгиба,
следует
определять
по
b2
k ,где,lp – расстояние между опорными
формуле: ϕ м= 140
lph ф
сечениями элемента (расстояние между точками закрепления сжатого
пояса), b – ширина поперечного сечения, h – максимальная высота
поперечного сечения на участке lp, kф – коэффициент, зависящий от
формы эпюры на участке lp (определяется по таблице СНиП II-25-80).
При расчете элементов переменной высоты сечения значение
коэффициента φм следует умножать на коэффициент kжм, а при
подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой
кромки – на коэффициент kпм. Оба эти коэффициента определяются по
СНиП. При наличии точек закрепления растянутых зон n≥4, kжм=1.
Проверку устойчивости плоской формы изгиба элементов постоянного
двутаврового или коробчатого сечения следует производить в тех
случаях, когда lp≥7b, где b – ширина сжатого пояса поперечного сечения.
Расчет следует производить по формуле:
M
≤ Rc
ϕW бр
, где, φ –
коэффициент продольного изгиба сжатого пояса, Rc – расчетное
сопротивление сжатию, Wбр – момент сопротивления брутто, в случае
фанерных стенок – приведенный момент сопротивления в плоскости
изгиба элемента
При изготовлении конструкций из слоев большей толщины в
них необходимо предусматривать устройство продольных
компенсационных прорезей глубиной 1/2 толщины слоя
шириной 3 мм, расстоянием 40 мм друг от друга; прорези
должны отстоять от кромки слоя не менее чем на 10 мм.Слои
могут быть как цельными, так и склеенными по длине и
ширине. Допускается применять слои, не склеенные по
ширине, если стыки в соседних слоях смещены на 40 мм и
более, а зазор между кромками не превышает 1,5
мм.Влажность древесины конструкций при их изготовлении
и приемке должна быть в пределах (123) %.Клеевые
соединения в конструкциях следует выполнять на
синтетических клеях, соответствующих СНиП II-25. Тип и
марка клея должны быть указаны в рабочих чертежах на
конструкции конкретных видов.Толщина клеевых прослоек в
элементах конструкции должны быть не более 0,5 мм.
Допускаются участки толщиной до 1 мм, если их длина не
превышает 100 мм, а расстояние между ними - не менее 10кратной длины этих прослоек.Непроклеенные участки не
допускаются.Максимальная высота неровностей на боковой
поверхности слоев при прозрачных защитных или
декоративных покрытиях должна быть не более 320 мкм, а
при непрозрачных - не более 800 мкм.Величина уступов
смежных слоев конструкций подлежащих прозрачной
отделке должна составлять не более 1 мм, а непрозрачной
отделке - не более 5 мм.Защитная и декоративная обработка
конструкций, необходимая для предохранения их от
увлажнения, биоповреждения, возгорания и химической
коррозии, а также придания им необходимого эстетического
вида должна быть выполнена на предприятии-изготовителе.
Б-38. Воздухоопорные конструкции. Расчет и проектирование.
Воздухоопорные
конструкции
представляют
собой
закрытую
пневмооболочку, под которой внутри помещения создается небольшое
избыточное давление воздуха, играющее роль основного несущего
элемента конструкции. Это давление устанавливается расчетом в пределах
0,02-0,002 атм. Такое давление обеспечивает необходимую устойчивость
сооружения и практически не ощущается находящимися в помещении
людьми. Воздухоопорные ПК проектируются, как правило, в виде
сферических куполов или цилиндрических сводов пролетом от 12 до 50 м.
и более.
Б-10 Расчетные сопротивления древесины. Учет особых
условий в СНиП-II-25-80. В нормах проектирования основными
нормируемыми харак-ми прочности дерев-ых к-ий явл-ся
нормативное и расчетное сопротивления. Обе харак-ки опред-ся на
основании данных стандартных испытаний с учетом статистической
изменчивости показателей проч-ти и разной степени
обеспеченности по мин-му. Для норм-го сопр-я в нормах
предписывается обеспеченность не ниже 0,95. обеспеченность расчго сопр-ия колеблятся в пределах 0,99 – 0,999 и не нормирована.
Для древ-ны каждому виду напряженного состояния соотв-ют
прочностные хар-ки. С целью большей достоверности врем-ые
сопрот-ия получены путем проведения стандартных испытаний на
крупных образцах, с наличием пороков, что позволяет избежать
влияния масштабного фактора при нормировании.
Нормативное сопротивление:
Rн = Rвр(1 – hn)
Где Rвр – ср. знач. врем-го сопр-ия при стандартных испытаниях
образцов; h – коэф., равный 1,65, для обеспеченности 0,95 при
нормальном распределении принятой для нормирования
нармативных сопр-ий; n – коэф. вариации, зависящий от вида
напряженного состояния и сорта древ-ны (0,15 – 0,25).
Расчетное сопротивление: R = Rн / (γm*mдл)
Где mдл = 0,66 принято за базовое и учитывает совместное
действие пост-ой и кратк-ой нагрузок; γm – коэф. над. по
материалу, учит-й отклонение в сторону меньших значений
прочности материала с более высокой обеспеченностью по
отношению к нормативному сопр-ию.
Расч. сопр. древ-ны сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы
европейской и японской привед. в табл. 3. Расч. сопр. для других
пород древесины устан-ся путем умножения величин, прив. в табл.
3, на переходные коэф-ы mn, указ. в табл. 4.
8
Rcм 90 Rc90 1
lс м 1,2
где Rс90 – расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию по
всей поверхности поперек волокон (п. 3 данной таблицы);
l – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см.
2. Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к
направлению волокон определяется по формуле
1. Расчетное сопротивление древесины местному смятию
поперек волокон на части длины (при длине незагруженных
участков не менее длины площадки смятия и толщины
элементов), за исключением случаев, оговоренных в п. 4 данной
таблицы, определяется по формуле
Свод со сферическими торцами.
Торцы сводов в большинстве случаев выполняются так же из
пленки или ткани со сферическим очертанием. Для сводов небольших
пролетов торцовые части в некоторых случаях делают плоскими из жестких
материалов (дерево, металл, пластмасса).
.
С целью обеспечения герметичности и минимальных потерь избыточного
давления через входы
необходимо устраивать шлюзы.Избыточное
давление внутри помещения создается компрессорами или вентиляторами.
Если давление выше допустимого предела, воздух выпускают через
предохранительные клапаны. Запуск вентилятора при утечке воздуха
может производиться автоматически.Расчет: дельта Р >= Pветр. ;
дельтаP>=Pснег.; Нопт=(1/3-1/2)*L; при Н>= ¾ - купол неустойчив.
Rс м
Rс м
Rс м
1
1 sin 3
Rс м90
3. Расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к
направлению волокон определяется по формуле
Rс к
Rс к
1
1 sin 3
Rс к90
4. В конструкциях построечного изготовления величины расчетных
сопротивлений на растяжение, принятые по п. 2а данной таблицы,
следует снижать на 30%.
5. Расчетное сопротивление изгибу для элементов настила и
обрешетки под кровлю из древесины 3-го сорта следует принимать
равным 13 МПа (130 кгс/см2).
R с к
Коэффициенты mп, указанные в таблице для конструкций опор
воздушных линий электропередачи, изготавливаемых из не
пропитанной антисептиками лиственницы (при влажности 25%),
умножаются на коэффициент 0,85.
3.2. Расчетные сопротивления, приведенные в табл. 3, следует
умножать на коэффициенты условий работы:
а) для различных условий эксплуатации конструкций – на значения
коэффициент
mв ,
указанные
в
табл.
5;
б) для конструкций, эксплуатируемых при установившейся
Б-49. Древесные пластики. Материалы, полученные на основе
переработки натуральной древесины, соединенные синтетическими
смолами называют древесными пластиками. Древеснослоистые
пластики (ДСП) изготавливают из тонких листов березового (иногда
ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного смолой и
запрессованного при высоком давлении 150-180 кг\см2 и температуре
t=145-155ºC. В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в
пакете, различают 4 основных марки ДСП:ДСП-А – все слои
параллельны друг другу, ДСП-Б – через каждые 10-12 параллельных
слоев один поперечный, ДСП-В – перекрестное расположение, причем
наружные слои располагаются вдоль плиты, ДСП-Г – звездообразная,
каждый слой смещен по отношению к предыдущему на 25-30º. Для
строительных конструкций рекомендуется ДСП-Б и ДСП-В, как
наиболее прочные поперек волокон и под углами к волокнам.Во всех
случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для
некоторых марок при действии усилий вдоль волокон шпона не
уступает прочности стали. В настоящее время в связи еще с высокой
стоимостью ДСП, он применяется в основном для изготовления средств
соединения элементов конструкций. Древесноволокнистые плиты
(ДВП) изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины
(опилок), склеенных канифольной эмульсией. Сырьем для ДВП
являются отходы лесопиления и деревообработки. Для изготовления
твердых и сверхтвердых плит в древесноволокнистую массу добавляют
фенолоформальдегидную смолу. При длительном действии влажной
среды, древесноволокнистая плита весьма гигроскопична, набухает по
толщине и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять
ДВП не рекомендуется. Прочность сверхтвердых плит ДВП плотностью
не менее 950 кг\м3 при растяжении составляет около 25 МПа.
Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего
прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных
фенолоформальдегидными смолами. Древесностружечные плиты в
зависимости от плотности подразделяют на:- легкие γ=350-500 кг\м3,средние ПС γ=500-650 кг\м3,- тяжелые ПТ γ=650-800 кг\м3.Прочность
плит ПТ и ПС при растяжении составляет соответственно 3,6-2,9 МПа и
2,9-2,1 МПа. ПС и ПТ являются дешевым и доступным материалом, он
широко используется в строительстве в качестве перегородок,
подвесных потолков. Влагопоглощение плит колеблется в широких
пределах, при этом они разбухают по толщине на 30-40%.
