ЛЕКЦИИ исправленные

Целью изучения курса «КДиП» является приобретение знаний в области применения в строительстве деревянных конструкций, использование методов расчета, конструирования и контроля качества конструкций различных типов, умение обследовать состояние сооружений, рассчитывать и контролировать несущие и ограждающие конструкции с учетом технологии их изготовления.
Короткий исторический обзор развития КДиП
Дерево в качестве строительного материала применяется с древнейших времен. Этому способствовало наличие лесов, легкость обработки и транспортировки. С древних пор применялись в строительстве деревянные сооружения оборонительного, общественного, хозяйственного, эксплутационного назначений.
Основной конструктивной формой бревенчатых сооружений стал сруб, выполняемых из горизонтально расположенных бревен, соединенных врубками, шипами и другими соединениями. В строительстве этих сооружений мастера достигли большого совершенства. Примеры этих сооружений: Успенский шатровый храм в Кондопоге h=42м 1774 г., 22-гловый Преображенский храм в Кижах Онежское озеро 1714 год, Деревянный рубленый дворец в с. Коломенском под Москвой (1667-1681 гг.). С появление механической продольной распиловки бревен (XVII в.) создаются стержневые системы в виде брусчатых и дощатых конструкций Шпиль Адмиралтейства в с. Петербурге (1738 г.) Иван Кузьмич Коробов.
1817 г. – Деревянные фермы бывшие Монежо в Москве L=48 м, построенные в 1817 арх. А.А. Бетанкуром
Останкинский дворец, построенный в 1793 г. крепостным Назаровым.
Железнодорожные 9-ти пролетные мосты через р. Межу с пролетом по 61 м и через овраг р. Веребьи с пролетом L=54 м h над уровнем воды 49 м на Октябрьской железной дороге проект (инж. Д.И. Журавский и возведенные в 1842-1851 г.
В историческом обзоре развития нельзя не упомянуть о творческих работах Ивана Петровича Кулибина, Дмитрия Ивановича Журавского, Владимира Григорьевича Шухова.
И.П. Кулибин впервые предложил комбинированную систему, которая состоит из гибкой арки, несущей собственный вес моста и жесткой бесшарнирной арочной фермы, несущей временную подвижную нагрузку (298 м).
Д.И. Журавский – крупный ж/д мост через р. Межу – 9-ти – пролетный, р. Веребьи – 9-ти – пролет по 54 м., (Балки на шпонках – теория и расчет) создание метода расчета применяемой фермы ГАУ, применение метода деформаций при решении статич. неопред. задач.
В.Г. Шухов (создание легких экономических пространственных конструкций).
В Н. Новгороде деревянные сводчатые покрытия L=21,3 м, они состояли из 3х слоев взаимно перекрещивающихся досок б=12,7 мм, соединенные между собой гвоздем
Распор свода – затяжка.
Кружельно – сетчатые своды, башни – градирни.

Дальнейшее развитие конструкций из дерева и пластмасс
Ценные строительные свойства древесины определяют и области ее эффективного использования. Малая плотность сухой древесины при сравнительно большой прочности и жесткости (вдоль волокон) делает целесообразным применение деревянных конструкций в покрытиях общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий.
В ограждающих частях отапливаемых зданий при этом хорошо используется малая теплопроводность сухой древесины поперек волокон. Химическая стойкость сухой древесины оправдывает преимущественное применение безметальных и особенно клееных деревянных конструкций для покрытия сухих химических цехов и складов.
Применение деревянных конструкций целесообразно в однопролетных покрытиях одноэтажных зданий (мастерских, зрелищных зданий на селе, выставочных павильонах, крытых спортивных стадионах, а также в сельских производственных и складских зданий, навесах и пр.).
Конструкции из различных материалов – дерева, металла, железобетона – должны не противопоставляться друг другу, а применяться в сочетаниях, обеспечивающих наиболее эффективное использование в строительстве свойств, присущих каждому из материалов.
Конструкции с применением пластмасс
Применение пластмасс в строительных конструкциях рационально с технической и экономической точек зрения в случаях, когда необходимо:
уменьшить вес конструкций,
сократить объем транспортных и монтажных работ
уменьшить мощность подъемно-транспортного оборудования
повысить надежность зданий и сооружений
применить безметальные конструкции в условиях агрессивной среды
Целесообразными конструктивными формами применения пластмасс в ближайшие годы будут панели стен и малопролетных покрытий, пространств конструкции из сборных элементов, в том числе в светопрозрачных решениях. Нередко бывает оправдано комплексное решение 3х слойных панелей и плит из пластмасс в сочетании с др. материалами (для обшивок) – фанерой, /цем. листами. Широкое применение найдут перекрыв L > 100 м при малом расходе .

Сырьевая база.

Общая площадь лесов в Украине составляет 9400,2 тыс га, из них хвойные леса (сосна, ель) 42,2% твердолиственные (дуб, бук) 43,2% и мягколиственные (береза, осина) 13,6%. Лесами поктрыто 15,6 территории страны. (Данные 2004 года). Строение древесины
Деревянные строительные конструкции в основном изготавливают из древесины хвойных пород (сосна, ель, лиственница), поэтому рассмотрим строение древесины хвойных пород.
Древесина состоит из клеток двух видов – прозенхимных и паренхимных.
Прозенхима – от греческого
проз – удлиненное
енхима – наполненное.
Паренхима – латинское
«пар» - одинаковый
енхима – наполненное.
Паренхимные клетки имеют одинаковые размеры во всех 3х направлениях.
К прозенхимным – относятся трахенды – полые клетки, сильно вытянутые в длину с заостренными концами. Среднее отношение длины к др. размерам поперечного сечения – 50 – 60. В 1 см3 – 420000 трахенд. Основными элементами хвойных пород являются трахенды – 90% объема древесины. На основе современных исследований установлено, что стенки клеток трахенд представляют собой слоистую оболочку. Стенка трахенды состоит из тонкой первичной облочки Р и значительно более толстой вторичной оболочки S состоящей в свою очередь из 3х слоев. Трахеинды связаны между собой аморфным межклеточным веществом срединной пластинки М, окружающей каждую клетку.


13 EMBED CorelDRAW.Graphic.12 1415
(схема строения оболочки трахеиды)


Влага в древесине
Различают 2 вида влаги в древесине – связанную (гигроскопическую) и свободную (капиллярную).
Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свободная в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Кроме свободной и связанной различают влагу, входящую в химический состав веществ, которые образуют древесину (химически связанная влага).
Максимальное кол-во связанной влаги называется пределом гигроскопичности или пределом насыщения волокон древесины и составляет 30% . Дальнейшее увеличение влажности может происходить только за счет свободной влаги, т.е. путем заполнения пустот в древесине. При изменении влажности от 0 до предела насыщения клеточных оболочек объем древесины увеличивается (разбухает), а снижение влажности в этих пределах уменьшает его размеры (усушка). Чем плотнее, тем больше разбухание и усушка. При увеличении влажности свыше точки насыщения волокон, когда влага занимает полости клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит.
Физические свойства древесины
Плотность. Плотность зависит от породы, количества пустот, толщины стенок клеток и содержания влаги. Она может быть различна даже в пределах одной и той же породы.
Температурное расширение. Линейное расширение при нагревании, характеризуемое коэффициентом линейного расширения, в древесине различно вдоль волокон и под углом к ним. Коэффициент линейного температурного расширения вдоль волокон в 7 – 10 раз меньше, чем поперек волокон и в 2 – 3 раза меньше чем у стали.
Так как линейное расширение от тепла вдоль волокон незначительны, можно отказаться от устройства температурных швов.
Теплопроводность. Трубчатое строение клеток превращает ее в плохой проводник тепла.
Теплопроводность древесины вдоль волокон больше, чем поперек волокон. Чем больше плотность и влажность древесины, тем больше ее теплопроводность.
Биовредители древесины. Гниение и защита деревянных конструкций
К биологическим вредителям древесины относятся некоторые виды бактерий, дереворазрушающие грибы, жуки-древоточцы, термиты и морские древоточцы (некоторые виды моллюсков рачков).
Установлено, что отдельные виды бактерий вызывают брожение некоторых веществ, входящих в состав древесины, в результате снижается прочность строительных конструкций, находящихся в грунте.
Одним из наиболее распространенных вредителей древесины являются грибы, разделяемые на лесные, биржевые (складские) и домовые. Лесные грибы поражают растущие деревья. Биржевые грибы поражают складированную древесину, в основном соприкасающуюся с грунтом.
Наиболее серьезную опасность для ДК представляют домовые грибы.
Разрушение древесины вследствие жизнедеятельности грибов называется гниением протекающие при t от 3° до 45°С, и средней влажности древесины не ниже 18 - 20%.
Гниение – это разрушение древесины простейшими растительными организмами – древоразрушающими грибами, для которых она является питательной средой. Гниение, как результат жизнедеятельности растительных организмов, невозможно без определенных благоприятных условий.
Для возникновения гниения необходимо начальное увлажнение древесины до появления в ее полостях капельно-жидкой влаги, последующее же увлажнение происходит в результате химического разложения древесины при участии гриба. Под водой из-за отсутствия доступа воздуха гниение прекращается. Возможность гниения исключена, если в сооружении влажность древесины не более 20%.
Доступ воздуха является одним из условий развития гниения, однако при интенсивном воздухообмене древесина высушивается и гниение прекращается.
Температура должна быть положительной до 50°С. Наименьшая влажность древесины, при которой могут расти грибы, составляет 20%. Присутствие воздуха также необходимо для роста грибов. Таким образом, мы перечислии 3 фактора необходимые для гниения.
Защита от гниения заключается в том, чтобы устранить одно из перечисленных выше условий, необходимых для жизнедеятельности грибов.
Конструктивная защита древесины от гниения обесцвечивает такой режим эксплуатации конструкций, при котором влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. (Это полная водонепроницаемость кровли, устройство гидроизоляции, отделение от бетонных и каменных поверхностей капиллярная влага, изоляция водостойкими лакокрасочными материалами ПФ-115, УР-175; Это устройство пароизоляции (пары со стороны помещения), хорошее проветривание (устройство продух).
Химическая защита древесины необходима в тех случаях, когда ее увлажнение в процессе эксплуатации неизбежно. (На открытом воздухе, в земле, в толще ограждающих конструкций, это конструкции мостов, мачт, свай которые неизбежно увлажняются атмосферной, грунтовой или конденсационной влагой в процессе эксплуатации.
Химическая защита таких конструкций от загнивания заключается в пропитке или покрытии их ядовитыми для грибов веществами – антисептиками. Они бывают водорастворимыми и маслянистыми.
Водорастворимые – фтористый и кремнефтористый натрий.
Маслянистые – минеральные масла – каменноугольное, антраценовое, сланцевое, древесинный креозот. Они не вымываются водой и применяются для конструкций на открытом воздухе в земле и под водой (могут эксплуатироваться десятки лет).
Горение древесины и меры защиты
Горение представляет собой реакцию соединения горючих компонентов древесины с кислородом воздуха, сопровождающуюся выделением тепла. Возгорание древесины может возникнуть в результате кратковременного нагрева ее до t=250°С или длительного воздействия более низких t°. При нагревании древесины до температуры пожаров (800 -900°С) происходит ее термическое разложение с образованием смеси газообразных продуктов и твердого остатка в виде угля.
Интенсивность горения зависит от подачи и кол-ва кислорода воздуха, от поверхностной активности и взаимного обогрева горящих поверхностей. Наиболее огнестойкими являются клееные или массивные элементы из цельной древесины.
Огнестойкость деревянных конструкций
В пожарном отношении деревянные строительные конструкции часто неправомерно рассматриваются более опасными, чем металлические или железобетонные.
Во время пожара металлических конструкций и железобетонных конструкций быстро теряют прочность и внезапно разрушаются, в то врем как деревянные массивные конструкции очень медленно теряют свою несущую способность.
Пример: В течении 20 мин когда t пожара 800°С, деревянный элемент 50х100 мм сохраняет 40% своей первоначальной прочности, в то время как металлический элемент – 10%.
Меры защиты ДК от пожарной опасности
Не рекомендуется применять конструкции в условиях длительного нагрева 50°С для неклееной и 35°С для клееной древесины.
Конструктивные меры: ДК должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов. Деревянные конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, недоступное для тушения.
К химическим мерам защиты деревянных конструкций от возгорания относится применение пропитки огнезащитными составами или нанесение огнезащитных красок.
Защитные средства, предохраняющие древесину от возгорания, называются антипиренами. Огнезащитные средства представляют собой вещества, способные при нагревании разлагаться с выделением большого количества негорючих газов.
Применение химических средств защиты древесины зависит от условий эксплуатации конструкции, огнестойкости зданий и сооружений, размеров деревянных элементов и степени защищенности (глубины пропитки).