температуре воздуха до +35° С, – на коэффициент mт = 1; при
температуре +50° С – на коэффициент mт = 0,8. Для
промежуточных значений температуры коэффициент принимается
по интерполяции;
в) для конструкций, в которых напряжения в элементах,
возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок,
превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок, – на
коэффициент mд = 0,8;
г) для конструкций, рассчитываемых с учетом воздействия
кратковременных (ветровой, монтажной или гололедной)
нагрузок, а также нагрузок от тяжения и обрыва проводов
воздушных ЛЭП и сейсмической, – на коэффициенты mн,
указанные в табл. 6;
д) для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и
сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой
более 50 см значения расчетных сопротивлений изгибу и сжатию
вдоль волокон – на коэффициенты mб, указанные в табл. 7;
е) для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и
сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев
значения расчетных сопротивлений изгибу, скалыванию и сжатию
вдоль волокон – на коэффициенты mсл, указанные в табл. 8;
ж) для гнутых элементов конструкций значения расчетных
сопротивлений растяжению, сжатию и изгибу – на коэффициенты
mгн, указанные в табл. 9
rк – радиус кривизны гнутой доска или бруска; а – толщина
гнутой доски или бруска в радиальном направлении.
и) для растянутых элементов с ослаблением в расчетном сечении
и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в
расчетном сечении – на коэффициент mо = 0,8;
к) для элементов, подвергнутых глубокой пропитке
антипиренами под давлением, – на коэффициент mа = 0,9.
3.3. Расчетные сопротивления строительной фанеры приведены.
Б-60. Термопласты как конструкционный материал.
Термореактивные полимеры при нагревании переходят в
расплав, а затем отвердевают необратимо. Переработка их в
изделия сопровождается необратимой химической реакцией,
приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого
материала. Наиболее распространенные термореактивные
полимеры
—
фенолформальдегидные,
полиэфирные,
эпоксидные и карбамидные. Иногда для получения веществ с
определенными
заданными
свойствами
методом
полимеризации соединяют между собой молекулы двух или
нескольких
мономеров.
Такие
вещества
называют
сополимерами. Примером сополимера может служить
ударопрочный полистирол, получаемый сополимеризацией
стирола с мономерами каучуков. В строительстве широко
применяют термопласты на основе поливинилхлорида—
декоративные пленки, линолеумы для покрытия полов, трубы
и т. д.; полиэтилена — трубы, пленки, соединительные
детали; полипропилена — ручки для окон и дверей,
декоративные и вентиляционные решетки, корпуса для
различных изделий. В качестве реактопластов используют
бумажно-слоистые и древесно-слоистые пластики на основе
фенолоформальдегидных и мочевиноформальдегидных смол.
в табл. 10
П р и м е ч а н и е . Расчетные сопротивления смятию и сжатию
перпендикулярно плоскости листа для березовой фанеры марки
ФСФ Rф.с.90 = Rф.см.90 = 4 МПа (40 кгс/см2) и марки ФБС Rф.с.90 =
Rф.см.90 = 8 МПа (80 кгс/см2).
В необходимых случаях значения расчетных сопротивлений
строительной фанеры следует умножать на коэффициенты mв, mт,
mд, mн и mа, приведенные в пп. 3.2, а; 3.2, б; 3.2, в; 3.2, г; 3.2, к
настоящих норм.
3.4. Упругие характеристики и расчетные сопротивления стали и
соединений стальных элементов деревянных конструкций следует
принимать по главе СНиП по проектированию стальных
конструкций, аарматурных сталей – по главе СНиП по
проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
Расчетные сопротивления ослабленных нарезкой тяжей из
арматурных сталей следует умножать на коэффициент mа = 0,8, а
из других сталей – принимать по главе СНиП по проектированию
стальных конструкций как для болтов нормальной точности.
Расчетные сопротивления двойных тяжей следует снижать
умножением на коэффициент m = 0,85.
3.5. Модуль упругости древесины при расчете по предельным
состояниям второй группы следует принимать равным: вдоль
волокон Е = 10 000 МПа (100 000 кгс/см2); поперек волокон
Е90 = 400 МПа (4000 кгс/см2). Модуль сдвига древесины
относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон,
следует принимать равным G90 = 500 МПа (5000 кгс/см2).
Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при
напряжениях, направленных вдоль волокон, следует принимать
равным 90.0 = 0,5, а вдоль волокон при напряжениях,
направленных поперек волокон, 0.90 = 0,02.
Величины модулей упругости строительной фанеры в плоскости
листа Еф и Gф и коэффициенты Пуассона ф при расчете по второй
группе предельных состояний следует принимать по табл. 11.
В-21 Влияние анизотропии на мех. св-ва древесины, учет аниз-ии
при расчете. Анизотропия – неодинаковость свойств материала в
различных структурных направлениях. Аниз-я явл-ся следствием
особенностей анатомического строения древесины в которой ее мех-ие и
упругие св-ва резко отличаются для направлений вдоль и поперек
волокон. Помимо строения древесины, на мех-ие св-ва оказывает влияние
неоднородность древ-ны, обусловленная наличием поздней и ранней
древ-ны годовых колец. Прочность поздней древ-ны годичных колец в 34 раза выше прочности ранней древесины. В пределах одного ствола
содержание поздней древ-ны измен-ся. Слои, окружающие сердцевину,
содержат мало поздней древесины, затем ее содерж-ие увелич-ся, а далее
к коре уменьш-ся. Также меняется содерж-ие поздней древ-ны по высоте
ствола от комеля к вершине, снижаясь в 1,5-2раза.
Расчетная модель предполагает наличие трех взаимно перпенд-ых
плоскостей структурной симметрии. Такие материалы наз-т
ортотропными. Предположение об ортотропности применительно к
элементарному объему древ-ны явл-ся упрощенной схемой.
R0
t (z)
а(х)
плоскости
симметрии
ортотропной
аниз-ии
Rа
R 90
r (y)
схема
цилинд-ой
анизотропии
изотропного
тела
В чем идеализация схемы анизотропии?
1. Плоскость ar рассм-ся как плоскость симметрии при условии, если
кривизна годичных слоев мала в пределах рассм-ого объема.
2. Пл-ть rt перп-ую волокнам можно рассм-ть как пл-ть симм-ии лишь
при усл-ии постоянства св-в по высоте ствола и при отсутствии сбега
ствола.
3. Тангентальная пл-ть at рассм-ся как пл-ть симм-ии, если не считаться
с различием св-в ранней и поздней древ-ны.
Мех-ие св-ва древ-ны различные в разных направлениях и зависят от
угла м/у направлением действ-го усилия и направлением волокн. При
совпадении направления усилия и волокон прочность древ-ны достигает
макс-го знач-я. Поэтому, при выведении формул для опред-ия расчетных
сопрот-ий под углом к волокнам, древ-на рассматривался как
ортотропный материал.
В-32 Основные положения проектирования ферм. Типы
деревянных ферм, их расчет. Ферма это балочная стержневая
система, в которой нормальные усилия воспринимаются верхним
и нижним поясом, а поперечная сила воспринимается решеткой.
Основные элементы фермы: панели верхнего и нижнего пояса;
раскосы и вертик-ые элем-ы (стойки, подвески).
Верхние пояса работают на сжатие, при узловой нагрузке на
верхний пояс.
Основные положения проектирования деревянных ферм
1)Эффективность ферм, их несущая способность, жесткость и
надежность во многом зависит от решения узлов соединений
элементов решетки с поясами и монтажных стыков.
2)Решетки ферм соединяются след способами:
-на
гвоздях
(досчато-гвоздевые
фермы),-на
клею,-на
металлических зубчатых пластинах,-на нагельных соединениях,
по средством врубки.
3)Нижний пояс ферм, как правило выполняют металлическим.
4)Для уменьшения изгиб момента в верх поясе создают изгиб
момент обратного знака.Путем эксцентричного приложения
нормальной силы.
Фермы:-сегментные,-треугольные на гвоздях,-трапецевидные,многоугольные
брусчатые,-треугольные
на
врубках,треугольные на мет зубчатых пластинах.
Фермы бывают как клееные так и брусчатые
В-43 Консольно-балочные и спаренные неразрезные прогоны.
Прогоны – констр-й элемент покрытия здания, укладываемый по
основным несущим конструкциям (балкам, фермам ит.п.),
предназначается для восприятия нагрузок от кровли.
Прогоны – изгибаемый элемент следует рассчитывать на
прочность и прогиб. Значения максимальных прогибов должны
быть не выше указанных в табл. 16. В консольно-балочных
прогонах шарниры следует осуществлять в виде косого прируба.
Передачу сосредоточенных нагрузок на несущие элементы
конструкций следует осуществлять через их верхние грани. К-БП
являются статически неопределимыми системами. Статическая
опред-ть прогона достигается введением шарниров. Шарниры д б.
расположены по 2 ч/з пролет. Располагая шарниры на
определенном расстоянии от опор, можно изменять значения
изгибающих моментов. При расположении шарнира (стыка) на
расст-ии Х=0,15L, моменты на опорах и в пролетах будут равны.
Если шарниры будут расположены на расст-ии от опор Х=0,21L,
то получится равнопрогибное решение.
Рис. К-БП: и стык прогона с косым прирубом.
Х=0,15L
Х
L
L
L
L
Х
L
L
Х
L
Х=0,21L
Х
f=ql?l?/384EJ
Х
L
Х
Х
L
500
L
М= -qL?/12
Х
500
Х
Х
L
Х=0,21L Х
L
Х
L
f=0,49ql?l?/384EJ
Х
L
L
0,1-0,15h
h
2h
В-65 Трехслойные панели. Конструкция панели, решения
стыков. Ребристые трехслойные панели стен, перекрытий и
покрытий объемных блоков. Ребра панели выполняются из
досок,а обшифка – из листов фанеры толщ 13 мм.из
цеменитно-стружечнфх плит толщиной 16 мм в панелях
имеется пароизоляционный слой и слой эффективного
звукоизоляционного материала тольщина которого зависит
от конкретных условий эксплуатации дома. Ширина
панелшей всех видвов 1,2м. Длина стеноых панелей
принимаеис\я равной расстоянию от поверхности пола до
поверхности потолка помещений из градацией 0,6м,
составляет 2,5-6,5 м. Толщина стеновых панелей равна 100
ммс, Длина панелей перекрытий зависит от принятогог
расстоняиния в свету между несущими стенами объемнхы
блоков и равна этому расстоняию + 2 толщины панелей
наружных стен, толщина панелей перекрытий равна, длина
панелей плоских покрытий равна длине панелей перекрытия,
а длина панелей покрытия иной формы, двускатных
трапецевмдных принимаетмся в засивимости от конкретных
условий.
L
МСР=qL?/24
Х
f=2ql?l?/384EJ
Х
L
М1=qL?/10
Х=0,21L
Х
М=qL?/16
Х
f=0,83ql?l?/384EJ
Х
L
Х
L
М=qL?/16
Х
q=g+PСН
Х=0,21L
L
Х=0,15L
Х
Прогон спаренный неразрезной – прогон состоящий из двух
рядов досок с разбежкой стыков, поставленных на ребро и
соединенных с помощью гвоздей.
Рис. Неразрезные прогоны из досок
54.Сортамент и сортность пиломатериалов. (Лесопильное
производство и пилопродукция)
По размерам поперечного сечения пиломатериалы
разделяются на доски, если ширина вдвое больше толщины,
бруски, если ширина меньше двойной толщины, и брусья, если
ширина и толщина более 100мм.
По характеру обработки: обрезные, доски пропиленные с 4
сторон; необрезные, пропиленные с 2 сторон по пласти.
Длина хвойных пиломатериалов установлена до 6,5м, с
градацией 25см.
Сортность пиломатериала. Древесина характеризуется
нестабильными прочностными характеристиками. Причинами
этой нестабильности в первую очередь являются пороки
древесины ( сучки, косослой, трещины, червоточины и т.д.).
Нормами на проектирование деревянных конструкций
предусмотрен 1,2,3 сорт, где 1 и 2 сорт используется при
изготовлении несущих конструкций, а третий сорт используется
в основном при изготовлении ограждающих конструкций. Сорта
различаются в зависимости от видов, величин, расположения и
количества пороков.
b
В - 7.СОЕДИНЕНИЯ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ НАГЕЛЯХ
5.13. Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на
один шов сплачивания в соединениях элементов из сосны и ели (рис. 8)
при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и
гвоздями под любым углом, следует определять по табл. 17. В
необходимых
случаях
расчетную
несущую
способность
цилиндрического нагеля, определенную по табл. 17, следует
устанавливать с учетом указаний п. 5.15.
Число нагелей nн в симметричном соединении, кроме гвоздевого,
следует определять по формуле
nн
N
Tn ш ,
где N Тnш -
расчетное усилие;
наименьшая
расчетная
несущая
найденная по формулам табл. 17;
число расчетных швов одного нагеля.
способность,
следует определять согласно п. 5.13 с умножением:
а) на коэффициент k (табл. 19) при расчете на смятие древесины в
нагельном гнезде;
б) на величину k при расчете нагеля на изгиб; угол следует
принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов,
прилегающих к рассматриваемому шву.
5.15. Расчетную несущую способность нагелей в соединениях
элементов конструкций из древесины других пород, в различных
условиях эксплуатации, в условиях повышенной температуры, при
действии только постоянных и длительных временных нагрузок следует
определять согласно пп. 5.13 и 5.14 с умножением:
а) на соответствующий коэффициент по табл. 4, 5, 6 и пп. 3.2, б и
(55)
3.2, в при расчете нагельного соединения из условия смятия древесины в
нагельном гнезде;
б) на корень квадратный из этого коэффициента при расчете
нагельного соединения из условия изгиба нагеля.
5.16. Нагельное соединение со стальными накладками и
прокладками на болтах или глухих цилиндрических нагелях (рис. 9)
допускается применять в тех случаях, когда обеспечена необходимая
плотность постановки нагелей.
Рис. 8. Нагельные соединения
а - симметричные; б - несимметричные
Рис. 9. Нагельные соединения со стальными накладками
5.14. Расчетную несущую способность цилиндрических нагелей
при направлении передаваемого нагелем усилия под углом к волокнам
а - на болтах; б - на глухих цилиндрических нагелях
Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь
заглубление в древесину не менее 5 диаметров нагеля.
Нагельные соединения со стальными накладками и прокладками,
следует рассчитывать согласно указаниям пп. 5.13-5.15, причем в
расчете из условия изгиба (п. 3 табл. 17) следует принимать наибольшее
значение несущей способности нагеля.
Стальные накладки и прокладки следует проверять на растяжение
по ослабленному сечению и на смятие под нагелем.
5.17. Несущую способность соединения на цилиндрических
нагелях из одного материала, но разных диаметров следует определять
как сумму несущих способностей всех нагелей, за исключением
растянутых стыков, для которых вводится снижающий коэффициент 0,9.
5.18. Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль
волокон древесины S1, поперек волокон S2 и от кромки элемента S3 (рис.
10) следует принимать не менее:
5.19. Нагели в растянутых стыках следует располагать в два или
четыре продольных ряда; в конструкциях из круглых лесоматериалов
допускается шахматное расположение нагелей в два ряда с расстоянием
между осями нагелей вдоль волокон 2S1, а поперек волокон S2 = 2,5d.
5.20. При определении расчетной длины защемления конца гвоздя
не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5d; кроме того,
из длины гвоздя следует вычитать по 2 мм на каждый шов между
соединяемыми элементами.
Если расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше
4d, его работу в примыкающем к нему шве учитывать не следует.
При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину
последнего элемента следует уменьшать на 1,5d (рис. 11).
Рис. 11. Определение расчетной длины защемления конца гвоздя
Рис. 10. Расстановка нагелей
а - прямая; б - в шахматном порядке
для стальных нагелей S1 = 7d; S2 = 3,5d; S3 = 3d;
для алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S1 = 6d; S2 = 3,5d;
S3 = 3d;
для дубовых нагелей S1 = 5d; S2 = 3d; S3 = 2,5d.
При толщине пакета b меньше 10d (см. рис. 10) допускается
принимать:
для стальных, алюминиевых и стеклопластиковых нагелей S1 = 6d;
S2 = 3d; S3 = 2,5d;
для дубовых нагелей S1 = 4d; S2 = S3 = 2,5d.
18. Соед на врубках.констр и расчет. При проект.в строит. констр.
небольших пролетов, особенно в построечных усл. Прим. один из старых
способов соед дерев.элемнтов «врубка».Термин «врубка» сохранился от
первоначального способа произ-ва такого вида соед топором. К врубкам
относятся: лобовые упоры, лобовая врубка. Лобовое упоры. Глубина
врубки принмиается 2 см<hвр<1/4h. Расчет лобового упора производится
на смятие фрагмента узла под углом к волокнам древесины в месте
контакта от усилия N с, а также на смятие и скалывание фрагмента
врезанного в нижний пояс от разницы усилия в смежных панелях пояса
фермы. Лобовая врубка Глубина врубки реком. 2см<hвр<h/3.Длина
площадки скалывания приним. не менее 1,5h и не менее 10 hвр. При
констр. Лобовых врубок усилия необх. Центрировать с опорной
реакцией. Это треб-е обеспечивается опорной подушкой. Для того чтобы
верт сост. N1 надежно прижимала сжатый элемент в месте контакта к
нижнему поясу, м/у ними оставлеятся зазор 2-3см. Для предотвращения
взаимного смещения сопрягаемых элементов ми повышения надежности
от возможного скалывания устанавливаются аварийные связи. Расчет
зоны лобовой врубки произ. из усл. прочности на смятие и на
скалывание N/Fсм<Rcм.площадка смятия в сжатой элементе. сминается
вдоль волокон, а а растянутом под углом к напр. его волокон, потому
проверка произв. для растянутого эл. где Rсм.б=Rсм/1+(Rсм/Rсм901)sin3α.В рез-е врубки растягивающее усилия в нижнем поясе
приложено с эксцентриситетом, что вызывает изг. момент. В этом случае
расчет в нижнем поясе ведется как внецентренно-растянутого элемента,
где M=Nр*e.В связи с неравномерностью скалывающих напр. по длине
площадки скалывания инженерная методика оперируется ср величиной
напряжений τср=Τск/Fск<Rск=Rскср./(1+β*lск/e), где b=0.25 при
отношении lск/e>3. Треб длина площадки скалывания lск=Nр/( Rскср.*bβ* Nр/e). Лобовая врубка на упор. При малом угле наклонна примыкания
верхнего пояса к нижнему применение лобовой врубки нецелесообразно.
С умен. угла увелич. усилие скалывания и потому более надежным
решением узла явл. лобовая врубка на упор. Лобовая врубка на упор
имеет ряд преимуществ .Благодаря развитой площадки смятия опорного
вкладыша несущая способность по смятию значительно больше, чем
лобовой врубке, отсутствие площадки скалывания и отсутствие
ослаблений врубкой повышает надежность соед. Существенным
недостатком этого вида соед-я является повышенный расход металла и
трудоемкость
Диаметр гвоздей следует принимать не более 0,25 толщины
пробиваемых элементов.
5.21. Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины
следует принимать не менее:
S1 = 15d при толщине пробиваемого элемента с 10d;
S1 = 25d при толщине пробиваемого элемента с = 4d.
Для промежуточных значений толщины с наименьшее расстояние
следует определять по интерполяции.
Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от
их толщины, расстояние между осями гвоздей следует принимать
равным S1 15d.
Расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента
во всех случаях следует принимать не менее S1 = 15d.
Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при
прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2 = 4d; при
шахматной расстановке или расстановке их косыми рядами под углом
45 (рис. 12) расстояние может быть уменьшено до 3d.
а - со сквозными пластинками; б - с глухими пластинками
Сплачивание по высоте сечения более трех элементов, а также
применение элементов, срощенных по длине, не допускается.
5.29. Расчетную несущую способность, кН (кгс), дубового или
березового пластинчатого нагеля размерами по рис. 13 в соединениях
элементов из сосны и ели следует определять по формуле
Рис. 12. Расстановка гвоздей косыми рядами
Расстояние S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки
элемента следует принимать не менее 4d.
5.22. Применение шурупов и глухарей в качестве нагелей,
работающих на сдвиг, допускается в односрезных соединениях со
стальными накладками и накладками из бакелизированной фанеры.
Расстояния между осями шурупов следует принимать по указаниям п.
5.18, как для стальных цилиндрических нагелей.
5.23. Несущую способность шурупов и глухарей при заглублении
их ненарезной части в древесину не менее чем на два диаметра следует
определять по правилам для стальных цилиндрических нагелей.
СОЕДИНЕНИЯ НА ПЛАСТИНЧАТЫХ НАГЕЛЯХ
5.28. Применение дубовых или березовых пластинчатых нагелей
(пластинок) допускается для сплачивания брусьев в составных
элементах со строительным подъемом, работающих на изгиб и на сжатие
с изгибом. Размеры пластинок и гнезд для них, а также расстановку их в
сплачиваемых элементах следует принимать по рис. 13. Направление
волокон в пластинках должно быть перпендикулярно плоскости
сплачивания элементов.