Строительная фанера
Фанера является листовым древесным строительным материалом заводского изготовления. Она состоит из нечетного количества тонких слоев древесины (шпонов) из березы и др. пород. Волокна соседних шпонов располагаются во взаимно перпендикулярных направлениях. Наружные шпоны – (рубашки) – имеют взаимно параллельное направление волокон, вдоль которого измеряют длину фанерного листа. Шпоны получают лущением прямолинейных отрезков ствола дерева (сырье поступает в виде кряжей или чураков). В кряже 2, 3 чурака с припуском на оторцовку.
В строительных конструкциях применяют фанеру клееную березовую и фанеру бакелизированную.
Клееная фанера состоит из слоев, которые склеиваются между собой. При склеивании водостойкими синтетическими клеями типа фенол – формальдегидных получается фанера повышенной водостойкости ФСФ. При склеивании клеями средневодостойкими типа карбомидных получается фанера средней водостойкости марки ФК, применение которой допускается только в конструкциях помещений без повышенной влажности.
Фанере присущи высокие прочностные свойства, малая масса (они в 4 раза легче алюминия), низкая тепло и звукопроводимость, большая стойкость к воздействию химически агрессивных сред и повышенная водостойкость при изготовлении на водостойких клеях. Расшифровка названия фанеры:
ФСФ – Ф – фанера, СФ – смоляной формальдегидный клей
ФБС – бакелизированная, С – пропитка наружных слоев и намазывание серединок спирторастворимыми смолами.
К строительной фанере относятся фанерные плиты марки П (ПФ-А)
П – плита
Ф – фанера
А – перекрестная структура
Влагосодержание фанеры в пред. 5 – 10%
В строительстве используется клееная фанера, изготовленная из древесины хвойных пород, главным образом лиственница, которая дешевле фанеры из березы, или комбинированная (наружные слои из березы и внутренние слои из толстого шпона хвойных пород).
Бакелизированная фанера выпускается толщиной – от 5 до 18 мм, длиной 1500 – 7700 мм и шириной 1200 – 1500 мм. Бакелизированная фанера обладает высокой прочностью и водостойкостью. Используется для строительства специальных конструкций и для изготовления многооборачиваемой опалубки.
Сортамент древесины
Круглые лесоматериалы (бревна, гладко спиленные концы, очищены от сучьев) стандартной длины: 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5. Более длинные применяются для – ЛЭП; Уменьшение толщины по длине называется сбегом; В среднем – сбег 0,8 см на 1 м длины. Толщина бревна определяется диаметром его тонкого верхнего конца. Средние бревна имеют толщину 14 до 24 см. Бревна толщиной 13 см и менее называются подтоварником. Круглые лесоматериалы используются при построечном изготовлении деревянных конструкций.
Пиленные лесоматериалы получают в результате продольной распиловки бревен, имеют прямоугольное или квадратное сечение. Широкие стороны называются пластями, а узкие – кромками. Опиленные во всех сторон – называются обрезными. Если часть не опилена в результате сбега материал называется обзольным.
Стандартная длина с 1 по 6,5 м с градацией 0,25 м. Разделяют на доски, бруски, брусья.


Для несущих конструкций ширина доски 100 – 250 мм, толщина от 16 до 100 мм, бруски – ширина 100ч180 мм, толщина 50 – 100 мм.
Брусья имеют ширину не превышающую 1,5 толщины. Толщина и ширина 130ч150 мм. Брусья с размером более 150 мм – дефицит.
Характеристика и строительные свойства конструкционных пластмасс
Полимеры – основа пластмасс – это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры.
Полмеры разнообразны по своим свойствам, составу и методам получения, имеют большую молекулярную массу. Технические свойства полимеров зависят от природы и строения исходных мономеров. Получают полимеры из исходных низкомолекулярных органических веществ (мономеров) молекулы которых благодаря своим связям способны соединятся между собой с образованием многократно увеличенной массы.
Название полимера происходит от названия мономера, из которого он получен. (Полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол). Иногда название зависит от вида реакционных химических групп соединяющих молекулы мономеров (полиамиды, полиэфиры).
Пластическими массами называются материалы, которые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер.
В основе технологического синтеза высокомолекулярных соединений лежат два основных метода получения полимеров – полимеризация и поликонденсация.
Полимеризация – это процесс соединения большого молекул мономера одного и того же вещества в одну большую макромолекулу. Процесс протекает при определенной температура и давлении без выделения каких-либо низкомолекулярных веществ, химический состав полимера соответствует химическому составу исходного мономера.
Поликонденсация. Химический процесс получения высокомолекулярных соединений сопровождающихся выделением побочных продуктов (воды, спирта и т.д.).
Для получения материалов со специальными свойствами в качестве исходного продукта берут несколько различных по составу мономеров. Такой процесс называется сополимеризацией, а готовый продукт сополимером. Сополимеры обладают новыми свойствами, отличающимися от свойств исходных мономеров.
Таким образом, можно получать пластмассы с заранее заданными свойствами. В зависимости от поведения связующего (смолы) при нагревании пластмассы делятся на 2 группы: термопластические и термореактивные.
Термопластические (термопласты) полученные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полистирола, полиуретана, полиамидных и акриловых и других термопластических смол, которые при нагревании размягчаются и становятся пластичными, а при охлаждении снова отвердевают.
К термореактивным пластмассам (реактопластам) относятся материалы на основе фенол формальдегидных, полиэфирных, эпоксидных, кармамидных и др. термореактивных смол, которые, будучи отформованы в процессе изготовления, переходят в неплавкое, нерастворимое состояние.
Пластмассы могут быть неоднородными, состоящими из главного компонента – связывающего вещества (смолы) и технологических добавок: пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов антистатиков, красителей инициаторов, порообразователей и др. добавок и однородными, к которым относятся например полиэтилен, полиметилкрилат и др.
Связывающие вещества (смолы). для конструкций и изделий строительного назначения применяют полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, мочевино– и меламиноформальдегидные и кремнийорганические смолы.
Полиэфирные смолы – термореактивные обладают весьма ценными свойствами: небольшая вязкость, способность к отверждению при повышенной и комнатной температуре без выделения летучих продуктов, высокими механическими показателями в отвержденном состоянии и высокой стойкостью к воздействию воды, кислот, бензина, масел и др. веществ. Их применяют главным образом в качестве связующего при изготовлении стеклопластиков, а также как основу для клеев, лаков, пластобетонов, шпаклевок. В строительстве применяют полиэфирные смолы мерок ПН – 1, ПН – 2, ПН – 3, ПН – 4, ПН – 1с, ПН – 6 и др.
ПН – 1, ПН – 2 применяются там, где требуется высокая стойкость, специальные оптические свойства.
ПН – 3, ПН – 4 обладают повышенной теплостойкостью – 150 – 170°, применяют в качестве связующих для стеклопластиков, эксплуатируемых при повышенной температуре.
Фенолоформальдегидные смолы представляют собой продукт конденсации фенола и формальдегида в присутствии катализаторов.
В них сочетаются такие необходимые свойства для стеклопластиков, как термостойкость, высокая механическая прочность и сравнительно хорошая адгезия к стеклянному волокну, к целлюлозосодержащим материалам (древесине, бумаге) и используются при производстве древесных и бумажных пластиков, фанеры и клееной древесины.
При нагревании эти смолы быстро отверждаются и переходят в твердое, неплавкое состояние. Отвержденные смолы имеют высокие физико-механические и диэлектрические свойства, не растворяются в продуктах нефтепереработки и органических растворителях и стойки к действию слабокислых сред.
Эпоксидные смолы
После введения отвердителя эпоксидные смолы становятся неплавкими, нерастворимыми продуктами и обладают ценными технологическими и физико-механическими свойствами. Изделия из них – бензо, масло и водостойкие.
Эти смолы используют как связующие при изготовлении стеклопластиков и прессовочных композиций, для изготовления технологической оснастки, в качестве клеев, герметиков, коррозие- и водостойких покрытий обладающих хорошей атмосферо- и светостойкостью.
Мочевино- и меламиноформальдегидные смолы.
Получают конденсацией мочевины с формальдегидом. Эти смолы растворимы в воде, но не растворяются в обычных органических растворителях. На основе этих смол получают пористый материал – мипору, имеющий высокие теплоизоляционные показатели и малую плотность.
Кремнийорганические смолы
В строительстве используют в качестве лаков, эмалей, красок, а также для придания гидрофобных (водоотталкивающих) свойств поверхности пористых материалов (тканям, бумаге).
Наполнители уменьшают расход связующего. (Это – стекловолокно стеклоткани, асбестовое волокно, деревянная стружка, опилки, тальк).
Пластификаторы снижают хрупкость пластмасс, увеличивают гибкость, эластичность, и относительное удлинение, повышают морозостойкость материала.
Стабилизаторы способствуют сохранению физико-механических свойств снижают скорость разложения материалов под влиянием атмосферных условий, повышенной t°, света.
Антистатики уменьшают электризацию полимерных материалов в процессе их переработки и эксплуатации изделий из них.
Конструкционные пластмассы.
В строительстве наибольшее применение нашли стеклопластики и древесные пластики.
Стеклопластики – пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связующего.
Наполнители – стеклянное волокно, являющее для стеклопластика арматурой.
Связующее – полиэфирные, эпоксидные и фенол-формальдегидные смолы.
Стекловолокно получают путем прохождения расплавленной стеклянной массы через фильерные отверстия на дне печи. Затем волокна наматываются на барабан (Замасмвоние волокон).
Стеклянные волокна негорючи, обладают высокой теплостойкостью, плотностью, прозрачностью и хорошими механическими показателями.
Так прочность волокна d=6 мк превышает 2 ГПа, а модуль упругости 70 ГПа.
Первичные стеклянные нити получают непосредственно при выработке непрерывного волокна. Их применяют для изготовления прессматериалов типа АГ – 4С, СВАМ (стекловолокнистый анизотротный материал).
Пресс – материалы – получаются в совмещении связующего и стекловолокнистого наполнителя, в результате образуется композиция удобная для переработки в изделия методом прессования.
СХЕМА НАМОТКИ СВАМ
1 – стеклоплавильная печь, 2 – волокна
3 – напылитель смолы, 4 – барабан
После намотки определенного числа слоев пропитанной нити однонаправленный материал срезают (развертка 3х3 м). Повернув лист на 90°, закрепив на барабане опять наматывают определенное число слоев. Таким образом получается стеклошпон с взаимно перпендикулярным расположением волокон.
Пресс – материалы типа АГ – 4С представляют собой однонаправленную ленту получаемую на основе крученных стеклянных нитей и анилиноформальдегидной смолы
(АГ – 4нС) – отличается видом наполнителя.
Большое распространение в промышленном строительстве индустриальных районов, где материалы быстро подвергаются коррозии получили кровельно-стеклопластиковые материалы.
Из АГ – 4С изготавливают погонажные элементы, которые применяют в конструкциях ферм, прогонов, решетчатых стоек рекомендуется применять в сооружениях, которые подвержены действию агрессивных сред.
Древесные пластики
Материалы полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины. К ним относятся
ДСП, ДВП, ПС и ПТ
Деревянно-слоистые пластики
Изготавливаются из тонких листов сушенного березового, липового, букового и шпона пропитанного и склеенного между собой синтетическими смолами при высокой температуре и давлении.
ДСП выпускается промышленностью в виде плит – длина 0,7ч5,6 м, ширина до 1,2 м
·=3ч60 мм высокая стоимость ДСП не позволяет применять для крупных элементов строительных конструкций, поэтому его применяют для изготовления шпонкок, нагелей, вкладышей.
Древесно-волокнистые плиты (ДВП)
Изготавливают из хаотически расположенных волокон древесины, склеенных канифольной эмульсией с добавками феноло-формальдегидных смол. Для изготовления ДВП используются отходы лесопильных и деревообрабатывающих производств.
Применяют для утепления, звукоизоляции и отделки стен, перекрытий и покрытий.
Древесно-струженные плиты (ПС и ПТ) получают горячим прессированием под давлением деревянных стружек пропитанных синтетическими термореактивными смолами.
Для изготовления ПС и ПТ применяют специально изготовленную стружку, имеющую малые размеры и высокую однородность, полученную на деревообрабатывающих станках, а также мелкую щепу. Изготавливают древесно-стружечные плиты методом горячего прессования.
Применяют в строительстве в качестве перегородок и для декоративной отделки стен и потолков. Они легко поддаются обработке на деревообрабатывающих станках.
Механические свойства древесины – являющейся природным полимером, изучаются на основе реологии – науки об изменении свойств веществ во времени под действием тех или иных продуктов в данном случае нагрузок. При быстром загружении древесина сохраняет значительную упругость. При длительном действии неизменной нагрузки деформации во времени существенно увеличиваются, если задать неизменную во времени деформацию, то с течением времени напряжения уменьшается – релоксируют.
Благодаря особенностям строения древесины являющейся анизотропным материалом, ее механические свойства различны в различных направлениях и зависит от угла между направлениям действующие усилия и направлениям волокон. При их совпадении прочность достигает максимального значения. Предел прочности определяют испытанием стандартных образцов выполненных из чистой, без пороков древесины. Испытания показывают значительный разброс показателей прочности даже для одной породы древесины. Опытами установлена прямая пропорциональность между плотностью и пределом прочности древесины. Если серию одинаковых образцов загрузить различной по значению нагрузок, то разрушение произойдет через различные промежутки времени, а некоторые вообще не разрушатся. Чем больше нагрузка (напряжение), тем скорее разрушается образец.