Т = 0,75bпл (Т = 75bпл),
где bпл - ширина пластинчатого нагеля, см, которую следует принимать
равной ширине сплачиваемых элементов bпл = b при
сквозных пластинках и bпл = 0,5b при глухих.
В случаях применения для сплачивания элементов из других
древесных пород следует вводить поправочный коэффициент по табл. 4
(для скалывающих напряжений).
Для конструкций в условиях повышенной влажности или
температуры, рассчитываемых на действие кратковременных или
постоянной и длительной временной нагрузок, расчетную несущую
способность пластинчатого нагеля следует умножать на поправочные
коэффициенты по табл. 5 и 6 и пп. 3.2б и 3.2в.
Рис. 13. Соединение на пластинчатых нагелях
В - 18. СОЕДИНЕНИЯ НА ВРУБКАХ
5.9. Узловые соединения элементов из брусьев и круглого леса на
лобовых врубках следует выполнять с одним зубом (рис. 7).
Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам
для лобовых врубок следует определять по формуле
Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к
направлению волокон определяется по формуле
Rсм
Rсм.
Rсм
1
1sin 3
Rсм90
.
5.2. Расчетную несущую способность соединений, работающих на
смятие и скалывание, следует определять по формулам:
а) из условия смятия древесины
Т = RсмFсм;
Рис. 7. Лобовая врубка с одним зубом
Рабочая плоскость смятия во врубках при соединении элементов,
не испытывающих поперечного изгиба, должна располагаться
перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. Если
примыкающий элемент помимо сжатия испытывает поперечный изгиб,
рабочую плоскость смятия во врубках следует располагать
перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил.
Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть
стянуты болтами.
5.10. Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание
согласно указаниям пп. 5.2 и 5.3, принимая расчетное сопротивление
скалыванию по п. 5 табл. 3.
5.11. Длину плоскости скалывания лобовых врубок следует
принимать не менее 1,5h, где h - полная высота сечения скалываемого
элемента.
Глубину врубки следует принимать не более 1/4 h в промежуточных
узлах сквозных конструкций и не более 1/3 h в остальных случаях, при
этом глубина врубок h1 в брусьях должна быть не менее 2 см, а в
круглых лесоматериалах - не менее 3 см.
5.12. Расчет на смятие лобовых врубок с одним зубом следует
производить по плоскости смятия (см. рис. 7). Угол смятия древесины
следует принимать равным углу между направлениями сминающего
усилия и волокон сминаемого элемента.
зазора между элементами (рис. 5, а) и 0,25h при расчете симметрично
загруженных элементов с симметричной врезкой (рис. 5,
б); h - полная высота поперечного сечения
элемента);
коэффициент, принимаемый равным 0,25 при
расчете соединений, работающих по схеме,
показанной на рис. 5, г и = 0,125 при
расчете соединений, работающих по схеме
согласно рис. 5, в; если обеспечено обжатие
по плоскостям скалывания.
Отношение lск /е должно быть не менее 3.
(52)
б) из условия скалывания древесины
T R ср
ск Fск ,
(53)
где Fсм расчетная площадь смятия;
Fсм расчетная площадь скалывания;
Rсм - расчетное сопротивление древесины смятию под углом к
направлению волокон;
R ср
ск -
расчетное среднее по площадке скалывания
сопротивление древесины скалыванию вдоль
волокон, определяемое п. 5.3.
5.3. Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление
древесины скалыванию следует определять по формуле
R ср
ск
R ск
l
1 ск
е ,
где Rск - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон
(при расчете по максимальному напряжению);
lск расчетная длина плоскости скалывания, принимаемая
не более 10 глубин врезки в элемент;
еплечо сил скалывания, принимаемое равным 0,5h при
расчете элементов с несимметричной врезкой в соединениях без
Рис. 5. Врезки в элементах соединений
а - несимметричная; б - симметричная; в, г - схемы
скалывания в соединениях
(54)
В-29. Область применения ДК. Дост-ва и недост-ки
1)Зрительные и общественные здания, спортивные
сооружения, выставочные павильоны, рынки и другие
пролетом от 18 до 100 м. 2)Здания с химически
агрессивной средой. В первую очередь, складские
здания пролетом до 45 м для перегрузки и хранения
минеральных удобрений. 3)Малоэтажное деревянное
домостроение.
4)Производственные
сельскохозяйственные здания. 5)Неотапливаемые
здания производственно-вспомогательного назначения
промышленных предприятий. 6)Неотапливаемые
здания и навесы для хранения и переработки
сельскохозяйственной
продукции.
7)Быстровозводимые здания комплектной поставки
небольших пролетов для поставки в отдаленные
районы Севера. 8)Инженерные сооружения - опоры
линий
электропередачи,
триангуляционные
и
радиопрозрачные мачты и башни, мосты небольшой
грузоподъемности, пешеходные мосты.
Достоинства: малый вес (в 14 раз легче стали, в 4,5 бетона), прочность, деформативность и вязкость,
температурное расширение (не надо делить зд. на
темпер. блоки), малая теплопроводность, хим.
стойкость,
самовозобновляемость,
простота
обработки.
Недостатки: Неоднородность, анизотропность,
пороки, зав-ть физ-мех св-в от влажности, ползучесть,
биопоражение, возгораемость.
В-51 Осн. понятия о полимерах. Сост. и св-ва
пластмасс. Дост. и недост.
Пластмассы-м-ы искусств происх-я, сост-ие из орг в-в
полимеров.
Полимеры- высоко молекулярн соед-я, макро
молекулы к-ых сост из больш числа повторяющ-ся
звеньев отдел-х атомов,групп атомов, мономерных
звеньев или их комбинации.Полимерн-е хим в-во обрся путем преобразования малых молекул простого хим
в-ва мономера в большие под возд-ем разл
факторов(выс. t, давлен,облучен,катализации)
К орг-м полимерам относ-ся соед,содерж-ие кроме
атомов С атомы Н,О,N,S.Св-ва этих полимеров зав-т
от сод-ия углерода.Полим быв лин-ой стры(полиэтилен,поливинилхлорид),разветвлой(имеющие бензол группу),с простр-ой стр-ой.Состав
пластмасс:Смола(связующее),пластификатор,стабилиз
атор,наполнитель,краситель,антистатики.
Дост-ва:1.Возм-ть созд констр-и с оптимал наперед
задан-ми св-ми.
2.Хорошо сопрот-ся возд-ию влаги и разл. Агрес-ым
средам.
3.Выс мех пр-ть.4.Имеют малый удел вес.5. Возм-ть
склеивать др с др.
Нед-ки:-низк теплост-ть,возгораемость,низк поверхная пр-ть,все токсичны.
В-62. Достоинства и недостатки древесины
Достоинства
1.малый вес
2.достаточная прочность
3.температурное расширение, коэффициент его
древесины вдоль волокон значительно меньше, чем у
ж/б и металла
4.малая теплопроводность
5.высокая химическая стойкость древесины
6.простота обработки
7.красота
8.самовозобновляемость
Недостатки
1.наличие природных дефектов
2.зависимость механических свойств от влажности
3.возгораемость
4.загнивание
5неоднородность строения
В-54. Лесопильное производство. Пилопродукция.
Является
ОДНИМ
ИЗ
осн.направлениЙ
производства.Лесопромышленный потенциал страны –это сотни
лесозаготовительных предприятий, оснащенных соврем.техникой.
Использование в лесной промышленности соврем.машин и обор-я
высвобождает с трудоемким операций сотни рабочих и
производство деловой древесины доводится до 89%.
Один из главных путей использования древ.сырья- ДСП и ДВП.
При этом повышается эффект-ть лесоп.пр-ва за счет агрег-й
переработки бревен на пиломатериалы и технол.щепу с
использованием фрезерно-брусующих и фрезерно пильных
станков.
Большое внимание удел.охране лесов. Для работ по
лесовосстановлению создано немало машин. Лесопиление
неотделимо от лесовосстановительных работ. Защиту лесов от
насекомых
и
болезней
осущ-т
авиац.и
наземными
методами(масляные,
водные
р-ры,суспензии,
эмульсии
пестицидов).
Пиломатериалы-получают при прод.распиловке бревен и кряжей.
Качество зависит от состояния технол.подготовки пиловочника
перед распиловкой,включает в себя сортировку и подборку сырья
по породам,размерам и качеству,окорку сырья, оттаивание в
зимнее время, обмывку и очистку от загрязнения.Окорка-при этом
уменьш. затупление плит,улучш.точность и чистота повти.,повыш.кач-во.Массовую распиловку бревен осущ-т на
лесопильных рамах.
В пилом-х прод.широкую сторону наз.пластью, узкую-кромкой, а
линию пересечения пласти и кромки –ребром.Различают 2 способа
массовой групповой распиловки бревен-вразвал и с брусовкой.
Технол.процесс:1.основной
лесопильный.2.переработка
отходов.3.сортировка досок.
Для стр-ва исп-т пил-лы 1,2,3-го сортов.
85%-пил-лы из хвойных пород,14-мягкие
лиственные,1лиственные.
8. Расчет элементов деревянных конструкций.
Отличие для ДК.
Нормирование. Путем испытаний стандартных
образцов (по ГОСТ) получают данные мех. и деф.
характеристик на древесины
стат. Обработка
данных испытаний
установление
нормативных сопротивлений древесины, далее с
учетом коэф. надежности по материалу (учитывающий
отклонение в сторону меньших значение прочности по
материалу),
учитывается
масштабный
фактор,
длительность нагрузки, температурно-влажностное
условие.
Расчет. Растяжение Fнт – расчетное сечение с учетом
ослаблений (миним. Сечение растянутого элемента с
учетом ослабления отвер., при этом отвер. рабп. на
длине древесины 200 мм, следует применять как в
одном, с ослаблениями на кромках вводиться
коэффициент условия работы m0=0.8). Np/Nнт≤Rp.
Сжатие. Сжатые элементы имеющие большую длину
и не закрепленные в поперечном направлении, расчет
на продольный изгиб, где φ – коэффициент
продольного
изгиба
является
отношением
критического напряжения к пределу прочности и
зависит от гибкости. Nc/Nнт≤Rc. Nc/Nнт≤Rc.
φ=(3000/λ2)*деревес; φ=(2500/λ2)*фанера
λ≥70
φ=1-а(λ/100) 2
λ<70
Изгиб.
-нормальное
напряжение
MWрасч≤RnWрасч=Wнт - момент сопротивления для
цельных элементов
Wрасчч≤WнтКw – момент
сопротивления для составных по высоте элементов на
податливых связах. Кw – зависит от числа слоев в
элемента и в пролете.
-касательные напряжения QS/( Iбр bрасч)≤Rск . В
изгибаемых элементах при отношении b/h>4
необходима проверка устойчивости из плоскости. устойчивость. М(φмWбр )≤ Ru * φм =140*b2Kф/( Iр h);косой изгиб. Мх/Wх+ Му/Wу≤ Ru f=√(f2x+ f2y)$
-сжатие с изгибом.
Np/Nрасч + Мд/Wрасч ≤Rc
Мд=(M/ξ)* ξ =1-(N/φRсF)
Продольная сила создает дополнительный момент N·f,
устойчивость сжато-изгибаемых элементов по высоте
сечения n=2 – для элементов без закрепления, n=1- для
элементов имеющих закрепление в растянутой зоне,
коэфф. продольного изгиба по формуле центральносжат. и изгиб.
N/(φRсFбр.)+ (М /(φRu Wбр))n≤1
В-8. Расчет сжато-изгибаемых и растянуто изгибаемых
элемнтов
1.Сжато-изг называют такие Эл-ты на которые действует изг
момент и центрально приложенное продольное усилие
(сжимающее)
N/Fрасч+Mg/Wрасч≤Rc где Mg-суммарный момент от
совместного действия поперечной и продольной нагрузок
Mg=M/ξ
ξ =1-W/φRcF
φ-коэффициент продольного изгиба
2.Растяжение с изгибом
Самый неблагоприятный вид напряженного состояния для
деревянных конструкций.
В нижнем поясе ферм
N/Fрасч+MRp/WрасчRu≤Rp
Прогиб
определяется
только
от
поперечной
нагрузки.Изменение прогиба за счет влияния продольной
силы не учитывается
Центрально-растянутые и центрально-сжатые
элементы
При определении Fнт ослабления, расположенные на
участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными
в одном сечении.
4.2. Расчет центрально-сжатых элементов постоянного
цельного сечения следует производить по формулам а) на
прочность
4.1. Расчет центрально-растянутых
производить по формуле
N
Rр
Fнт
элементов
следует
,
N
Fнт
Rс
;
б) на устойчивость
N
F р а с
Rс
,
где Rс - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль
волокон;
коэффициент продольного изгиба, определяемый
согласно п. 4.3;
Fнт - площадь нетто поперечного сечения элемента;
Fрас - расчетная площадь поперечного сечения элемента,
принимаемая равной:
при отсутствии ослаблений или ослаблениях в опасных
сечениях, не выходящих на кромки (рис. 1, а), если площадь
ослаблений не превышает 25 % Ебр, Ерасч = Fбр, где Fбр площадь сечения брутто; при ослаблениях, не выходящих на
кромки, если площадь ослабления превышает 25 % Fбр, Fрас =
4/3 Fнт; при симметричных ослаблениях, выходящих на
кромки (рис. 1, б), F
рас = Fнт.
(4)
а)
где N - расчетная продольная сила;
Rp - расчетное сопротивление древесины растяжению
вдоль волокон;
Fнт - площадь поперечного сечения элемента нетто.
:
б)
В-19. Работа древесины при изгибе
Прочность при изгибе одна из важнейших характеристик древесины при
испытании на образцах разрушение начинается спочти невидимых
складок в сжатой зоне, а окончательное разрушение происходит в
растянутой зоне в виде разрыва или отслоения крайних волокон.Предел
прочности занимает по величине промежуточное положение между
сжатием и растяжением и равен Rивр=80МПа.Обычно напряжение при
изгибе определяют M/W≤Ru справедлива для упругой стадии работы до
появления деформаций.С увеличением нагрузки эпюра напряджений
становится нелинейной за счет того что крайние волокна начинают
терять устойчивость и усилия сжатия все более и более воспринимают
волокна нах-ся ближе к нейтральной оси.В растянутой зоне наоборот в
крайних волокнах увел. Напряж. Которое обусловлено равенством плеча
внутренних сил сопрот-ся изг моменту
где М расчетный изгибающий момент;
Rи расчетное сопротивление изгибу;
Wрасч - расчетный момент сопротивления поперечного сечения
элемента. Для цельных элементов Wрасч = Wнт; для
изгибаемых составных элементов на податливых
соединениях расчетный момент сопротивления
следует принимать равным моменту сопротивления
нетто Wнт, умноженному на коэффициент kw; значения kw
для элементов, составленных из одинаковых слоев, приведены в
табл. 13. При определении Wнт ослабления
сечений, расположенные на участке элемента
длиной до 200 мм, принимают совмещенными в
одном сечении.
Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе
следует производить по формуле
My
Mx
Rи
Wx
Wy
,
В-30 Деревянные балки. особенности и констр и
расчет. простейшими видами констр. явл балки.
Наиболее распр. получили клеевые балки сплошного
прям. сечения. Это объясняется простотой их
изготовления при высокой степени надежности и
повышает огнестойкость. Клееные балки выпускаются
в основном след видов прямолинейные , односкатные,
двухскатных, гнутые. В осн прим доски толщиной 3334мм. Высота балок назначается из усл. длины1/81/10L .H=1/8-1/12 L. Так же бывают: клеефанерные
балки с плоской фанерной стенкой, клеефанерные
балки
с
волнистой
стенкой,
армированные
дерев.балки. Расчет балок расчет на прочность по
нормальным и касательным напряж. произ.σ
=M/W<Ru*mб*mсл, τ= QS/b*J<Rск*mсл. Ru- базовое
расчетное сопр. при изгибе mб- коэф клееных эл
понижающий . mсл- коэф для клееных эл. зависит от
толщины досок клееного пакета. Rск- базовое расч.
сопр. при скалывании. Балки прям сечения с
постоянной высотой по длине пролета необх
проверять
на
устойчивость
плоско
формы
M/φмWбр<R*mб*mсл, φм- коэф. для балок шарнирнозакрепленных от смещения из плоскости изгиба.
В-41 Деревянные купола.
Ребристо-кольцевые.каркас
купола-стержневая
система из меридианальных ребер криволинейного
очертания для здания на круглом плане или
прямолинейных ребер для здания на многоугольном
плане.
Меридианальные ребра сопряжены с нижним опорным
контуром и верхним кольцом.Опорный контур помимо
верт реакции от купола восприним горизонтальную
реакцию(распор),т.е.
восприним
растяг
усилия.Поэтому опорн контур делают из стали или ж/б
по сплошной ж/б плите фундамента.Верхн.кольцо
делают из стали и восприним усилие сжатия от
меридиан-х ребер.Расчет купола выполяют точечными
методами,рассматривая расчетн схему, конечными элми кот-ой явл-ся эл-ты каркаса купола.
В-52. Химическая защита от
загнивания.Антисептики.
Грибы,вызывающие измен. физ-мех св-в древесины и
разруш-ие ее, наз-ся-дереворазрушающими грибами, а
процесс- гниение.Гниение происх при вл-ти более
18%.Защита де констр. от биоповр-й закл. в пропитке
или покрытии их антисептиками.А.-это хим. в-ва и
состава, примен-ые для предохр-я древес от гниения и
повреждения
дереворазруш-ми
грибами
инасекомыми.
Неорган антисептики.
Фтористый
натрий,кремнефтористый
аммоний,бихромат натрия.
Орган
антисептики.(маслянистые)Оксидифенил
технический,масло каменноугольное.
Комбинированные А.К ним относ препараты, сост-ие
из 2х или неск в-в, токсичность к-ых в смеси
сказывается выше суммарной токсичности входящих
в нее компонентов.
Кремнефтористый натрий+фтористай натрий, хромномедный препарат.
Теплоёмкость. Показателем способности древесины аккумулировать
тепло является удельная теплоёмкость С, представляющая собой
количество теплоты, необходимое для того чтобы нагреть 1 кг массы
древесины на 1 (0) С. Удельная теплоёмкость для всех пород одинакова и
для абсолютно сухой древесины составляет (ФОРМУЛА). С
увеличением влажности теплоёмкость увеличивается.
Теплопроводность - свойство, характеризующее интенсивность
переноса тепла в материале. Коэффициент теплопроводности (
ФОРМУЛА), с увеличением температуры, влажности и плотности
увеличивается. Вдоль волокон (СИМВОЛ) в 2 раза больше, чем поперёк.
Температуропроводность характеризует способность древесины
выравнивать температуру по объёму.
Тепловое расширение - способность древесины увеличивать
линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового
расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.
Электропроводность
способность
древесины
проводить
электрический ток, которая находится в обратной зависимости от
электрического сопротивления.
Сухая древесина относится к диэлектрикам. С повышением влажности
древесины сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение ( в
десятки миллионов раз) сопротивления наблюдается при увеличении
содержания связанной воды. Дальнейшее увеличение влажности
вызывает падение сопротивления лишь в десятки или сотни раз. Этим
объясняется
снижение
точности
определения
влажности
электровлагомерами в области, выше Wпн.
Электрическая прочность - способность древесины противостоять
пробою, т.е. снижению сопротивления при больших напряжениях.
Диэлектрические свойства характеризуют поведение древесины в
переменном электрическом поле. Показатели: диэлектрическая
проницаемость и тангенс угла потерь.
Различают следующие свойства древесины, проявляющиеся под
воздействием механических нагрузок: прочность - способность
сопротивляться разрушению, деформативность - способность
сопротивляться изменению размеров и формы, технологические и
эксплуатационные свойства.
Удельная вязкость характеризует способность древесины поглощать
работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на
изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2
раза больше, чем у древесины хвойных пород.
Твёрдость характеризует способность древесины сопротивляться
вдавливанию более твёрдого тела.
Анизотропия древесины - различие показателей свойств древесины по
направлениям - радиальному, тангентальному и вдоль оси ствола.