Кривая длительного сопротивления древесины



Кривые деформации во времени
Как видно из графиков древесина обладает свойством ползучести, т. е. роста деформаций в течение некоторого времени после приложения нагрузки. Например провисание балок, после длительного действия эксплуатационных нагрузок.
Длительное сопротивление древесины является показателем действительной прочности древесины в отличие от предела прочности, определяемого быстрыми испытаниями на машине стандартных образцов.
Переход от предела прочности к длительному сопротивлению древесины производится умножением предела прочности на коэффициент длительного сопротивления.
По опытным данным mдл=0,5ч0,6.
Фактически деревянные конструкции находятся под совместным воздействием постоянных, временных длительных и кратковременных нагрузок.
Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб.
Стандартный образец для определения временного сопротивления (предела прочности древесины при растяжении вдоль волокон).

Предел прочности древесины про растяжении вдоль волокон в стандартных образцах (влажность 12%) высок: для сосны и ели 100 МПа.
Модуль упругости 11-14 ГПа. Наличие сучков и косослоя значительно снижает сопротивление растяжения. Опасны сучки на кромках (при размере сучка 13 EMBED Equation.3 1415 ширины – предел прочности составляет 27% предела прочности стандартных образцов). При ослаблении отверстиями и врезкой прочность снижается больше чем при расчете по Fнт. При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесин предел прочности в 12-17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон (большое влияние косослоя, усилие направлено под углом к волокнам).
Диаграмма работы сосны на растяжение.

При испытании на сжатие вдоль волокон предел прочности в 2-2,5 раза меньше чем при растяжении. Для сосны и ели при влажности 12%
·вр=40 МПа, а модуль упругости такой же, как при растяжении. При наличии сучков 13 EMBED Equation.3 1415 ширины элемента прочность при сжатии 60 – 70 %. Кроме того, в ДК размеры сжатых элементов назначаются из работы на продольный изгиб, т. е. при пониженном направлении, а не из расчета на прочность. Поэтому работа сжатых элементов более надежна, чем растянутых. Эти объясняет применение металлодеревянных конструкций. Растянутые элементы –м/к, сжатые ДК.

При поперечном изгибе значение предела прочности занимает промежуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение
·вр=75 МПа, модуль упругости тот же. Поскольку при изгибе есть растянутая зона влияние сучков и косослоя значительно.

Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения

Фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле 13 EMBED Equation.3 1415
С увеличением высоты сечения предел прочности снижается.
Все эти факторы учитываются в расчете введения коэффициента к расчетному сопротивлении.



Стандартный образец для определения
·вр при изгибе



Работа древесины на смятие, скалывание и раскалывание.
Различают смятие вдоль волокон, поперек и под углом. Существующие нормы не делают различия между сжатием вдоль волокон смятием вдоль волокон. Смятию поперек волокон древесина сопротивляется слабо. Смятие поперек волокон характеризуется в соответствии с трубчатой формой волокон значительными деформациями сминаемого элемента. После сплющивания и разрушения стенок клеток происходит уплотнение древесины, уменьшение деформаций и рост сопротивления сминаемого образца.
В отличие от ранее рассматриваемых случаев судить о работе древесины на смятие поперек волокон приходится главным образом по значению допустимых в эксплуатации (с учетом фактора времени) деформаций.

За нормируемый предел принимают напряжение при некотором условном пределе пропорциональности. Этот предел имеет наименьшее значение при смятии по всей поверхности, среднее значение при смятии на части длины и максимальное при смятии на части длины и ширины.
При смятии под углом значение
·пр возрастает с уменьшением угла.

Скалывание
Может происходить в плоскости, параллельной волокнам, в направлении вдоль волокон, поперек волокон и под углом к ним.
Предел прочности
·ск вдоль волокон 6-7 МПа. Сопротивление скалыванию поперек волокон и под углом к волокнам меньше, чем вдоль волокон. Как показывают исследования скалывающие напряжения распределяются по длине площадки скалывания неравномерно. Средний предел прочности уменьшается с увеличением длины площадки скалывания и зависит от отношения длины lск к плечу приложенных скалывающих сил, а также наличия приложения сил Q препятствующих раскалыванию.






Влияние влажности и температуры на прочность древесины
Влияние влажности. Если влажность древесины увеличивается от 0 до точки насыщения волокон (приблизительно 30%) ее прочность (включая и длительную) уменьшается, а деформативность увеличивается, модуль упругости снижается.
Меньше влияние влажности на ударную прочность и при растяжении вдоль волокон. В других случаях при повышении влажности на 1% прочность снижается на 3-5%.
Если влажность древесины свыше предела насыщения волокон, тогда дальнейшего снижения прочности не происходит.
Для сравнения прочности древесины необходимо показатели прочности приводить к стандартной влажности 12%.
Приведение к стандартной влажности производят по формуле
13 EMBED Equation.3 1415

· – поправочный коэффициент для различных видов напряженного состояния.(
· =0,03ч0,05).
Влияние температуры.
Опыты показывают, что предел прочности при любой влажности зависит от температуры, с повышением температуры прочность уменьшается, с понижением - увеличивается.
У замороженной древесины прочность возрастает.
Модуль упругости при повышении температура понижается, что приводит к увеличению деформативности деревянных конструкций в жаркий период года. Предел прочности при данной температуре к прочности при стандартной t=20°С.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - искомая прочность при t=20°С
13 EMBED Equation.3 1415 - прочность при данной температуре в градусах С.
13 EMBED Equation.3 1415 - (в МПа) поправочное число на t° для различных пород и различных напряжённых состояний (сжатие вдоль волокон, статический изгиб, скалывание вдоль волокон, растяжение)
13 EMBED Equation.3 1415 при сжатии 2,5ч4,5
при статическом изгибе 3ч4,5
при скалывании 0,4
при растяжении 4
Основы расчета деревянных конструкций
Расчет ДК в Украине производится по методу предельных состояний. Предельными называются такие состояния, при которых ДК перестают удовлетворять требованиям эксплуатации. Различают две группы предельных состояний: 1) по несущей способности (прочности, устойчивости) и 2) по деформациям (прогибам, перемещениям). Требования расчета по предельным состояниям заключается в том, чтобы было соблюдено условие неразрушимости. Исходя из этого принципа, усилия или напряжения, деформации и перемещения от учитывающих нагрузок и воздействий не превышая предельных значений, устанавливаемых нормами проектирования. Расчет по первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, по второму – на нормативные. Аналитически первая группа предельных состояний представляет N
·Ф. N – максимально возможное усилие за весь период эксплуатации, Ф – предельная несущая способность.
Для 2 группы –
·ф
·[
·],
·ф – фактическая деформация, [
·] – нормируемая деформация.
Преимущества методики по предельным состояниям заключается в том, что она позволяет дифференцированно оценить влияние на несущую способность изменчивость внешних нагрузок (коэффициент нагрузки n), изменчивость механических свойств материала (коэффициент безопасности по материалам k), условия работы конструкций (коэффициент условий работы m) и оценить надежность конструкции (коэффициент надежности Kн)
В зависимости от продолжительности действия нагрузки следует различать постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.
Расчет конструкций по предельным состояниям следует выполнять с учётом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.
При количестве нагрузок более двух, учитывается коэффициент сочетаний, приведенных в СНиП 2.01.07_85 “ Загрузки и воздействия ”
Нормативные и расчетные сопротивления
Основной характеристикой сопротивления материала силовому воздействию служит нормативное сопротивление. За Rн принимается вероятное значение предельной прочности.
Расчетное сопротивление определяется по формуле 13 EMBED Equation.3 1415
где k – коэффициент безопасности по материалу
Коэффициент безопасности по материалу k учитывает длительность нагрузки, наличие пороков древесины (сучки, косослой), переходы от малых стандартных образцов к элементам строительных размеров.
Этот коэффициент равен при растяжении вдоль волокон 5,5, при сжатии вдоль волокон 2,2, при поперечном изгибе 3,8. Расчетные сопротивления для сосны, ели приведены в СНиП II – 25 – 80, для других пород вводится коэффициент mП.
Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины
13 EMBED Equation.3 1415
где Rc 90 – расчетное сопротивление сжатию и смятию по всей поверхности поперек волокон
lсм – длина площадки смятия в см.
Расчетное сопротивление древесины смятию под углом
· к направлению волокон определяется
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к направлению волокон
Нагрузки и воздействия

13 EMBED Equation.3 1415
Влияние на д. k температуры, влажности, агрессивности среды и пр. учитывается коэффициентом условий работы материалов m, на который в необходимых случаях умножаются расчетные сопротивления.
mВ – учитывает различные условия эксплуатации. mВ
·1
mН – учитывается для конструкций подвергаемых на воздействие кратковременных нагрузок (ветровая, монтажная, сейсмическая от тяжения проводов)
mН>1 (1,2ч1,6); 2,2
Для изгибаемых, внецентр. сжатых, сжато - изг. клееных элементов с hсеч>50 см значения Rи и Rс умножают на коэффициент mб
чем больше высота сечения тем меньше mб (от 1 до 0,8)
Расчет деревянных конструкций цельного сечения
1. Центральное растяжение. Деревянные элементы, работающие на центр. растяжение, рассчитывают по наиболее ослабленному сечению.
13 EMBED Equation.3 1415 · m o

При определении Fнт ослабления расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении. Коэффициент mo=0,8, учитывая концентрацию напряжения в местном ослаблении.
2.Центральное сжатие. Расчет деревянных конструкций на центральном сжатие производят на прочность и устойчивость. Расчет на прочность необходим для коротких длина < 7
·, где
· - размер поперечного сечения.
13 EMBED Equation.3 1415
на устойчивость
13 EMBED Equation.3 1415
Сжатые стержни, имеющие большую длину и не закрепленную в поперечном направлении помимо расчета на прочность рассчитываются на продольный изгиб. Явление продольного изгиба, как известно, закл. в том, что гибкий центрально – сжатый прямой стержень теряет устойчивость и начинает выпучиваться при напряжениях, значительно меньших предела прочности.
Теоретическое значение критической силы или критического напряжения для абсолютно упругого стержня определяется по формуле Эйлера (1757 г.)
13 EMBED Equation.3 1415; Разделив на F получим критическое напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - расчетная длина стержня, 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415 - предел прочности
Опыты показывают, что отношение E/Rпу довольно постоянно как при кратковременном, та при длительном действии нагрузки и приближенно
· 312
13 EMBED Equation.3 1415 Тогда 13 EMBED Equation.3 1415 (уравнение гиперболы Эйлера)
13 EMBED Equation.3 1415
Формула справедлива при критическом напряжении меньше предела пропорциональности при
·>70


Для дерева кривая
· за пределом упругости,
· определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 (
·
·70) а=1
А=3000
А=2500 (фанера)
А=1097 (полиэфир, стеклопластик)
А=580 (оргстекло)
Гибкость элементов цельного сечения определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415,
Величина гибкости может быть также ограничена, из-за чрезмерного
Провисания стержня.
Предельные гибкости:
[
·]=120 – сжатые пояса, опорные раскосы и опорные стойки ферм, колонны
[
·]=150 остальные элементы ферм и др. сквозные конструкции, растянутые пояса ферм в вертикальной плоскости.
[
·]=200 для связей
Расчетная площадь: 1) при отсутствии ослаблений Fрасч=F
·р
2) при наличии ослаблений не выходящих на кромки, если Fосл > 25% F
·р Fрасч=4/3 Fнт
3) При наличии симметрических ослаблений Fрасч=Fнт
Поперечный изгиб
Расчет на поперечный изгиб заключается в проверке прочности и жесткости.
На прочность 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415; где коэффициент учитывет размеры сечения
Расчет производится в месте возникновения мах момента и в месте мах ослаблений; Для цельных элементов Wрасч=Wнт, где Wнт – момент сопротивления нетто; причем ослабления расположение на участке 20 см, принимается совмещенным в одном сечении.
Для изгибаемых элементов на податливых связях расчетный момент сопротивления следует принимать
Wрасч=Wнт
·kw
kw приведены в Снип II-35-80 табл. 13
Помимо этой проверки, необходимо проверить на прочность по скалыванию 13 EMBED Equation.3 1415
Расчет ДК на изгиб по нормальным напряжениям производят приближенно. При более точном методе потребовался бы учет различных модулей упругости в сжатой и растянутой зонах.


Из этого рисунка видно, что в сжатой зоне развиваются большие пластические деформации, которые нарушают прямолинейность эпюры нормативного напряжения. Т.о нормальное напряжение определяют при двух допущениях
1) что Ес=Ер
2) распределение 13 EMBED Equation.3 1415 по высоте прямолинейно
Расчет изгибаемых элементов по второму предельному состоянии на жесткость заключается в определении 13 EMBED Equation.3 1415
При учете влияния касательных напряжений на прогиб он определяется по формуле f 13 EMBED Equation.3 1415, где fо – прогиб без учета деформаций сдвига и с – коэффициент учитывающий форму сечения балки и расчетную схему.
Косой изгиб
Этот изгиб, при котором направление действия усилия не совпадает с направлением одной из главных осей поперечного сечения элемента.



В этом случае действующее усилие раскладывается по направлению главных осей сечения, затем определяются изгибающие моменты, действующих в этих плоскостях. Нормальные напряжения опр. По формуле
13 EMBED Equation.3 1415
Полный прогиб равен геометрической сумме прогибов от усилий
qx и qу
13 EMBED Equation.3 1415
Сжато – изгибаемые стержни
Называются стержни, находящиеся под одновременным воздействием изгибающего момента и продольно сжимающей силы.
Изгибающий момент может создаваться поперечной нагрузкой, внецентренным приложением продольных сил, кривизной стержня, несимметричными ослаблениями.
Под действием расчетных нагрузок наибольшее сжимающее краевое напряжение не должно превышать расчетного сопротивления.
13 EMBED Equation.3 1415
Особенностью расчета сжато изгибаемых стержней, является то, что кроме основного изгибающего момента определяемого по недеформированному очертанию стержня, учитывается и момент от нормальной силы.
Для симметричных нагрузок
13 EMBED Equation.3 1415 - где 13 EMBED Equation.3 1415 - прогиб от поперечной нагрузки, а также от начального момента Ne.



Прогибы сжато изгибаемого элемента:
fq – максимальный прогиб элемента от поперечной нагрузки
fq, N- максимальный полный прогиб элемента с учетом дополнительного момента от продольной силы.
При изгибе по синусоиде прогиб 13 EMBED Equation.3 1415 в середине пролета выражается через М в середине пролета
13 EMBED Equation.3 1415
следовательно
13 EMBED Equation.3 1415
Подставим значение f в формулу
13 EMBED Equation.3 1415
но 13 EMBED Equation.3 1415
следовательно
13 EMBED Equation.3 1415
Величину 13 EMBED Equation.3 1415 обозначают
·
Преобразуем посл. формулу, имея в виду, что 13 EMBED Equation.3 1415
Следовательно
13 EMBED Equation.3 1415
и тогда
13 EMBED Equation.3 1415
где
· – коэффициент (0 до 1) учитывающий дополнительный момент от продольной силы N при деформации элемента.
Из плоскости изгиба сжато-изогнутые стержни рассчитывают на сжимающую силу без учета М
13 EMBED Equation.3 1415
Поперечные и сдвигающие силы определяются с учетом их возрастания вследствие изгиба стержня 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
Растянуто – изгибаемые стержни.
Расчетные формулы для растянуто – изгибаемых стержней остаются теми же, что и для сжато – изгибаемых, но в них рассчитывающая сила уменьшает прогиб от поперечных нагрузок и знак у силы N должен быть изменен на обратный.
В связи с этим значение
· становится больше 1;



Растянуто- изгибаемые элементы рассчитывают в запас прочности без учета дополнительного момента от продольных сил при деформации стержня по формуле 13 EMBED Equation.3 1415, где FHT- площадь сечения нетто, Rp и Ru расч. сопротивления растяжение и изгиб.
Соединения деревянных конструкций
Т. к. применяемый для строительства лесоматериал в виде бревен и пиломатериала имеет ограниченные размеры поперечного сечения 25ч28 см и длины 6,5 м для создания из него строительных конструкций больших пролетов или высоты необходимы соединения отдельных элементов. Соединения для увеличения высоты называется сплачиванием, для увеличения длины – сращиванием. Ранее соединение, в котором усилие передавалось непосредственно упором (лобовые врубки). Позже в соединениях стали применять рабочие связи, удалось передавать большие растягивающие усилия. И, наконец, появление клеевых соединений в деревянных конструкциях. Это стало возможно с появлением синтетических клеев.
Соединение элементов деревянных конструкций.
Классификация и основные требования, предъявляемые к соединению деревянных конструкций.
Соединения работающие преимущественно на скалывание и смятие (врубки, шпонки).
Работающие преимущественно на изгиб (все виды нагельных соединений).
Работающие преимущественно на сдвиг (клеевые соединения).
Работающие преимущественно на растяжение (хомуты, скобы).
Работающие преимущественно на выдергивание (винты, гвозди).
Аварийные связи, т.е. те которые ставят для предотвращения случайного смещения элементов друг относит друга.
Механические связи изготавливают из твердых пород древесины, стали различных сплавов или пластмасс, которые могут вставляться, врезаться, ввинчиваться, запрессовываться в древесину соединяемых элементов. К механическим связям относятся шпонки, нагели, болты, глухари, гвозди, шурупы, шайбы шпоночного типа, нагельные пластинки и металлические зубчатые пластинки.
Несущая способность и деформативность деревянных конструкций зависит от способа соединения их отдельных элементов.
Расчетное усилие, действующее на соединение, не должно превышать несущей способности соединения.
Расчет соединений сводится к определению действующих на него усилий и сравнению их с несущей способностью соединений Т.
Например, для работающего на смятие и скалывание расчетная несущая способность определяется
из условий смятия древесины
13 EMBED Equation.3 1415
из условий скалывания древесины
13 EMBED Equation.3 1415, а 13 EMBED Equation.3 1415
где
· – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений
Контактные соединения ДК
Это соединения, в которых усилия передаются через соответственно обработанные и опиленные контактные поверхности. Связи обычно фиксируют положение элементов.

Расчет таких соединений сводится к проверке напряжения смятия по контактным поверхностям в деревянном элементе, в котором силы сжатия приложены перпендикулярно к волокнам и сравнению их с соответствующим расчетным сопротивлением.
При наращивании стоек по длине происходит смятие вдоль волокон, оно максимально и совпадает с Rс.
Однако возможно взаимное проникновение, т. к. более плотные слои в одном элементе совпадают с менее плотными другого элемента. Концы элементов должны быть точно совмещены и приторцованы.

Лобовая врубка
Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей ил иных рабочих связей. За этим видом сохранилось старое название врубка – от выполнения ее топором, в прошлом.



Врубки применяются в узловых соединениях брусчатых и бревенчатых ферм, в т. ч. и опорных узлах. Соединяемые врубкой элементы ДК должны быть скреплены вспомогательными связями – болтами, хомутами, скобами, рассчитываемыми на монтажные нагрузки.

Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одно из 3х предельных состояний:
1) по смятию площадки упора Fсм
·
2) по скалыванию площадки Fск
3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса
Согласно СНиП II -25 – 80, лобовую врубку на скалывание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания поперечного сдвига:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон
13 EMBED Equation.3 1415 - расчетная длина площадки скалывания, принимаемая не более 10 глубин врезки в элемент

· = 0,25; 0,125 в зависимости от схемы скалывания в соединении
е – плечо скалывания принимаем =0,5 h.
Работа болта, как аварийной связи в основном расчете опорного узла не учитывается, поскольку начальная жесткость его сопротивления сдвигу, особенно после ушки древесины. ничтожно мала по сравнению с начальной жесткостью работы врубки на смятие и скалывание
13 EMBED Equation.3 1415 - брусья, 13 EMBED Equation.3 1415 - бревна
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415



Определение несущей способности врубки из условий смятия
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Из условий скалывания
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415

Соединения на нагелях
Нагелем называется гибкий стержень, который, соединяя элементы деревянных конструкций и препятствуя их взаимному сдвигу, сам в основном работает на изгиб.
По материалу различают нагели деревянные и стальные, в последнее время пластмассовые. По форме – цилиндрические и пластинчатые.
К цилиндрическим относятся болты, штыри, гвозди, винты.
Нагели могут вставляться в подготовленные отверстия или вбиваться. В зависимости от деформации нагеля под нагрузкой различают симметричные соединения и несимметричные.
По аналогии с металлическими конструкциями каждое пересечение нагеля с рабочим швом называется «срезом». В зависимости от количества срезов соединения может быть односрезным, 2х срезным, многосрезным.