Б-3. Основные виды соединений. Понятие о принципе
дробности
Соединения элементов деревянных конструкций
по способу передачи усилий разделяются на следующие виды:
1) соединения, в которых усилия передаются
непосредственно
упором
контактных
поверхностей
соединяемых элементов, например, примыканием в опорных
частях элементов, врубкой и т.д. (лобовые упоры, лобовая
врубка)
2) соединения на механических связях;(шпонки,
соединение на нагелях, соединения на нагельных пластинках,
соед. на металлических зубчатых пластинах)
3) соединения на клеях (соединение: на пласти, на
зубчатый шип, на вклеенных стержнях)
Соединения пластмасс.
А-впритык,
б-внахлестку,
в-нахлестку
с
подгибанием концов, г-впритык с 1-й накладкой, д-притык с
2-мя накладками
Механическими в соединениях деревянных
конструкций называют рабочие связи различных видов из
твердых пород древесины, стали, различных сплавов или
пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчиваться или запрессовываться в тело древесины соединяемых
элементов. К механическим связям, наиболее широко
применяемым в современных деревянных конструкциях,
относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы,
шайбы шпоночного типа, нагельные пластинки и
металлические
зубчатые
пластинки.
Использование
механических связей усовершенствованного типа расширяет
возможность применения конструкций из цельной древесины,
а также упрощает сборку клееных конструкций на
строительной площадке. Передача сил в соединениях с
механическими связями происходит от одного элемента
другому через отдельные точки (дискретно). Распределение
силы по поверхности контакта и в глубину элемента зависит
от вида механических связей.
(20)
где Мх и Му - составляющие расчетного изгибающего момента для
главных осей сечения Х и У;
Wx и Wу моменты сопротивлений поперечного сечения нетто
относительно главных осей сечения Х и
В-63. Защита древесины от возгорания.
Нужно учитывать огнестойкость и предел
огнестойкости.
Огнестойкость – это способность элементов,
конструкций сохранять в условиях пожара свои
главные свойства: нести расчётную нагрузку и
ограждать помещения (двери, стены, потолок, пол).
Предел огнестойкости – это время действия огня до
разрушения конструкций или до образования
сквозных отверстий в ограждениях или перегрева
поверхности противоположной действию огня в
среднем более, чем на 140С.
Защита древесины от огня осуществляется 2
способами:
окраской огнезащитными составами, наносится
плотный слой краски, обмазки приготовленных из
негорючих и невозгораемых веществ.
пропиткой растворами – антипиренами, способы
пропитки: н-р, горячее – холодная ванна. Реком-ся
вып-ть для изделий в готовом виде, т.к. после
пропитки древесина трудно поддается обработке.
Антипирены – борная кислота, сульфат аммония,
хлористый аммоний, бура и др. Прим-ся смеси:
сернокислый и фосфорнокислый аммоний в соот-нии
3:7 в 10-20% водном растворе.
В-2.
Физико-механические
характеристики
древесины.
Анизотропия.
Усушка. Уменьшение линейных размеров и объёма древесины при
удалении из неё связанной воды называется усушкой. Удаление
свободной воды не вызывает усушки. Чем больше клеточных стенок в
единице объёма древесины, тем больше в ней связанной воды и выше
усушка. Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в
тангенциальном направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном.
Коробление. Изменение формы пиломатериалов и заготовок при
сушке, а также выпиловке и неправильном хранении называется
короблением. Чаще всего коробление происходит из-за различая усушки
по разным структурным направлениям. Различают поперечную и
продольную покоробленность. Продольная покоробленность бывает:
бывает по кромке, по пласти и крыловатость.
Влагопоглощение.
Способность
древесины
вследствие
её
гигроскопичности поглощать влагу (пары воды) из окружающего
воздуха называется влагопоглощением. Влагопоглощение практически
не зависит от породы. Способность к поглощению влаги является
отрицательным свойством древесины. Сухая древесина, помещённая в
очень влажную среду, сильно увлажняется, что ухудшает её физикомеханические характеристики, снижает биостойкость и т.д. Чтобы
защитить древесину от влияния влажного воздуха, поверхность
деревянных деталей и изделий покрывают различными лакокрасочными
и плёночными материалами.
Разбухание. Увеличение линейных размеров и объёма древесины при
повышении в ней содержания связанной воды называется разбуханием.
Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном
воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, и подчиняется, в
основном, тем же закономерностям.
Водопоглощение. Способность древесины увеличивать свою
влажность при непосредственном контакте с капельножидкой водой
называется водопоглощением. Максимальная влажность, которой
достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного
количества связанной воды и наибольшего количества свободной воды.
Очевидно, что количество свободной воды зависит от объёма полостей в
древесине, поэтому, чем больше плотность древесины. Тем меньше её
влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.
Плотность. Это свойство характеризуется массой единицы объёма
материала, и имеет размерность в кг/м3 или г/см3.
Проницаемость характеризует способность древесины пропускать
жидкости или газы под давлением.
К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность,
температуропроводность и тепловое расширение.
В-40. Клеефанерная панель. Конструирование и
расчет.
Понятие о принципе дробности. К наиболее
вязким видам работы древесины относится смятие.
Требование вязкости, предъявляемое к работе соединений всех
видов «цементов деревянных конструкций, сводится к
требованию обеспечения Выравнивания напряжений в
параллельно работающих брусьях или досках Путем
использования вязкой работы древесины на смятие, прежде
чем могло бы произойти хрупкое разрушение от разрыва или
скалывания.
Для придания вязкости соединениям растянутых
деревянных элементов, как правило, используют принцип
дробности, позволяющий избежать опасности скалывания
древесины увеличением площади скалывания. К примеру,
применение вместо одной сосредоточенно установленной
связи (чрезмерно жесткой для досок толщиной 5 см)
нескольких рассредоточенных (дробно) установленных вязкоподатливых связей при одинаковой затрате стали увеличивают
эксплуатационный ресурс соединения.
Б-6. Расчет сжато-изгибаемых и растянуто-изгибаемых
деревянных элементов.
Сжатый
Проводят в 2 этапа:
1 Расчет на прочность
2 Расчет на устойчивость
Расчетная схема сжато-изгибаемого элемента:
1)
где
-коэффициент
учитывающий момент возникающий в результате изгиба
(изменяется от 0 до 1).
–
учитывает
податливость
соединений
2)
Расчетный прогиб клеефанерной панели от нормативной
нагрузки сравнивается с предельным прогибом, который
зависит от пролета. При этом жесткость сечения при
определении прогиба уменьшается путем введения к-та 0.7.
- коэф.продольного изгиба.
Растянутый
Б-14 Соединение на врубках. Конструирование и расчет
. Для предотвращения взаимного смещения сопрягаемых
элементов и повышения надежности от возможного
скалывания устанавливаются аварийные связи.
Расчет зоны лобовой врубки производится из условия
прочности на смятие и на скалывание NIFCM < Rсм а.
Площадка смятия в сжатом элементе сминается вдоль
волокон, а в растянутом под углом к направлению его
волокон, поэтому проверка производится для растянутого
элемента, где
Б-17. Работа древесины на растяжение.
Древесина обладает Анизотропией (по разным
направлениям механические характеристики разные).
Диаграмма растяжения древесины вдоль волокон.
Расчет внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых
элементов следует производить по формуле
N
Fрасч
MR p
WрасчR и
Rр
Глубина врубки принимается 2см < hвр< 1/4А.
Расчет лобового упора производится на смятие фрагмента
узла под углом к волокнам древесины в месте контакта от
усилия Nс, а также на смятие и скалывание фрагмента
врезанного в нижний пояс от разницы усилий в смежных
панелях нижнего пояса фермы.
Лобовая врубка
Глубина врубки рекомендуется 2см < hBp< h/3. Длина
площадки скалывания принимается не менее 1,5h и не менее
10 hвр. При конструировании лобовых врубок усилия
необходимо центрировать с опорной реакцией. Это
требование обеспечивается опорной подушкой.
Для того, чтобы вертикальная составляющая N, надежно
прижимала сжатый элемент в месте контакта к нижнему
поясу, между ними оставляется зазор 2 - 3 см
В-24.
Треугольные
деревянные
фермы.
Конструирование и расчет.
Треугольные фермы применяют, как правило, для
кровель требующих значительного уклона. Отношение
высоты фермы к пролету принимают:
для цельнодеревянных ферм 1/5
для ферм с металлическим нижним поясом
1/6
для ферм с металлическим нижним поясом и
клееным верхним поясом 1/7
Бывают фермы:
со сжатыми раскосами - а
с растянутыми раскосами - б.
Расчет. В начале находятся расчетные нагрузки,
действующие на ферму (состоят из постоянных и
временных).
Затем производится геометрический расчет,
который заключается в определении длин осей всех
стержней фермы и углов их наклона к горизонтальной
оси между собой. После этого производится
статический расчет, он заключается в определении
усилий, действующих в стержнях фермы от всех
расчетных нагрузок и их сочетаний. По результатам
статического расчета производится подбор сечений, с
учетом предельно допускаемых гибкостей:
для стержней верхнего пояса - 120
для сжатых стержней решетки - 150
для стальных стержней нижнего пояса – 400
Проверка напряжений в сечении верхнего пояса
производится при сжатии с изгибом по формулам
расчета цельнодеревянных элементов.
Расчет узлов деревянных ферм. Расчет узлов
деревянных ферм обычно производится на действие
максимальных усилий соединяемых в них стержней с
учетом углов между их осями.
В результате врубки растягивающее усилие в нижнем поясе
приложено с эксцентриситетом, что вызывает изгибающий
момент. В этом случае расчет нижнего пояса ведется как
внецентренно-растянутого элемента, где
M = Np*е.
В связи с неравномерностью скалывающих напряжений по
длине площадки скалывания инженерная методика оперирует
средней величиной напряжений
При совпадении направления усилий и волокон,
механические
характеристики
достигают
max
значений. Прочность древесины на растяжение = 100
МПа. Закон Гука сохраняется в диаграмме до
разрушения, этот факт говорит о том, что древесина
вдоль волокон работает подобно хрупким материалам.
На прочность древесины значительно влияет наличие
дефектов.
b = 0,25 при отношении Lck
Путем несложных вычислений требуемую длину площадки
скалывания
можно определить по формуле
Б-25. Деревянные рамы. Конструирование и расчет
Расчет рамы выполняют в следующей
последовательности:
1) статический расчет, т. е. вычисление усилий в
элементах рамы от действия внешних нагрузок (снег, ветер)
собственного веса рамы и веса покрытия;
2) проверка сечений рамы;
3) расчет узлов рамы.