Напряжения смятия древесины нагелем имеет разные знаки, и их равнодействующие образуют две пары взаимно уравновешенных продольных сил препятствующих повороту нагеля.
По условию равновесия нагеля моменты этих пар равны
13 EMBED Equation.3 1415, откуда 13 EMBED Equation.3 1415
Следовательно, равновесие нагеля обеспечивается только продольными силами, параллельными направлению сдвига соединяемых элементов.
Нагельные соединения без распорных
Несущая способность одного среза нагеля определяется из двух условий: - работа нагеля на изгиб
- работа древесины на смятие
Если несущую способность нагеля привести к одному срезу, то расчетное количество нагелей определяется по следующей формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
где Тн – наименьшая несущая способность одного среза нагеля
Несущая способность одного среза нагеля из условия смятия определяется
13 EMBED Equation.3 1415 (табл. 17 СНиП- II- 25- 80)
Несущая способность одного среза нагеля определяется из условия изгиба по следующей формуле
13 EMB
·ED Equation.3 1415,где 13 EMBED Equation.3 1415- толщина крайнего элемента
с – толщина среднего элемента
dH – диаметр нагеля
K1-K5 – табличные коэффициенты
Если усилие Т направлено под углом к волокнам, то для определения несущей способности из условия смятия в соответствующие формулы вводится поправочный коэффициент К
·, при изгибе 13 EMBED Equation.3 1415(Табл. 19- СНиП- II- 25-80)

Коэффициент К
· учитывает уменьшение несущей способности нагеля при действии усилия под углом
· к направлению волокон древесины
К
· зависит не только от угла
·, но и от диаметра нагеля. Чем меньше d, тем сильнее сопротивление смятию нагельного гнезда (при d
·6 мм К
·=1.)
Основы расчета соединения на гвоздях
1. Диаметр гвоздей забиваемых в цельную древесину не превышает 6 мм и поэтому их несущая способность не зависит от угла между направлением действия силы и направлением волокон. В связи с этим для гвоздей коэффициент уменьшения несущей способности К
· не вводят в формулы определения несущей способности.
2. Расчетная длина ap защемления конца гвоздя принимается равной
а) при неполной прошивке крайнего элемента



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - сумма толщин соединяемых элементов
13 EMBED Equation.3 1415 - количество швов (срезов)
0,2 – допустимый зазор между элементами
13 EMBED Equation.3 1415 - то 2ой срез рабочий
13 EMBED Equation.3 1415 - то 2ой срез нерабочий
б) при полной прошивке крайнего элемента



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 принимаем не более 0,25 толщины пробивного элемента
Порядок определения количества нагелей в соединении

I. Определение несущей способности 1го среза нагеля из условия
1) смятие в среднем элементе (Tc)
2) смятие в крайнем элементе (Те)
3) изгиба гвоздя (Тu)
В качестве несущей способности принимаем минимальное из них.
II. Определение несущей способности 2го среза нагеля
1 Та, 2) Тс, 3) определяем Т4, в качестве несущей способности принимаем min из них.
III. Определяем несущую способность нагеля
13 EMBED Equation.3 1415
IV. Определяем количество нагелей в соединении
13 EMBED Equation.3 1415
Расстановка нагелей может выполняться прямыми швами, косыми и в шахматном порядке.



При выполнении правил расстановки нагелей согласно СНиП-II-25-80 несущая способность соединений из условия скалывания и раскалывания древесины между гнездами не проверяют.
Соединения на клеях
Клееные соединения применяются в СНГ с 1932 г, когда были разработаны водостойкие клеи.
Клеевые конструкции имеют ряд преимуществ перед конструкциями цельного сечения.
1) Склеенный элемент обладает новыми физико-механическими свойствами по сравнению с элементами цельного сечения, т. к. в клееных элементах появляется возможность использовать древесину лучшего качества в более напряженной зоне сечений, а худшего в менее напряженной.
2) Возможность компоновать поперечное сечение крупных элементов из мелкоразмерной древесины и даже отходов деревообработки. Это дает возможность снижать стоимость конструкций.
3) Возможность создания любой формы поперечного сечения наиболее рациональной при различных силовых воздействиях
4) Возможность создания поперечного практически неограниченных размеров
5) Повышенная огнестойкость.
Снижение массы КДК по сравнению с ЖБК в 3ч3,5 раза, трудоемкости на 25-30%. Это способствует применению в сельском строительстве.
Область применения КДК
1) Сельское строительство
·75%
2. Здания общественного назначения (спортивные сооружения)
3. Массовое применение в зданиях одноэтажного производственного и общественного назначения в труднодоступных и малоосвоенных районах. Типовые проекты несущих конструкций разработаны.
Применение КДК сдерживает следующие причины
1. Необходимо создавать заводы по производству КДК.
Требования к клеям
1. Водостойкость.
2. Грибоустойчивость.
3. Удобство в работе.
4. Безвредность по отношению к людям.
5. Дешевизна.
6. Прочность клеевого шва должна быть не ниже прочности древесины на скалывание вдоль волокон и растяжению поперек волокон (синтетический клей и животного происхождения КБ – 3, ФР – 12, ФР – 100)
Требования к древесине склеиваемых конструкций
1. Склеиванию должны подвергаться древесина преимущественно хвойных пород с влажностью w=8ч12%.
2. Склеивания поверхности должны быть остроганы не ранее чем за 6-8 часов до склейки
3. Толщина склеиваемых пиломатериалов в пределах 30ч40 мм.
4. При склейке следует соблюдать согласования направл. годов. слоев.


Плоскостные сплошные деревянные конструкции с применением древесины и пластмасс
Основные формы 1. К таким конструкциям относятся конструкции, в которых усилия возникают в плоскости действия внешних сил и сечения которых не имеют сквозной решетки.
а) при L<6 м – балки, прогоны, стропила, настилы цельного сечения
б) при больших пролетах, превышающих сортамент по длине – более сложные конструкции из брусьев, досок и фанеры (панели, балки, арки, рамные и другие распорные системы)
Основные схемы плоскостных сплошных ДК
1) Балки на пластинчатых нагелях

Плоскостные сплошные конструкции цельного сечения.
Настилы и обрешетка.
Настилы являются несущими элементами ограждающих деревянных покрытий.
На их изготовление расходуется 70% объема древисины деревянных покрытий.
Настилы из досок применяют в покрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли различных типов.
Под трехслойную рубероидную кровлю неотапливаемых зданий основанием служат из двух слоев досок, соединенных гвоздями.



Рубероидная кровля


Рабочий разреженный настил





прогон
защитный настил

рис 11 Дощатый двойной настил под рулонную кровлю.
В покрытиях различных отапливаемых Зданий для укладки утеплителя принимают одинарный настил.

рубероидная кровля


рабочий
сплошной
настил


выравнив. слой прогон

утеплитель

пароизоляция рис 12. Одинарный дощатый настил


Для кровли волнистых асбестоцементных листов и кровельной стали устанавливают обрешетки из досок или брусков расположенных на расстоянии друг от друга и зависящим от материала покрытия кровли.


Рис.13. Обрешетка из брусков под волнистую кровлю





















Рис.14. Расчетные схемы настила и обрешетки.


Расчет настилов и обрешеток, работающих на поперечный изгиб, производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки:
нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки на прочность и прогиб
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенные нагрузки в одном пролете
Рн =1 кН с участком коэф. нагрузки К=1,2, Рр =1,2 кН на прочность
Максимальный момент13 EMBED Equation.3 1415 находится на расстоянии х=0,432 l
Прогоны и балки
Выполняют из досок на ребро, брусьев и бревен, чаще окантованных с двух сторон.
Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхода древесины. Стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочных и неразрезных прогонах из спаренных досок стыки в пролете.
Рис.15. Схема конструкция прогонов:
а)разрезного

б) консольно-балочного
в) неразрезного из спаренных досок


При определении усилия 13 EMBED Equation.3 1415снеговую и другие временные вертикальные нагрузки не вызывающие изгибающего момента не учитывают, момент берут максимальный.
Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статистически определяемыми системами. Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.
Если стык на х=0,15 l, то равномоментное решение прогона кратные пролеты
Мпролет=Мопор Для выравнивания моментов
Если шарниры на х=0,21l, то равнопрогибное решение, для выравнивания прогибов кратные пролеты l13 EMBED Equation.3 1415=0.79l
Если крайний пролет 0,79l, то 13 EMBED Equation.3 1415






Значение
решение прогона


равномен
равнопрогиб

х
0,15l
0,21l

Моп
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Мпр
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Максим. f
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Величина крайн. пролет
0,85l
0,79l

Недостаток консольно-балочных прогонов при длине лесоматериалов 6,5 перекрываемый пролет невелик l = 4,5 м
Спаренные неразрезные прогоны состоят из 2 рядов досок, поставленных на ребро и соединенные гвоздями, забиваемые конструктивно с шагом 50 см
Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыков в первом пролете, второй ряд досок в последнем пролете.
Доски одного ряда по длине соединяют без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда не имеющей в данном месте стыка.
Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на поперечную силу, приходящую на один ряд досок 13 EMBED Equation.3 1415, в тоже время 13 EMBED Equation.3 1415, откуда количество гвоздей 13 EMBED Equation.3 1415, х13 EMBED Equation.3 1415-расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя.
Стыки устраивают на расстоянии х=0,21l. Спаренный неразрезной прогон рассчитывается аналогично консольно-балочному по равнопрогибной схеме. (см. таблицу, 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Балки на пластинчатых нагелях (в 1932). l=6-6,5, сплачиваются по высоте 2,3 бруса деревянным пластинчатым нагелем гнезда для нагелей производственным цепнодолбежным станком. Размеры гнезда 58Ч12мм.
Рассчитывают как составную балку на податливых связях, с введением коэффициентов учитывающих податливость связей.
Т=0,75 впл (кН) – расчетная несущая способность дубового или березового нагеля в соединениях элементов из сосны и ели.
Нагели изготавливают на рейсмусном станке по пробному гнезду.
Гнезда для нагелей выбирают электр цепнодолбежным станком.
Размеры гнезд, лимитируемые размерами цепей должны обеспечивать достаточное защемление нагеля в брусе. Высота брусьев не может быть меньше 140мм., т.к. максимальная глубина врезки нагелей розклад занять 13 EMBED Equation.3 1415
Дощатоклееные балки из поката досок.
а) постоянной высоты


h

б)двускатная балка





hср
hоп







в) гнутоклееная балка








г)поперечные сечения дощатоклееных балок

Балки двутаврового сечения с перекрестной дощатой
Состоят из дощатых и брусчатых поясов, перекрестной стенки из стенкой на гвоздях.досок и ребер жесткости.
Нижние и верхние пояса из досок 13 EMBED Equation.3 1415.
Перекрестная стенка из досок (2х слоев) 13 EMBED Equation.3 1415.
Угол наклона 45°; ребра ставят через 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415. К нижнему поясу.
Клееные балки
Дощатоклееные балки имеют преимущества перед другими составными балками.
работают как монолитные
их можно изготовить с поперечным сечение большей высоты.
в балках l > 6 м отдельные доски стыкуют по длине с пом. зубч. шипа, следовательно не имеют стыка, ослабл; сечение
можно рационально размещать доски различного качества по высоте
Для 13 EMBED Equation.3 1415 применяют балки, склеиваемые из досок плашмя. Высоту балок принимают 13 EMBED Equation.3 1415, ширина из условий опирания панелей покрытия
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - учитывает влияние размеров поперечного сечения
13 EMBED Equation.3 1415 - учитывает толщину слоев СНиП ІІ-25-80 табл.7, 8
13 EMBED Equation.3 1415мм после острожки
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415,
b – ширина балки, или в I в ст
В двускатной балке при равномерно распределенной нагрузке q сечение с Мmax не совпадают сечение с максимальным напряжением 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Прогиб для двускатных балок определяется с учетом влияния касательного напряжения
13 EMBED Equation.3 1415
k – учитывает влияние перем. сечения
с – учитывает влияние деформаций сдвига от пеперечного сечения
Для балок прямоугольного сечения из пакета досок рассчет на устойчивость плоской формы деформирования
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - зависит от формы эпюры М (СНиП табл. 2, прил. 4)
Клеефанерные балки
Состоят из фанерных стенок и дощатых поясов. Поперечное сечение может быть двутавровым или коробчатым.
Поперечные сечения клеефонарных балок


Ширина (b) приклейки не более 100 мм во избежание появления значительного дополнительного напряжения из-за изменения температуры влажности условий работы. Клеефанарные балки рассчитывают с учетом различных модулей упругостей
Расчет ведется по приведенным характеристикам.
Приведенные осуществляются к материалу в котором определяется напряжение.
При определений напряжений в поясах приведенные характеристики определяются:



13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· – коэффициент продольного изгиба для пояса из плоскости изгиба

Клеефанерные балки с плоской фанерной стенкой используется для пролетов до 15 м, высота назначается в пределах
13 EMBED Equation.3 1415
Толщина стенки не менее 8 мм
При проверке на скалывание по швам между поясами и стенкой
13 EMBED Equation.3 1415 где n – число вертикальных швов
Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений
13 EMBED Equation.3 1415, где Rфр
· расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом
· определяемое по графику. (рис 17 прил. 5 СНиП ІІ-25-80)
Балки с волнистой стенкой
Расчет отличается тем, что фанерная стенка не может воспринимать нормальных напряжений, при изгибе она складывается или распрямляется, т. е. обладает податливостью.
Поперечное сечение балки с волнистой стенкой


Вычисляется коэффициент учитывающий податливость стенки, и применяется в формулах
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 где 13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент продольного изгиба
13 EMBED Equation.3 1415 для верхнего пояса из плоскости.
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 = 13 EMBED Equation.3 1415,где В коэффициент податливости
13 EMBED Equation.3 1415
Для придания волнистости стенки на копировальном станке выбирают криволинейные позы клиновидного очертания, в которые на клею вставляют фанерную стенку.
Панели покрытия с применением пластмасс
Трехслойные панели с применением пластмасс
Панели покрытий с применением пластмасс имеют малую массу. Благодаря этому преимуществу снижается нагрузка на несущие конструкции, что снижает их массу, а, следовательно, расходы на транспортные и монтажные конструкции.
Панели на основе пластмасс индустриальны их изготавливают на заводе, что уменьшает объем работ на строительной площадке. Панели могут быть светопрозрачными, утепленными и неутепленными.
Для неотапливаемых зданий применяют волнистые или плоские листы толщиной13 EMBED Equation.3 1415 из светлопрозрачного светлопластика на полиэфирных смолах.
Волнистые стеклопластиковые листы изготавливают тех же профилей, что асбестоцементные листы. Крепление волнистых листов по гребням волн осуществляется одинаковыми болтами и шурупами диаметром не менее 6мм.
Трехслойные панели разделяются на 4 конструктивных типа.
Первый, второй типы



Третий тип
Четвертый тип


13 EMBED Equation.3 1415
Панели I типа
отношение суммарной жесткости ребер к жесткости двух обшивок было > 0,813 EMBED Equation.3 1415
a – шаг продольных ребер
l – расчетный пролет панелей
II типа - < 0,813 EMBED Equation.3 1415
Панели III типа имеют ребра и сплошной средний слой из пенопласта, приклеиваемый к верхней и нижней обшивкам
Панели IV типа имеют сплошной средний слой, но выполняется без ребер, поэтому они характеризуются большой деформативностью.
В панелях III и IV типов средний слой обеспечивает совместность работы обеих обшивок, повышает устойчивость сжатой обшивки из тонких металлических и стеклопластикоых листов;
Сдвиг усилий в панелях I, II, III типов воспринимается ребрами, в IV типа – сполошным средним слоем.
Трехслойные панели рассчитывают по 2 предельным состояниям (прочности и деформативности). Кроме этого, обшивку проверяют на устойчивость и местный изгиб от кратковременного действия сосредоточенной нагрузки 1000 Н, с коэффициентом перегрузки К=1,2.
При расчете по прочности следует учитывать напряжения, возникающие в элементах панелей от нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415, влияние влажности13 EMBED Equation.3 1415 и температуры 13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 Средние нормальные напряжения в обшивках панелей
М – изгиб момент на ед. ширины панели 13 EMBED Equation.3 1415
w = момент сопротивления на ед. ширины панели 13 EMBED Equation.3 1415
Сдвигающие напряжение в ротрах определяют по формуле

13 EMBED Equation.3 1415


При определении усилия № а снеговую и другие временные вертикальные нагрузки не вызывающие изгибающего момента не учитывают, момент берут максимальный.
Расчет узла защемленной колоны в фундаменте с помощью натяжных анкеров. Сначала определяется напряжение на поверхность фундамента.
13 EMBED Equation.3 1415 ;
Построим эпюру напряжений на поверхности фундамента (рис 22)
Из условия равновесия внешних и внутренних сил определим усилие в анкерных болтах Z
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415



Рис 21. Схема к расчету узла
защемления колонны в фундаменте


















Рис 22.Конструкция узла защемления
колонны в фундаменте и схема к расчету



Дощатоклеенные колонны
Дощатоклееные колонны для зданий с наполным тр-том и подвесными кранами проектируются постоянного по высоте сечения, для зданий с мост. кранами с уступом для укладки подкр. балок.
Колонны расчитыв на постоянные нагрузки от всего покрытия (стенового ограждения, и собственного веса на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов, на горизонтальные временные ветровые нагрузки и тормозные нагрузки от мостовых и подвесных кранов).
Поперечная рама состоит из защемленных в фундаментах колонн и шарнирно опертых на них ригелей (балка, ферма, арка). Рама один раз статистически неопределима.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
от равномерно-распределенной ветровой нагрузки на колонны
III СНиП 13 EMBED Equation.3 1415
от стенового ограждения
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 где е =13 EMBED Equation.3 1415 -расстояние от середины стены до середины сечения колонны
hК принимаем 13 EMBED Equation.3 1415 ширину 13 EMBED Equation.3 1415;








Принятое с учетом сортамента пиломатериалов и условий опирания ригеля на колонну сечение колонн, проверяют на расчетное сочетание нагрузок в плоскости рамы, как сжатоизгиб. Элемент; из плоскости рамы – центр. сжатый элемент.
Пред. гибкость для колонн 120.
При определении гибкости расчетную длину колонны в плоскости рамы принимаем l0 =2,2 Н (при отсутствии соединения верхи колонн с жестким торцами здания гор. связями).
При вычислении гибкости из плоскости рамы расчетную длину принимают равной между узлами вертикальных связей, поставленных по колоннам в плоскости продольных стен.
Наиболее ответственным в колоннах является жесткий узел, обеспечивающий восприятие изгибающего момента.
При определении усилия 13 EMBED Equation.3 1415снеговую и другие временные вертикальные нагрузки не вызывающие изгибающего момента не учитывают, момент берут максимальный.

Рис21. Схема к расчету узла защемления колонны в фундаменте.
Из двух условий равновесия 13 EMBED Equation.3 1415
Вычисляем Na, подставляя соответствующее значения Dc.
Усилие в анкерном болте
13 EMBED Equation.3 1415
0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерность усилий в анкерном болте. Необходимая площадь анкерного болта определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415
Расчет узла защемления колоны в фундаменте с помощью натяжных анкеров.
Сначала определяется напряжение на поверхности фундамента. 13 EMBED Equation.3 1415;
Построим эпюру напряжений на поверхности фундамента.





Рис 22. Конструкция узла защемления колонны в фундаменте и схема к расчету.








Из условия равновесия внешних и внутренних сил определим усилие в анкерных болтах Z
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Плоские сквозные деревянные конструкции
Конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток, называют сквозными. Пояса в сквозных деревянных конструкциях могут состоять из одного или нескольких ветвей, которые, в свою очередь могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней – раскосов и стоек. Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала на конструкцию. Однако в отличии от сплошных плоскостных конструкций в сквозных имеются узловые соединения элементов решетки между собой и с поясами, требующие специальных средств соединения. Различают 2 типа сквозных плоскостных конструкций – балочные и распорные. Основными применяемыми сквозными плоскостными деревянными конструкциями в покрытиях являются фермы.





Плоскостные сплошные деревянные конструкции с применением древесины и пластмасс
Основные формы. К таким конструкциям относятся конструкции, в которых усилия возникают в плоскости действия внешних сил и сечения которых не имеют сквозной решетки.
а) при L<6 м – балки, прогоны, стропила, настилы цельного сечения
б) при больших пролетах, превышающих сортамент по длине – более сложные конструкции из брусьев, досок и фанеры (панели, балки, арки, рамные и другие распорные системы)
Основные схемы плоскостных сплошных ДК
1) Балки на пластинчатых нагелях
2) балки двутаврового сечения с перекрестной стенкой на гвоздях
3) Клееные балки двутаврового сечения 3 – 7 м
4) Дощатоклееные балки
5) Клеефанерные балки с плоской стенкой
6) Клеенофанерные балки с волнистой стенкой
7) Армированные дощатоклееные балки
8) Распорная система треугольного очертания из балок Деревягина
9) Распорная система треугольного очертания с клееными элементами.
10) арки из балок с перекрытой стенкой на гвоздях
11) Дощатоклееные арки со стальной застежкой
12) Дощатоклееные арки с опиранием на фундамент
13) Рамы с перекрестной стенкой на гвоздях
14) Дощатогнутые рамы клееные
15) Дощатоклееные рамы из прямолинейных элементов с соединением ригеля и стойки на зубчатый шип
16) Дощатоклееные рамы из прямолин
Под трехслойную рубероидную кровлю неотапливаемых зданий основанием служит двухслоистый настил, соединенный гвоздями.
В покрытии отапливаемых зданий одинарный настил.
Для кровли из волнистых с/ц листов, стеклопластиковых листов.

Плоскостные сплошные деревянные конструкции цельного сечения (70% объема древесины от деревянного покрытия)
Настилы. Настилы из досок и брусьев часто применяют в покрытии и в виде обрешетки или сплошной конструкции под кровли разных типов.
Расчет настилов и обрешеток, работающих на поперечный изгиб, производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки:
нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки на прочность и прогиб
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенные нагрузки в одном пролете
Рн =1 кН с участок К=1,2, Рр =1,2 кН на прочность
13 EMBED Equation.3 1415 на х=0,432 l 13 EMBED Equation.3 1415
Прогоны и балки
Выполняют из досок на ребро, брусьев и бревен, чаще окантованных с двух сторон.
Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхода древесины. Стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочных и неразрезных прогонах из спаренных досок стыки в пролете.
Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статистически определяемыми системами. Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижно и равномерно распределена по всем пролетам прогона.
Если х=0,15 l, то равномерны
Мпролет=Мопор для последн. 0,85l
Если шарниры на х=0,21l, то равнопрогибн.
Если крайний пролет 0,79l, то 13 EMBED Equation.3 1415
Значение
решение прогона


равномен
равнопрогиб

х
0,15l
0,21l

Моп
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Мпр
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Максим. f
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