При статическом расчете определяют усилия и строят
эпюры М, N, Q от действия равномерно распределенной нагрузки
отдельно от собственного веса конструкций, от снеговой нагрузки слева,
справа от конькового узла и на всем пролете, а так же от действия
равномерно распределенной нагрузки от ветра слева и справа.
При высоте стойки до 4 м расчет на ветровую нагрузку
можно не производить.
Проверка сечений рамы
Наиболее напряженными сечениями по нормальным
напряжениям, если обратить внимание на эпюры M и N, для рам
являются карнизные узлы, а для рам с подкосами – сечения у концов
подкоса в местах примыкания его к стойке и ригелю.
1. Расчет на прочность элементов трехшарнирных рам в их
плоскости допускается выполнять по правилам расчета сжатоизгибаемых элементов с расчетной длиной, равной длине полурамы по
осевой линии:
Криволинейные участки гнутоклееных рам при
отношении h/r≥1/7 (h – высота сечения, r – радиус кривизны
центральной оси криволинейного участка) следует рассчитывать
2. Устойчивость плоской формы деформирования
трехшарнирных рам допускается выполнять по формуле:
Коньковый узел чаще всего решается с деревянными
накладками на болтах, хотя возможны и другие варианты конькового
узла (при больших величинах поперечной силы), например, с
металлическими соединительными деталями.
Здесь при проверке напряжений по внутренней кромке
расчетный момент сопротивления следует умножать на коэффициент
krb:
Для всех вариантов опорных узлов продольная
сжимающая сила N воспринимается смятием вдоль волокон древесины
стойки. В этом случае проверку выполняют по формуле:
Поперечная сила Q может быть передана на фундамент
через болты или глухари, крепящие стойку к стальным элементам,
заделанным в фундамент. В этом случае рассчитывается количество
болтов, воспринимающих силу Q.
В другом варианте опорного узла поперечная сила
передается через деревянный брусок или через вертикальный лист
стального башмака. В этом случае
Количество болтов рассчитывается из условия восприятия
ими поперечной силы.
Лобовые упоры соединения ригелей рассчитывают на
смятие под углом и вдоль волокон на действие продольной силы N.
В-35. Многоугольные брусчатые фермы. Конструирование и
расчет.
Многоугольная брусчатая ферма (см.рис) имеет многоугольный
брусчатый верхний пояс и треугольно-стоечную решетку из брусьев
меньшего сечения или из толстых досок. Нижний пояс состоит из
стальных уголков. Преимуществом этой фермы являются незначительные
усилия в стержнях решетки, что позволяет избежать в ней применения
стальных элементов. Благодаря малым углам наклона стержней верхнего
пояса эта ферма служит основой покрытия с рулонной кровлей.
Применяются также треугольные малопролетные фермы небольшой
несущей способности со стержнями из двойных досок и узловыми
соединениями на болтах и гвоздях и такие же фермы со стержнями из
одиночных досок, расположенных в одной плоскости, и соединениями на
двойных стальных зубчатых пластинах.
Б-36. Расчет и конструирование дощатоклееной стойки.
В зависимости от схемы нагружения колонна
расчитывается на центральное сжатие или на сжатие с
изгибом и проверяется на устойчивость плоской формы
деформирования. Предельная гибкость для колонн 120, расчетная длина колонн в плоскости рамы принимается 2,2//, а из
плоскости рамы равна расстоянию между узлами связей в
плоскости стен.
Проверка прочности сечения в пяте колонн и
подбор сечения анкерных креплений производится на усилия,
получаемые по результатам расчета поперечной рамы каркаса
здания (рис. 9.31). На раму действует система вертикальных и
горизонтальных (ветровая нагрузка) нагрузок. При действии
горизонтальных нагрузок стойки, соединенные с ригелем,
работают совместно. Такая рама представляет- собой один раз
статически неопределимую систему. За лишнюю неизвестную
принимают силу дг, приложенную на уровне верха стоек по
оси нижнего пояса ригеля.
Узлы м н о г о у г о л ь н о й б р у с ч а т о й
фермы
решаются различными вариантами. Опорный узел этой фермы
выполняют с применением стального башмака, состоящего из опорного
листа, двух вертикальных фасонок и наклонной диафрагмы, служащей
опорой опорного бруса верхнего пояса. Стальные уголки нижнего пояса
вводятся в зазор между фасонками И крепятся к ним сварными швами.
Промежуточные узлы нижнего пояса крепятся с помощью стальных
накладок и болтов. Накладки брусьев крепятся к стальной шпильке с нарезками на концах, приваренной к нижнему поясу.
Промежуточные узлы верхнего пояса крепятся с помощью стальных
накладок, стальных вкладышей, двусторонних деревянных накладок и
болтов. Стальные накладки брусьев крепятся к болту, пропускаемому
через вкладыш и накладки. Брусья верхнего пояса соединяются в узле
деревянными накладками и болтами. Узлы, треугольных и пятиугольных
брусчатых ферм со стальными или деревянными нижними поясами
решаются с применением стальных креплений лобовых упоров, лобовых
врубок, болтовых и сварных соединений. Они описаны в ряде материалов по конструкциям из дерева и пластмасс.
Расчет. В начале находятся расчетные нагрузки, действующие на
ферму (состоят из постоянных и временных). Затем производится
геометрический расчет, который заключается в определении длин осей
всех стержней фермы и углов их наклона к горизонтальной оси между
собой. После этого производится статический расчет, он заключается в
определении усилий, действующих в стержнях фермы от всех расчетных
нагрузок и их сочетаний. По результатам статического расчета
производится подбор сечений, с учетом предельно допускаемых
гибкостей:
для стержней верхнего пояса - 120
для сжатых стержней решетки - 150
для стальных стержней нижнего пояса – 400
Проверка напряжений в сечении верхнего пояса производится при
сжатии с изгибом по формулам расчета цельнодеревянных элементов.
Расчет узлов деревянных ферм. Расчет узлов деревянных ферм
обычно производится на действие максимальных усилий соединяемых в
них стержней с учетом углов между их осями.
Б-39. Пневмонесомые конструкции.
Пневмо-модульные
здания.
Основой
пневмокаркасных
сооружений
(пневмо-модулей)
являются замкнутые элементы, наполненные сжатым
воздухом, которые придают необходимую жесткость
конструкции.
Преимуществом этого типа надувных конструкций
является мобильность, небольшие размеры, быстрая
установка. Установка возможна практически в любом
месте и не требует шлюзовых систем, подготовки
площадки, изготовления фундамента.
Хорошо зарекомендовали себя в качестве
мобильных
выставочных
павильонов,
вспомогательных конструкций для выполнения
строительно-монтажных
работ,
передвижных
госпиталей, покрытий для бассейнов и т.д.
Наибольшее распространение для пневматических
конструкций
по-пучили
тканевые
материалы,
обрезиненные или покрытые полимерами. Реже
применяют высокопрочные синтетические пленки
одинарные или двойные с внутренним армирующим
слоем из синтетических волокон.
Тканевые
материалы
изготавливают
из
естественных, искусственных или синтетических
волокон. К естественным относятся: лен, хлопок,
пенька; к искусственным - вискоза, стекловолокно.
Синтетические волокна, получившие наибольшее
распространение, делятся на группы:
полиамидные (капрон, найлон, дедерон, перлон,
селон, стилон и др.)
полиэфирные (лавсан, дакрон, гризутен, диолен,
тревира, теторон, терилен и др.)
полиакрилонитрильные (нитрон, орлон, дралон и
др.);
поливинилспиртовые (винол, винилон и др.).
Проектирование строительных пневматических
конструкций включает решение следующих задач:
1) нахождение оптимальной формы оболочки.
2) установление характера и величины силового
воздействия.
3)
выявление
физико-механических
свойств
материалов оболочек и обоснование расчетных
сопротивлений.
4) выявление перемещений оболочки под действием
нагрузок.
5) определение напряженно-деформированного
состояния оболочки.
Расчет проводят на действие ветровой и снеговой
нагрузок. Так как собственный вес конструкции очень
мал. Особое внимание на ветровую нагрузка (отсос).
Большое внимание уделяют аэродинамической форме
конструкции.
Б-46. Деревянные панели. Конструирование и
расчет.
Клеефанерные панели рассчитываются по схеме
однопролетной свободно опертой балки на нормальные
составляющие постоянных и временных нагрузок,
отнесенных к их полной ширине. Расчетный пролет
панелей определяется в зависимости от расстояния
между несущими конструкциями.
Фанерные обшивки и продольные ребра каркаса
работают на изгиб совместно, благодаря жесткости
клеевых соединений. Поперечное коробчатое сечение
панелей, состоящее из древесины и фанеры,
рассчитывается
по
приведенным
к
фанере,
геометрическим характеристикам (рис. 1.16, а).
Б-47 Конструктивные меры защиты от влаги деревянных
конструкций
Наиболее распространенным источником увлажнения
деревянных конструкций в узлах зданий является
конденсация влаги. Она проявляется в том случае, если
температура материала вследствие некачественной теплоизоляции стыков ниже температуры точки росы для
омывающего конструкцию воздуха. Оседание мелких капель
влаги обычно происходит в зоне опирания конструкций на
фундаменты, стены, колонны, а также в зоне стыков стеновых
панелей.
Зазоры между поверхностями несущей конструкции и
ограждающей
конструкции
тщательно
утепляют
и
герметизируют, чтобы исключить проникновение через них
теплого воздуха из помещения и образования конденсата на
древесине. Однако такое решение допустимо только для
клееных конструкций, т.к. в отличие от бревен, брусьев, в них
отсутствуют усушечные трещины, в которых возможно
образование конденсата и образование очагов гниения.
Комплекс конструкционных мер защиты древесины не
допускает также непосредственного контакта древесины с
конструкциями из более теплопроводною материала. 15
частности, не допускается устанавливать несущие конструкции
покрытия вплотную к каменным стенам и перегородкам.
Для изоляции опорного узла колонн, арок, рам от
фундамента
между
ними
размещают
термои
гидроизоляционные прокладки. Вместо термоизоляционных
прокладок, при небольших нагрузках можно использовать деревянные прокладки из древесины твердых пород с глубокой
пропиткой
невы-мываемыми
или
трудновымывасмыми
антисептиками.
Между прокладками и фундаментом укладывается слой
гидроизоляционнного материала.
Крепление деревянных конструкций к фундаментам
осуществляется через металлические детали различных типов. В
случае когда возможно образование конденсата, влага выпадает
на внутренней поверхности металла и, увлажняя древесину,
стекает вниз. Поэтому металлические детали проектируются
таким образом, чтобы влага стекала, и древесина не имела
возможности увлажняться.
В зданиях, где возможно образование конденсата на
внутренней поверхности ограждающих конструкций покрытия,
верхние грани несущих конструкций защищают досками
толщиной не менее 30 мм, пропитанными невымываемыми или
трудновымываемыми антисептиками с гидроизоляционным
слоем. В зданиях с высокой влажностью воздуха более 85% не
рекомендуется применение металлодеревянных ферм.
Ограждающие конструкции стен зданий на деревянном
каркасе даже при наличии пароизоляции требуют
вентилируемых прослоек, удаляющих избыточную влагу.
Для осушения полости плит предусматриваются
воздушные продухи таким образом, чтобы наружный воздух
поступал через заборные отверстия
В зданиях с достаточными уклонами кровли рекомендуются
совмещенные плиты покрытия, где плиты имеют только
нижнюю обшивку, а в качестве кровли используют волнистые
асбестоцементные листы или профилированные металлические
настилы (рис. 6.9).
Аэраторы устраивают для зданий пролетом более 18 м.
Для меньших пролетов удаление воздуха из полостей панелей
происходит в зоне конькового стыка.
Основной причиной снижающей
надежность и
долговечность деревянных конструкций вообще, и деревянного
каркаса плит покрытий в частности, является неправильное или
некачественное выполнение стыков. Конструкция стыка между
плитами должна исключат!, возможность проникновения в ею
полость водяных паров из помещения и конденсации влаги в результате промерзания стыка.
В более жестких условиях эксплуатации, чем конструкции
зданий,
находятся
деревянные
конструкции,
эксплуатирующиеся на открытом воздухе. в частности, мосты.
Конструктивные меры защиты древесины несущих
конструкций, в первую очередь, сводятся к обеспечению
проветриваемости
и
максимальной
защите
от
непосредственного попадания атмосферных осадков и
солнечного излучения.
Наиболее эффективная мера защиты пролетных
конструкций
моста
от
увлажнения
исключение
проникновения воды через настил;. Асфальтовое
покрытие по настилу с выдержанными уклонами в двух
направлениях хорошо предохраняет настил от увлажнения и
рассыхания. Но тем менее по мере эксплуатации возможно
увлажнения настила и проникновенея влаги на пролетныебалки
Б-50. Требование к качеству лесоматериалов для
элементов несущих конструкций.
При наличии значительных пороков, в особенности сучков,
прочность досок, брусьев или бревен бывает настолько
низкой, что они не могут быть применены для элементов
несущих конструкций, поэтому размеры пороков необходимо
ограничивать.
Лесоматериалы разделяются на сорта в зависимости от
величины и вида пороков. К древесине для деревянных
конструкций кроме требований ГОСТ 8486—66* на
пиломатериалы хвойных пород и ГОСТ 9463—72* на круглые
лесоматериалы предъявляются следующие дополнительные
требования, указанные в СНиП II-25-80:
ширина годичных слоев в древесине должна быть
не более 5 мм, а содержание в них поздней древесины не
менее 20 %.
в заготовках из пиломатериалов 1-го и 2-го сортов
для крайней растянутой зоны (на 0,15 высоты сечения)
клееных изгибаемых элементов и в досках 1 —3-го сортов
толщиной 60 мм и менее работающих на ребро при изгибе
или на растяжение, не допускается сердцевина.
Пороки по-разному сказываются при работе на растяжение,
сжатие и изгиб, скалывание и смятие. Следовательно,
ограничение пороков связано с видом работы элемента в
конструкции.
Благодаря этому ее с успехом применяют для изготовления
легких эффективных панелей покрытий и стен, а также емкостей
и опалубки. Перекрестное расположение волокон слоев
придает фанере меньшую анизотропию свойств в плоскости
листов, чем у древесины, малую усушку и разбухание при
колебаниях влажности, как у древесины вдоль волокон.
Прочность клееной фанеры вдоль волокон наружных слоев
существенно выше, чем поперек, так как слоев с продольным
направлением волокон на один больше, чем поперечных, и наружные слои располагаются в зоне максимальных напряжений
при изгибе. Прочность клееной фанеры при срезе по
плоскостям сечений в 2,5 раза превышает прочность древесины
при скалывании вдоль волокон, что является ее важным
преимуществом. Прочность клеевых соединений фанеры при
скалывании мала и не превышает 2/з прочности хвойной
древесины при скалывании поперек волокон. Влияние пороков
на прочность фанеры относительно ниже, чем в древесине, так
как совпадение пороков, расположенных в отдельных слоях,
маловероятно.
Влажность фанеры повышенной водостойкости не
превышает 12%, а средней—15%. Жесткость фанеры,
характеризуемая модулем упругости, определяется, главным
образом, слоями, работающими вдоль волокон, и составляем
для фанеры толщиной 8 мм и более около 90 % от жесткости
древесины вдоль и 70 % поперек волокон.
Бакелизированиая фанера имеет такое же строение, как и
клееная, однако ее наружные слои не только склеивают со
средними, но и пропитывают водостойкими синтетическими
спирторастворимыми смолами. Листы фанеры имеют толщину
5... 18 мм, длину 1500...7700 мм и ширину 1200...1500 мм. Она
отличается от клееной фанеры более высокой водостойкостью
и прочностью и применяется в конструкциях, работающих в
особо неблагоприятных влажностных условиях. Прочность
бакелизированной фанеры при нормальных напряжениях
вдоль листов более чем в 2,5 раза, а поперек почти в 2 раза
превышает прочность хвойной древесины вдоль волокон. Ее
сопротивление срезу в 4,5 раза, а скалыванию в 1,5 раза выше
сопротивления скалыванию древесины вдоль волокон.
Жесткость бакелизированной фанеры поперек волокон
наружных слоев близка к жесткости древесины вдоль волокон,
а вдоль волокон наружных слоев в 1,5 раза выше.
Б-58. Термо и звукоизоляционные изделия из пластмасс
(пенопласты, сотопласты)
Наибольшее распространение в строительстве получили газонаполненные
пластмассы,атакжесотопласты.
Газонаполненныепластмассыпосвоейструктуределятсянадвавида:
-пенопласты–материалысзамкнутымиячейками;
-поропласты–свзаимносообщающимисянезамкнутымиячейками.
Эта классификация условна, поскольку практически нельзя получить в чистом виде
материал,отвечающийуказаннымусловиям.
Ячейки, заполненные воздухом или газом, составляютболее 90%объемаматериала.
Поэтому отличительной особенностью пенопластов является небольшая плотность
(от 10 до 200 кг\м3), низкая теплопроводность и достаточная для них прочность (0,21,1МПаприсжатии).
Пенопласты, благодаря своей структуре имеют более высокие по сравнению с
поропластамиизоляционныекачества.
Поропласты имеют большее влагопоглощение, но и обладают более высоким
звукопоглощением.
Материал получают в виде блоков или форменных деталей. Газонаполненные
пластмассы выпускают на основе как термопластичных, так и термореактивных
смол.
Различают жесткие, полужесткие и эластичные пенопласты. Первые два вида
применяютворганическихСК(вкачествесреднегослоявтрехслойныхпанелях).
Сотопластами называют изделия с системами регулярных сот шестигранной
формы, диаметром, примерно, 12-25 мм. Сотопласты изготавливают из
хлопчатобумажной или изоляционной бумаги. Сотопласты применяют для
изготовлениялегкихтрехслойныхконструкций.
они также обладают громаднейшей по необычайно разному
сравнению с ячейками иной формы прочностью и скажем
сравнительно просты в изготовлении. Величину сотовой
ячейки принято определять по форме, размеру сторонки
шестигранника в мм. Соты из бумаги, хлопчатобумажных
или довольно стеклянных материй изготовляют и поставляют
с применением синтетических клеящих материалов и
условий и нередко пропитывают полимерами для придания
им большей жесткости и прочности
Б-61. Стеклопакеты, листовые прозрачные ограждения
из пластмасс.
Материалы: Полимитилметокрилат (оргстекло) используют
в фонарях.
Плюсы: Термопласт, большая прочность по сравнению
силикатным стеклом, теплозащитное свойство лучше чем у
силикатного стекла, пропускает ультрафиолет (70-80%)а
силикатное (1-3%).
Минусы: Легко царапается, при эксплуатации желтеет,
стоимость выше чем у силикатного.
Полиэфирный стеклопластик – состоит из полиэфирной
смолы и стекловолокна (архаично армируют)-20-30%.
Прозрачность зависит от количества наполнителя.
Полистирол – термопласт. Минус: царапается. Плюс:
пропускает ультрафиолет.
У
всех
термопластов
большой
коэффициент
температурного расширения.
Стеклопакет:
Б-57. Фанера, как конструкционный материал.
Строительная фанера является листовым древесным строи-ельным конструкционным материалом. Она состоит из нечетного
числа тонких слоев — шпонов — толщиной около 1 мм из
древесины березы или лиственницы. Волокна соседних
шпонов располагаются во взаимно перпендикулярных
направлениях. Наружные шпоны — рубашки — имеют взаимно
параллельное направление волокон, вдоль которого измеряют
длину листов. Средние шпоны называются срединками. В
строительных конструкциях применяется фанера клееная и
бакелизированиая.
Клееная фанера (рис. 1.5) состоит из слоев древесины (шпонов), которые склеиваются между собой водостойкими клеями,
например фенолформальдегидным. Получается водостойкая
фанера марки ФСФ. При склеивании шпонов клеями типа
карбамидных получается средневодостойкая фанера марки ФК,
применение которой допускается только в помещениях без
повышенной влажности воздуха. Водостойкая фанера
допускается к применению в конструкциях заданий всех групп
влажности воздуха. Листы клееной фанеры имеют толщину
6...12 мм. Наибольшее применение в конструкциях находят
листы семислойной фанеры толщиной 8, 9, 10 и 12 мм. Листы
имеют длину 2440, 2135, 1525/ 1220 и ширину 1525, 1220 и
725 мм. Листовая форма является одним из главных
преимуществ фанеры по сравнению с другими лесоматериалами.