Величина крайн. пролет
0,85l
0,79l

Недостаток: при длине лесоматериалов 6,5 пепекрываемый пролет невелик l = 4,5 м
Спаренные неразрезные прогоны состоят из 2 рядов досок, поставленных на ребро и соединенные гвоздями, забиваемые конструктивно с шагом 50 см
Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыков в первом пролете, второй ряд досок в последнем пролете.
Доски одного ряда по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда не имеющей в данном месте стыка.
Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на поперечную силу, приходящую на один ряд досок 13 EMBED Equation.3 1415, в тоже время 13 EMBED Equation.3 1415, откуда 13 EMBED Equation.3 1415
Стыки устраивают на расстоянии х=0,21l. Спаренный неразрезной прогон рассчитывается аналогично консольно-балочному равнопрогибнному (см. таблицу, 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Балки на пластинчатых нагелях (в 1932). l=6-6,5, сплачиваются по высоте 2,3 бруса деревянных пластинчатых нагелям (цепнодолбежным станком).
Рассчитывают как составную балку на податливых связях, с введением коэффициентов учитывающих податливость связей.
Т=0,75 впл (кН) – расчетная несущая способность нагеля
Нагели изготавливают на рейсмусном станке по пробному гнезду.
Гнезда для нагелей выбирают электр цепнодолбежным станком.
Размеры гнезд, лимитируемые размерами цепей должны обеспечивать достаточное защемление нагеля в брусе.
Балки двутаврового сечения с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях.
Состоят из дощатых и брусчатых поясов, перекрестной стенки из досок и ребер жесткости.
Нижние и верхние пояса из досок 13 EMBED Equation.3 1415.
Перекрестная стенка из досок (2х слоев) 13 EMBED Equation.3 1415.
Угол наклона 45°С; ребра через 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415.
Клееные балки
Дощатоклееные балки преимущества
работают как монолитные
их можно изготовить с поперечным сечение большей высоты.
в балках l > 6 м отдельные доски стыкуют по длине с пом. зубч. шипа, следовательно не имеют стыка, ослабл. сечение
можно рационально размещать доски различного качества по высоте
Для 13 EMBED Equation.3 1415 применяют балки, склеиваемые из досок плашмя, 13 EMBED Equation.3 1415, ширина из условий опирания панелей покрытия
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - учитывает влияние размеров поперечного сечения
13 EMBED Equation.3 1415 - учитывает толщину слоев СНиП табл.7, 8
13 EMBED Equation.3 1415мм после острожки
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415,
b – ширина балки, или в I в ст
В двускатной балке при q сечение с Мmax не совпадают с сечение 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Прогон определяется с учетом влияния касательного напряжения
13 EMBED Equation.3 1415
k – учитывает влияние перем. сечения
с – учитывает влияние деформаций сдвига от пеперечного сечения
Для балок прямоугольного сечения из пакета досок рассчет на устойчивость плоской формы деформирования
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - зависит от формы эпюры М (СНиП табл. 2, прил. 4)
Клеенофанерные балки
Состоят из фанерных стенок и дощатых поясов.
Ширина (b) приклейки не более 100 мм во избежание появления значительного дополнительного напряжения из-за изменения температуры влажности условий работы.
Расчет по приведенной характеристике.
Приведен. к материалу в котором определяется напряжение
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· – коэффициент продольного изгиба для пояса из плоскости изгиба
Клеенофанерные балки с плоской фанерной стенкой используется для пролетов до 15 м
13 EMBED Equation.3 1415
Толщина стенки не менее 8 мм
При проверке на скалывания по швам между поясами и стенкой
13 EMBED Equation.3 1415 где n – число вертикальных швов
Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений
13 EMBED Equation.3 1415, где Rфр
· расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом
·
Балки с волнистой стенкой
Расчет отличается тем, что фанерная стенка не может воспринимать нормальных напряжений, при изгибе она складывается или распрямляется, т. е. обладает податливостью.
Вычисляется коэффициента податливости, и применяется в формулах
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Для придания волнистости стенки на копировальном станке выбирают криволинейные позы клиновидного очертания, в которые на клею вставляют фанерную стенку.
Панели покрытия с применением пластмасс
Трехслойные панели с применением пластмасс
панели покрытий с применением пластмасс имеют малую массу. Благодаря этому преимуществу снижается нагрузка на несущие конструкции, что снижает их массу, а, следовательно, расходы на транспортные и монтажные конструкции.
Панели на основе пластмасс индустриальны (их изготавливают на заводе). Панели могут быть светопрозрачными, утепленными и неутепленными.
Для неотапливаемых зданий применяют волнистые или плоские листы 13 EMBED Equation.3 1415 из светлопрозрачного светлопластика на полиэфирных смолах.
Трехслойные панели разделяются на 4 конструктивных типа
13 EMBED Equation.3 1415
Панели I типа
отношение суммарной жесткости ребер к жесткости двух обшивок было > 0,813 EMBED Equation.3 1415
a – шаг продольных ребер
l – расчетный пролет панелей
II типа - < 0,813 EMBED Equation.3 1415
Панели III типа имеют ребра и сплошной средний слой из пенопласта, приклеиваемый к верхней и нижней обшивкам
Панели IV типа имеют сплошной средний слой, но выполняется без ребер, поэтому они характеризуются большой деформативностью.
В панелях III и IV типов средний слой обеспечивает совместность работы обеих обшивок, повышает устойчивость сжатой обшивки из тонких металлических и стеклопластикоых листов;
Сдвиг усилий в панелях I, II, III типов воспринимается ребрами, в IV типа – сполошным средним слоем.
Трехслойные панели рассчитывают по 2 предельным состояниям (прочности и деформативности). Кроме этого, обшивку проверят на устойчивость и местный изгиб от кратковременного действия сосредоточенной нагрузки 1000 Н, с коэффициентом перегрузки К=1,2.
При расчете по прочности следует учитывать напряжения, возникающие в элементах панелей от нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415, влияние влажности13 EMBED Equation.3 1415 и температуры 13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 Средние нормальные напряжения на обшивках панелей
М – изгиб момент на ед. ширины панели 13 EMBED Equation.3 1415
w = момент сопротивления на ед. ширины панели 13 EMBED Equation.3 1415
Дощатоклеенные колонны
Дощатоклееные колонны для зданий с неполным тр-том и подв. кранами проектир постоянно по высоте сечение, для зданий мост. кранами с уступом для укладки подкр. балок.
Колонны расчитыв на постоянные нагрузки от всего покрытия (стенового ограждения, на вертикальные снеговые нагрузки, нагрузки от кранов, на горизонтальные нагрузки – ветровые нагрузки и тормозные нагрузки от кранов).
Поперечная рама состоит из защемленных в фундаментах колонн и шарнирно опертых на них ригелей (балка, ферма, арка). Рама один раз статистически неопределима.
I 13 EMBED Equation.3 1415
II 13 EMBED Equation.3 1415 СНиП
от равномерно-распределенной нагрузки на колонны
III СНиП 13 EMBED Equation.3 1415
от стенового ограждения
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
от середины стены до середины колоны
hК принимаем 13 EMBED Equation.3 1415 ширину 13 EMBED Equation.3 1415
Принятое с учетом сортамента пиломатериалов и условий опирания ригеля на колонну сечение колонн, проверяют на расчетное сочетание нагрузок в плоскости рамы, как сжатоизгиб. элемент из плоскости рамы – центр. сжатый элемент.
Пред. гибкость для колонн 120.
При определении гибкости расчетную длину колонны в плоскости рамы принимаем l0 =2,2 Н (при отсутствии соединения верхи колонн с жестким торцами здания гор. связями).
При вычислении гибкости из плоскости рамы расчетную длину принимают равной между узлами вертикальных связей, подготовленных по колоннам в плоскости продольных стен.
Наиболее ответственным в колоннах является жесткий узел, обеспечивающий восприятие изгибающего момента.
Из двух условий 13 EMBED Equation.3 1415
Вычисляем Na, подставляя соответствующие значения Dc.
Усилие в анкерном болте
13 EMBED Equation.3 1415
0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерность усилий в анкерном болте
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Плоские сквозные деревянные конструкции
Конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток, называют сквозными. Пояса в сквозных деревянных конструкциях могут состоять из одного или нескольких ветвей, которые, в свою очередь могут быть цельного или составного сечения. Решетка состоит из отдельных стержней – раскосов и стоек. Применение решетки вместо сплошной стенки уменьшает расход материала на конструкцию. Однако в отличии от сплошных плоскостных конструкций в сквозных имеются узловые соединения элементов решетки между собой и с поясами, требующие специальных средств соединения. Различают 2 типа сквозных плоскостных конструкций – балочные и распорные. Основными применяемыми сквозными плоскостными деревянными конструкциями в покрытиях являются фермы.
Сегментные клееные фермы
Главным образом применяют сегментные фермы с клееным верхним поясом из с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. L=21ч30 L=36 13 EMBED Equation.3 1415. Верхний пояс сегментной фермы рекомендуется изготавливать неразрезным на весь пролет, однако из – за условий транспортирования с или заводской технологии может быть изготовлен из 2 блоков или нескольких. Число панелей верхнего пояса и нижнего пояса зависит от пролета, следует стремиться к min, а длина панелей
· 6 м.
Конструкция узлов различна, при разрезном и неразрезном поясе.
В современном строительстве наиболее широко применяют фермы сегментные с криволинейным клееным верхним поясом, многоугольные и треугольные. Фермы с разрезными и неразрезными поясами рассчитывают по деформированной схеме с учетом податливости узловых соединений. Усилие в элементах ферм определяют в предположении шарнирности узлов.
В верхнем поясе ферм, выполненным из прямолинейных элементов от действия внеузловой поперечной нагрузки возникают значительные изгибающие моменты. Чтобы уменьшить сечение верхнего пояса, необходимо уменьшить (снизить) изгибающий момент. Создается разоружающий сегмент обратного знака эксцентричным приложением нормальной силы. Для этого в узлах и стыках верхнего пояса упор элементов производят только нижней частью сечения (т. е. с эксцентриситетом). Часто его определяют из условий равенства моментов в пролете и Момента от эксцентриситета
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 - изгибающий момент в ст-не определяется по деформированной схеме.
По абсолютной величине 13 EMBED Equation.3 1415 (не более) во избежание скалывания.
Элементы решетки ферм сходящихся в узле обычно центрируют, за исключением некоторых типов ферм. Это вызывает в поясах изгибающие моменты, что приводит к увеличению сечения. Считается, что изгибающий момент воспринимается поясом, т. к. элементы решетки имеют меньшую жесткость.
При внецентровом приложении решетки в узле нижнего пояса изгибающий момент равен
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415-разность усилий в смежных поясах.
Деформации сквозных конструкций
Деформации (прогибы) сквозных конструкций складываются из упругих деформаций элементов и соединений в узлах и стыках и рыхлевых деформаций (из-за неплотности в соединениях при их изготовлении). Кроме этих деформаций есть деформации последствия, в первые 2-3 года эксплуатации.
Испытания металлодеревянных ферм показывают, что прогиб их нормативной кратковременной нагрузкой 13 EMBED Equation.3 1415, а перед разрушением 13 EMBED Equation.3 1415.
Прогибы ферм определяются по формуле 13 EMBED Equation.3 1415
где N1 – усилие в элементах от ед. силы, приложенной в том узле, где опр-ся прогиб.
По этой формуле учитываются только упругие деформации, но не учитываются деформации в соединениях – в узлах и в стыках, учет которых обязателен, т. к. прогиб значительно увеличивается.
Для определения этих прогибов (в соединениях) учитыв введение Fприв
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - сумма узловых деформации для данного стержня
Для уменьшения видимого провисания при изготовлении придают строительный подъем 13 EMBED Equation.3 1415
В конструктивном отношении верхний пояс представляет пакет из досок плашмя, имеющий прямоугольное сечение шириной b и высотой h.
Элементы решетки сегментных ферм изготавливают либо из брусьев либо из клееной древесины. В сквозных конструкциях трудности вызывает решение узлов.
Чем меньше элементов в узле, тем меньше усилия в этих элементах, тем проще конструкция узлов. В сегментных фермах применяется треугольная решетка, поэтому в узлах не более 2 элементов, которые центрируют в этих узлах. Усилие в решетке малы, т. к. очертания в.п. близко к кривой давления. Конструкция узлов верхнего пояса различна при разрезном и неразрезном поясе. В обоих случаях к концам раскосов болтами прикрепляется металлические наконечники.
К расчету сегментных ферм.
В фермах с неразрезным верхнем поясом моменты от M0 действия попер. нагрузки определяются как для многопролетной неразрезной балки с равными или неравными пролетами.
Моменты М0 по справочниках или по уравнениях 3х Моментов.
Моменты МN для каждой панели как для однопролетной балки:
крайние
средние
Проверка сечения неразрезанного ВП по формуле сжато – изгибаемого стержня его расчетную длину при опр
· и
· принимают при равных панелях и равномерно-распределенной нагрузке в пролете опорной панели 0,8 длины хорды, а в средних панелях 0,6 длины хорды.

Расчеты сегментных ферм
Следующие сочетания
1) постоянные + временные;
2) постоянные + 13 EMBED Equation.3 1415 временные;
3) Расчет начинается с опр-ния усилий в стержнях. Криволинейные верхние пояса заменяем хордами, узлы шарнирны.
Верхний пояс – сжатоизогнутый стержень
13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415, при разрезном верхнем поясе загруженного q
13 EMBED Equation.3 1415 f стрела прогиба 13 EMBED Equation.3 1415
С неразрезным поясом M0 по справочникам или решением уравнения 3х элементов.
Нижний пояс и решетка.
Нижний пояс на растяжение с учетом ослабления сж. раскосы на продольный изгиб, наконечники также, узловой болт на неравнодейств. усил.
Многоугольные фермы брусчатые
Верхний пояс – многоугольник вписанный или описанный вокруг окружности 13 EMBED Equation.3 1415, нижний пояс – из профильной стали.
13 EMBED Equation.3 1415
Длина панелей верхнего пояса меньше чем в клееных сегментных фермах, т.к. несущая способность панели ограничена размерами сечения бруса и его длиной.
Брус верхнего пояса перекрывает две панели и является неразрезной двухпролетной балкой.
Решение узлов аналогичны сегментным фермам. Раскосы и стойки через наконечники крепежа.

Узловой вкладыш имеет клиновидную форму в соответствии с переломом верхнего пояса в месте узла.
Расчет
1) Как неразрезная балка, когда средняя опора не имеет прокладки и брус верхнего пояса, представляет 2х пролетную неразрезную балку.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
l – пропорция длины панели.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 - определяется по гибкости полной длины панели
2) Рассчитав как разрезную балку с пролетом, равным длин панели, когда средняя опора имеет такую просадку, что изгибающий момент на средней опоре равен О.

Решетки и стойки решетки имеют по концам металлические пластинки – наконечники, прикрепленные болтами к деревянному элементу и выполненные из уголка, для увеличения устойчивости из плоскости. В отличие от стойки в узле нижнего пояса, где она зажата между пластинками (наконечниками) раскосов. Пластинки – наконечники имеют одинаковую длину и разбивку под отверстия в целях унификации.
В узлы верхнего пояса там, где стык закладывают металлические вкладки, в центре которого узловой болт, к которому крепятся пластинки – наконечники.
Узловой вкладыш имеет клиновидную форму, соответственно с переломом верхнего пояса. Стыки верхнего пояса перекрывают жесткими деревянными накладками.
В узлах нижнего пояса допускается в нецентренное прикрепление элементов решетки, укрепляющее решение узла. Опорный узел решается как в сегментных фермах.
Расчет ферм
Нормативное усиление определяется аналитически, графически. Расч. усилия в элементах решетки наибольшие. Верхний пояс выполняют из брусьев, длина которых вдвое больше длины панели, получается двухпролетная неразрезная балка со средней опорой на стойке. Если нагрузка приложена не в узлах, то на средней опоре возникает отрицательный момент, величина которого зависит от просадки опоры, т. е. верхний пояс на стойке. Значение просадки неизвестно, оно зависит от точности сборки и качества древесины. Поэтому в расчете рассматривают два крайних случая.
Расчетный момент
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Нижний пояс
Изгибающий момент в нижнем поясе равен произведению разности усилий в соседних панелях на значение е.
Разность усилий определяется при временной нагрузке (снеговой) на всем пролете, левой и правой половине фермы.
Напряжение по формуле сложного сопротивления, как растянуто-изогнутого стержня по СНиП II-23-81*.
Треугольные фермы
Применяются для кровель из материалов, требующих большого уклона (1:2,5; 1:4)
Верхний пояс может быть из клееных блоков или из брусьев.
Н.П из профильной или круглой стали.
клееные 13 EMBED Equation.3 1415 четырех панельных ферм
брусчатые 13 EMBED Equation.3 1415 стойка растян., раскосысна.
Брусчатая ферма ЦНИИСК

Треугольные фермы
Применяются для кровель из материалов требующих большого уклона.
Отношение высоты в коньке к пролету применяют не менее:
для цельнодеревянных ферм 13 EMBED Equation.3 1415
для ферм с метал. н. п. 13 EMBED Equation.3 1415
для ферм с метал. н. п. и клееным ВП 13 EMBED Equation.3 1415
Схемы:
четырехпанельные со сжатыми раскосами и метал. н. п.
L
клееные 13 EMBED Equation.3 1415
L 13 EMBED Equation.3 1415
Брусчатые 13 EMBED Equation.3 1415
из бревен и брусьев на лобовых врубках
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
с метал. н. поясом
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
треугольные 6 – панельные
клееные 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
брусчатые 13 EMBED Equation.3 1415
четырех – панельные с растянутыми раскосами клееные
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
4-панельные с раст. раскосами брусчатые
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Верхний пояс ферм выполняется или из клееных блоков или из брусьев. Нижний пояс рекомендуется выполнять из профильной или круглой стали. Возможно применение и деревянного нижнего пояса при тщательном отборе древесины.
Сжатые раскосы делают из брусьев или из клееного пакета. Растянутые элементы обычно из круглой стали. Решения узлов в треугольных фермах зависит от принятого типа решетки. Если ферма со сжатыми раскосами и растянутой стойкой примыкания сжатых раскосов к верхнему поясу и нижнему поясу осуществляется путем упора в специальные башмаки.
Узлы фермы

Расчет треугольных ферм
Верхний пояс. Кроме нормальных сил работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитываются, как сжато – изгибаемые стержни. Нормальная сила для уменьшения изгибающего момента от нагрузки прикладывается с эксцентриситетом.
Если верхний пояс разрезной, то расчетный момент в панели равен 13 EMBED Equation.3 1415
Если верхний пояс неразрезной, то расчет производится в 2х предположениях: средняя опора не имеет просадки; средняя опора просела на величину прогиба, момент равен нулю и верхний пояс работает как разрезная балка с пролетом равным длине панели.
Нижний пояс рассчитывается на растяжение с учетом ослаблений в узлах и стыках. Местная нагрузка, вызывающая изгибающий момент в нижнем поясе – недопустима. Деревянный нижний пояс рассчитывают на растяжение по площади нетто в стыках, где учитываются ослабления от нагелей и болтов.
Решетка. Сжатые элементы рассчитываются на продольные изгиб, растянутые – на растяжение с учетом ослабления.
Узлы фермы. В клееной ферме с учетом раскоса в верхнем поясе необходимо проверить смятие древесины в опорном и коньковом узлах. В клееной ферме с растянутыми раскосами стальные валики, на которые надеваются с помощью петель элементы решетки на поперечный изгиб

Клееная треугольная ферма с упором раскосов в уступ верхнего пояса.

Клееная треугольная ферма ЦНИИСК с раскосами на узловых болтах
Расчет
Расчетные усилия в треугольной ферме получаются при снеговой нагрузке на всем пролете.
Верхний пояс помимо нормальных сил работают на изгиб от межузловой нагрузки и рассчитываются, как сжато – изгибаемые стержни. Нормальная сила в верхнем поясе как и в рассматриваемых фермах прикладывается с эксцентриситетом.
Если верхний пояс разрезной, то 13 EMBED Equation.3 1415
Если верхний пояс неразрезной, то как и в многоугольной ферме 2 варианта: двухпролетная разрезная.
Трапециевидные фермы
Со сжатыми и растянутыми опорными раскосами имеют небольшой уклон верхнего пояса и предназначены под мягкую рубероидную кровлю. Пролетом 12 – 24 м. Главным образом это – двускатные фермы.
Односкатные фермы в двухпролетном здании со средней опорой.
Решетка в фермах треугольная со стойками
Схемы: Брусчатые с растянутым опорным раскосом
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
для клееных (13 EMBED Equation.3 1415)
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 для клееных (13 EMBED Equation.3 1415)
13 EMBED Equation.3 1415
Клееные со сжатым опорным раскосом
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
Клееные с растянутым опорным раскосом
Наиболее индустриальными с наименьшим количеством элементов и узлов трапециевидные фермы получаются, если верхний пояс и решетка из клееных элементов.
Верхний пояс (сжато – изогнутый) выполнен из клееного пакета досок. Нижний пояс – металлический из уголков.
Стойки деревянные (клееные или брусчатые). Если опорный раскос – растянутый – металлический. Для уменьшения расчетных изгибающих моментов в верхнем поясе нормальная сила в нем путем упора только нижней частью сечения в узлах и стыках приложена с эксцентриситетом.

Расчет ферм
Нормальные усилия определяются аналитически, графически рассчитывая усилия от постоянной и временной на всем пролете и 13 EMBED Equation.3 1415 пролета.
Верхний пояс – сжато – изогнутые стержни.
Разрезной верхний пояс 13 EMBED Equation.3 1415, если неразрезной, как в многоугольных фермах.
Нижний пояс – металлический на растяжение.
Элементы решетки – сжатые на продольный изгиб, металлические наконечники на продольный изгиб.
Растянутые – на растяжение с учетом ослабления.
Узлы аналогично деревянным фермам.
Шпренгельные системы
Шпренгельными называются стержневые системы, состоящие из способных самостоятельно работать деревянных конструкций, которые, кроме того, содержат дополнительные элементы, предназначенные для уменьшения изгибающих моментов основных элементов, загруженных внеузловой нагрузкой. Схемы простейших шпренгельных систем:

Верхний пояс шпренгельных систем выполняют из клееных деревянных блоков, брусьев или бревен. Нижний пояс изготавливают из круглой стали или стальных профилей. Как правило, узлы нижнего пояса шпренгельных систем располагаются ниже отметки опорных узлов. Вследствие этого их нижние промежуточные узлы являются неустойчивыми и для устранения возможного выхода их из плоскости фермы осуществляют попарное закрепление конструкций вертикальными связями. Связи крепят к стойкам шпренгельных систем. Решетка шпренгельных систем обычно состоит из вертикально поставленных деревянных стоек.
Расчет шпренгельных систем
Усилия в стержнях системы вычисляют общими методами строительной механики.
Расчет шпренгельной балки производится при двух возможных схемах ее работы:
просадки на средней опоре нет, и верхний пояс представляет собой неразрезную балку; в этом случае имеет место максимальный отрицательный момент на средней опоре.
просадка средней опоры такова, что изгибающий момент на ней равен нулю, а верхний пояс представляет собой две однопролетные балки; в этом случае максимальный положительный момент в пролете.
Расчет системы как неразрезной балки.
Для уменьшения расчетного изгибающего момента нормальную силу N нередко на крайних опорах прикладывают с эксцентриситетом е.
Тогда изгибающий момент на средней опоре при равнораспределенной нагрузке будет
13 EMBED Equation.3 1415
Сжимающая нормальная сила в верхнем поясе
13 EMBED Equation.3 1415
Расчитав. усилие в нижнем поясе – подпружной цепи
13 EMBED Equation.3 1415
Сжимающее усилие в стойке (с учетом неразрезности верхнего пояса)
13 EMBED Equation.3 1415
Верхний пояс проверяют по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Расчет при просадке опоры
Расчетный момент в середине пролета l при равномерно – распределенной нагрузке q и при наличии эксцентриситета е будет
13 EMBED Equation.3 1415
Сжимающая сила в верхнем поясе
13 EMBED Equation.3 1415
Расчитав. усилие в нижнем поясе – в подпружной цепи
13 EMBED Equation.3 1415
Сжимающее усилие в стойке
13 EMBED Equation.3 1415
Верхний пояс проверяют как и в предыдущем случае.
Шпренгельные системы используют при усилении деревянных конструкций.













Root Entry Monotype:Arial Regular:VeMonotype:Arial Regular:VeГодовые кольца
Monotype:Arial Regular:VeMonotype:Arial Regular:VeMonotype:Arial Regular:Ve

Приложенные файлы

  • doc 5006228
    Размер файла: 8 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий