№1. Дерево, как конструкционный материал. Сырьевая база применения дерева в строительстве.

Россия занимает 2 место в мире по запасу древесины – 24%.

Прирост – 870 млн м3

Вырубается – 500 млн м3

( лиственница 37%; сосна 19%; ель и пихта 20%; кедр 8%; береза 13%;)

Для рационального использования древесины необходимо:

- совершенствовать технологию обработки;

- создавать предприятия по изготовлению клееных конструкций;

- изыскивать рациональные формы конструкций;

- широко применять деревянные конструкции там, где они имеют наибольший экономический и эстетический эффект;

- осуществлять мероприятия по увеличению срока службы деревянных конструкций.

№2. Сортамент лесоматериалов. Строение древесины.

Сортамент для деревянных к-ций:

1.ГОСТ 9463-88 –Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия.

2. ГОСТ 9462-88- Лесоматериалы круглые лиственных пород. Тех. Условия.

3. ГОСТ - Пиленые пиломатериалы хвойных пород. Тех. Условия.

4. ГОСТ 9463-88- пиломатериалы лиственных пород.

Бревно

Древесина имеет 3 характерных сечения:

Размеры пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454-80*:

Толщина (b) Ширина (h)

Тонкие доски

16 75 100 125 150

19 75 100 125 150 175

22 75 100 125 150 175 200

26 --\\-\\-\\ -\\-\\-\\-\\-\\-\\-250 275

32 --\\-\\-\\ -\\-\\-\\-\\-\\-\\-250 275

Толстые доски

40 75 100 125 150 175 200 225 250 275

44 -\\-\\-\\-\\-\\-\\-\\-

50 -\\-\\-\\-\\-\\-\\-\\-

60 -\\-\\-\\-\\-\\-\\-\\-

75 -\\-\\-\\-\\-\\-\\-\\-

100 ----- 100 125 150 175 200 225 250

275

125 125 150 175 200 225 250

150 150 175

175 175 200 225 250

200 200 225 250

250 250

В древесине хвойных пород основным элементом являются трахеиды, которые занимают 95% ствола.

Трахеиды- пустотелые клетки, которые проводят воду от корней к кроне и придают прочность.

Другим структурным элементом являются паренхимные клетки, которые входят в состав сердцевинных лучей Органические вещества в древесине: Химический состав:

Целлюлоза 48-56% Углерод 49%

Лигнин 26-30% Кислород 43%

Гемицеллюлоза 23-26% Водород 6%

Минералы 1%

Азот 1%

№3. Влага в древесине, усушка и разбухание древесины. Физические свойства древесины. Температурное расширение.

Различают 2 вида влаги, содерж.в древесине: связанную(гигроскопическую) и свободную(капиллярную). Связанная влага находится в толще клеточных оболочек, а свобюв полостях клеток и в межклеточных пространствах. Кроме своб.исвяз.влаги различают влагу, вход.вхимич.составвеществ,кот образуют древесину(химич.связ.влага). Эта влага имеет знаение только при хими.переработке древесины. Максимальное кол-во связанной влаги наз.пределом гигроскопичности или пределом насыщения клеточных стенок и сост-ет 30%. Устойчивая гигроскопи.влажность древесины, соотв.определенному сочетанию темпер-ры и влажности воздухв, наз.равновесной влажностью древесины. При изменении влажности древесины от 0% до предела насыщения клетоных стенок объем древесины увелич.(разбухает), а снижение влажности в этих пределах уменьшает его размеры (усушка). Чем плотнее древесина, тем большее ее разбухание и усушка. Установлено, что линейная усушка вдоль волокон в радиальном и тангенциальном напр-ях различается. Усушка вдоль волокон мала, ею пренебрегают, усушка в радиальном напр-ии колеблется в пределах 2-8,5%, а в тангец.2,2-14%. Следствием такой неравномерности усушки явл.коробление досок при высыхании. При увеличении влажности свыше точки насыщения клеточных стенок, когда влага занимает полоски клеток древесины, дальнейшего разбухания не происходит.

Процесс высыхания древесины сост-ит из испарения влаги с пов-ти и перемещения ее из внутр., более влажных слоев, к наружным. Испарение влаги с пов-ти древесины происх.быстрее,ем продвижение влаги изнутри к периферии, то обуславливает неравномерность распред.влажности.Чем выше плотность древесины, тем меньше скорость высыхания. Влагопроводность в радиальном напр-ии несколько больше, чем в тангенц.,что объясняется влиянием сердцевидных лучей.Конечная влажность древ. Дожнасоотв-ть ее равновесной влажности в усл-ях эксплуатации.

Физические свойства древесины:

К физическим свойствам древесины относятся цвет, блеск, запах и текстура.

-Цвет древесины обусловлен климатом, составом почвы, возрастом дерева, его породой и т. д. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, красящие, смолистые вещества и окислы этих веществ.

-Блеск древесины — это способность отражать световой поток с поверхности в определенном направлении. Блеск зависит от плотности древесины, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Светлая и более плотная древесина обладает большим блеском, что придает текстуре древесины особую красоту.

-Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ.

Текстура древесины — это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения.Текстура зависит от расположения древесных волокон на разрезе ствола, видимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей.

По цвету, блеску и текстуре определяют породу древесины. Плотность древесины — это отношение её массы к объему, измеряемой в г/см3 или кг/м3. Плотность зависит от влажности, породы, возраста и условий роста древесины. Различают относительную и абсолютную плотность древесины, определяемую в лабораторных условиях.

Теплопроводность — это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности древесины 0,17 — 0,31 Вт/ (м*°С), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла. Звукопроводность — это способность древесины проводить звук. Звукопроводность древесины вдоль волокон больше звукопроводности воздуха в 16 раз, а поперек волокон — в 3 — 4 раза. Качество древесины определяется звукопроводностью. После удара по комлевой части растущего или срубленного ствола хорошее распространение звука свидетельствует о качестве древесины. Прерывистый звук, переходящий в глухой, свидетельствует о загнивании древесины.

Электропроводность сухой древесины незначительна. Это позволяет использовать древесину в качестве электроизоляционного материала. Электропроводность используют для определения влажности древесины.

Коррозионная стойкость древесины — это ее способность сопротивляться действию агрессивной среды. Древесина не подвержена воздействию слабых растворов щелочей, солей, различных органических и минеральных кислот. Хвойные породы более стойки к коррозии, чем лиственные породы.

Температурное расширение:

Предел прочности при любой влажности зависит от темп-ры, с ее повышение прочность уменьшается, а с повышением-увелич.Коэффициент линейного температурного расширения aТ зависит от направления волокон: расширение древесины меньше вдоль волокон и больше всего в тангенциальном направлении. Численно aТ:

вдоль волокон – 1,7×10-6¸3,6×10-6 °С-1.

в радиальном направлении – 24,2×10-6¸29,3×10-6 °С-1.

в тангенциальном – 26,7×10-6¸41,9×10-6 °С-1.

Так как расширение древесины вдоль волокон в 3-4 раза меньше, чем у стали и бетона, то в деревянных сооружениях отпадает необходимость устройства температурных швов, особенно, если учесть неизбежные неплотности в стыковых соединениях обычных типов.

Вопрос №4.Теплопроводность древесины. Механические свойства древесины. Длительное сопротивление.

Теплопроводность древесины характеризуется коэффициентом теплопроводности =0,17..0,28 Вт/м*С

Механические свойства древесины изучаются на основе риологии-науки об изменении св-в материала под действием нагрузок.

-прочность. Опред-ся при испытании стандартных образцов, выполненных из чистой древесины:

-На изгиб –на сжатие

Расчётные сопротивления древесины (на всякий случай):

1.На изгиб, сжатие, смятие вдоль волокон(R_и,R_с,R_см)

2.На растяжение вдоль волокон (R_р)

3.На сжатие и смятие по всей площади (R_с,90, R_см,90)

4. На местное сжатие поперек волокон(R_сж)

5.На скалывание вдоль/поперёк волокон (R_ск)

6.На растяжение поперёк волокон склеенной древесины

-жесткость. Характеризуется модулем упругости Е=10 000МПа

-твёрдость...

Длительное сопротивлениеявл-ся показателем действительной прочности древесины, в отличие от предела прочности, определяемого испытаниями на машине стандартных образцов. Переход от предельной прочности к длительному сопротивлению производится умножением предела прочности на коэфф длительного сопротивления, равный отношению предела длительного сопротивления к пределу прочности: _дл=k_{дл.сопр}*, где К_{дл.сопр}=(0,5..0,6)

Если испытывать образцы длительно, то чем больше нагрузка, тем быстрее разрушатся.

№5. Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб. Пределы прочности древесины. Жесткость и твердость древесины. Влияние температуры. Работа древесины на растяжение, сжатие и поперечный изгиб. Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в стандартных чистых образцах (влажностью 12 %) высок - для сосны и ели он в среднем 100 МПа. Модуль упругости 11... 14 ГПа. Важен правильный отбор древесины по размерам сучков для растянутых элементов конструкций. При ослаблении деревянных элементов отверстиями и врезками их прочность снижается больше, чем получается при расчете по площади нет­то. Прочность при растяжении зависит от размера образца; (т.е. от масштабного фактора): прочность круп­ных образцов в результате большей неоднородности их строения меньше, чем мелких.При разрыве поперек волокон вследствие анизотропности строения древесины предел прочности в 12... 17 раз меньше, чем при растяжении вдоль волокон. Следствием этого является большое влияние косослоя, при котором направление усилия не совпадает с направлением волокон. Диаграмма работы сосны на растяжение (рис. 1.10.), в которой по оси абсцисс откладывается относительная деформация ε , а по оси ординат относительное напряжение φ, выраженное в долях от предела прочности (так называемая приведенная диаграмма), при φ < 0,5 имеет незначитель­ную кривизну и в расчетах может приниматься прямолинейной.

Значение φ= 0,5 рассматривается при этом как предел пропорцио­нальности.

В деревян­ных конструкциях размеры сжатых элементов обычно назначаются из расче­та на продольный изгиб, т.е. при пониженном напряжении, а не из расчета на прочность. Благодаря указанным особенностям работа сжатых элементов в конструкциях более надежна, чем в растянутых. Этим объясняется широкое применение металлодеревянных конструкций, имеющих основные растяну­тые элементы из стали, а сжатые и сжато-изгибаемые из дерева.

П риведенная диаграмма сжатия (см. рис. 1.10.) при φ > 0,5 более криволинейна, чем при растяжении. При меньших значениях φ криволинейность ее невелика и она может быть принята прямолинейной до условного предела пропорциональности, равного 0,5. Разрушение сопровождается по­явлением характерной складки (рис. 1.11.), образуемой местным изломом волокон.

При поперечном изгибе значение предела прочности занимает про­межуточное положение между прочностью на сжатие и растяжение. Для стандартных образцов из сосны и ели при влажности 12 % предел прочнос­ти при изгибе в среднем 75 МПа. Модуль упругости примерно такой же, как при сжатии и растяжении. Поскольку при изгибе имеется растянутая зона, то влияние сучков и косослоя значительно. При размере сучков в 1/3 стороны сечения элемента предел прочности составляет 05...0,45 прочности бессуч­ковых образцов. В брусьях и особенно в бревнах это отношение выше и до­ходит до 0,6...0,8.

Определение краевого напряжения при изгибе по обычной форму­ле σ = M/W соответствует линейному распределению напряжений по высо­те и действительно в пределах небольших напряжений (рис. 1.12.). При дальнейшем росте нагрузки и увеличении кривизны эпюра сжимающих на­пряжений в соответствии с диаграммой работы на сжатие (рис. 1.10., кривая б) принимает криволинейный характер (рис. 1.12.,б,в). Одновременно нейт­ральная ось сдвигается в сторону растянутой кромки сечения. При этом фактическое краевое напряжение сжатия меньше, а напряжение растяжения больше вычисленных по формуле.

Определение предела прочности по формуле σ = M/W удобно для сравнительной оценки прочности различной древесины. В стадии разру­шения сначала в сжатой зоне образуется складка, затем в растянутой зоне происходит разрыв наружных волокон. Разрушение клеток в сжатой и рас­тянутой зонах аналогично разрушению при осевом сжатии и растяжении.

Опыты и теоретические исследования показывают, что условный предел прочности при изгибе зависит от формы поперечного сечения. С увеличением высоты сечения предел прочности снижается. Все эти факторы учитываются в расчете введением соответствующих ко­эффициентов к расчетным сопротивлениям.

Жесткость и твердость древесины относительно невелики ввиду ее трубчатоволокнистого строения. Жесткость — степень деформативности древесины при действии нагрузок — существенно зависит от направления их по отношению к волокнам, их длительности и влажности древесины. Деформации древесины состоят из упругих (от кратковременных нагрузок), эластичных и остаточных (от длительных нагрузок). Упругие деформации исчезают вскоре после разгружения, эластичные тоже исчезают через некоторый период времени, а остаточные остаются навсегда. Например, балки, прогнувшиеся во время длительной эксплуатации, не могут быть выпрямлены полностью при разгружении.

Жесткость древесины определяется модулем упругости Е. Его величина колеблется в значительных пределах и у лабораторных образцов древесины хвойных пород вдоль волокон достигает 15 000 МПа. Модуль упругости реальной древесины любой породы в 1,5 раза ниже и принимается для конструкций, эксплуатируемых в нормальных температурно-влажностных условиях, равным 10 000 МПа. При повышенной влажности и на открытом воздухе он снижается коэффициентами от 0,9 до 0,75 в соответствии с табл. 10 СНиП II-B.4—71. Жесткость древесины при действии нагрузок поперек и под углом к волокнам в 50 раз ниже.

Соответственно мала и твердость древесины. Она выражается в ньютонах нагрузки, требуемой для вдавливания стальной полусферы радиусом 5,64 мм. Для древесины сосны поперек годичных слоев она равна только 1000 Н. Это свойство облегчает обработку древесины, но делает ее поверхность легко повреждаемой. Малая твердость и волокнистое строение дают возможность относительно легко забивать гвозди в древесину, которые прочно удерживаются там окружающими волокнами, раздвинутыми острием гвоздей.

Влияние температуры. Опыты показывают, что предел прочности при любой влажности зависит от температуры, с ее повышением прочность уменьшается, с понижением - увеличивается. При большой влажности и от­рицательных температурах влага в древесине превращается в лед, получает­ся так называемая замороженная древесина, прочность которой на сжатие, поперечный изгиб, скалывание и раскалывание возрастает. В то же время замороженная древесина становится более хрупкой и сопротивление ее ударному изгибу понижается.

Модуль упругости при повышении температуры понижается, что увеличивает деформативность деревянных конструкций. Уменьшение проч­ности при повышенных температурах, осложненное усушкой в присучковом косослое, является основной причиной наблюдавшихся иногда разры­вов деревянных элементов конструкций в жаркие летние месяцы, когда на­пряжение в элементах значительно ниже, чем зимой.

Из изложенного следует, что при экспериментальном определении прочности древесины следует учитывать не только ее влажность, но и тем­пературу. Предел прочности при данной температуре к прочности при стан­дартной температуре 20°С можно пересчитывать по формуле

σ₂₀= σ_t β (T-20), где σ₂₀ - искомая прочность при t= 20°С; σ_t - прочность при данной температуре С; β - поправочное число на температуру, принимаемое по табл.

Формула приведения действительна в пределах положительных температур 10-50°С. Пересчет к температуре 20°С должен производиться после пересчета к влажности.

№6.Огнестойкость дер. констр. И защита их от пожарной опасности.

Действие огня на древесину: при t<120 из дерева выпускается влага с выделением С; при t>200 летучие газы; при t>260-290 наблюдается устойчивое горение; при t>450 набл. беспламенное горение; при длительном нагреве воспламенение при 170, при быстром при 300.

Огнестойкость – способность дер. констр. сохранять в усков. пожаре от 700-1000 С свою несущую функцию, выдерживать расчетную нагрузку опред. время.

Ог/ст-ть метала 15 -20 мин; Ог/ст-ть дерева 0,75 часа, Балка сеч 170 * 170 выдерживает 10Мпа в теч 40 мин. Стойка 150*150 высотой 3 м выдерживает 35 мин. При действии пожара наблюдается обугливание.

Защита. Конструктивные методы: негорючая теплоизоляция, применение строгих граней, округление ребер, между деревянными зданиями организуются противопожарные зоны или кирпичные стены, брандмаэрные кирпичные стены, несообщающиеся отсеки.

Применение защитных покрытий: штукатурка толщиной 2 мм увеличивает огнестойкость до 1 часа, применение силикатных красок ( при действии t образует пластичную пленку с пузырьками) ,химическая обработка дерева специальными составами, огнезащитные обмазки с применением асбеста.

Огнезащитные составы:

- Фосфорнокислый аммоний 20-100%.

- Сернокислый аммоний.

- Керосиновый поташ 3%.

- Вода 72%.

№7.Химическая стойкость древесины. Химическая защита древесины.

Химические средства для защиты древесины от био­вредителей называются антисептиками. Защитные сред­ства изготовляются на основе неорганических (соли) и органических соединений. Водорастворимые средства для защиты древесины поставляются в виде солей, сухих смесей солен или паст. Как правило для химической за­щиты древесины используют водные растворы солей. Органические вещества применяют в сочетании с органи­ческими разбавителями или растворителями, а также с соответствующими добавками, например пигмента, ста­билизатора, эмульгатора и т. д.

Маслянистые защитные средства (каменноугольное масло, антраценовое и т. д.) помимо масел содержат растворитель и другие добавки. Как правило маслянис­тые средства из-за их специфического запаха используют для защиты деревянных конструкций и деталей, экс­плуатирующихся на открытом воздухе или в воде. На­пример, для защиты древесины от морских древоточцев применяют пропитку креозотовым маслом.

Согласно СНиП III-19-75, химические средства, при­меняемые для защиты деревянных конструкций от био­вредителей, разделяются на: а) влагозащитные лаки и эмали; б) антисептические водные и маслянистые пропи­точные составы и пасты. Основные химические составы, применяемые для защиты деревянных конструкций от биовредителей, приведены в табл. II.3.

Антисептирование древесины - поверхностное нанесение на древесину химических препаратов, с отравляющим действием, губительным для биологических разрушителей.  Антисептирование производят различными методами: нанесением антисептических растворов кистями, гидропультами, вымачиванием или кратковременным погружением деревянных деталей в растворы (с подогревом и без подогрева).Антисептирование древесины можно проводить на строительных площадках. Для защиты древесины на ее поверхность наносят тонкий защитный слой. Удержание защитных средств зависит, с одной стороны, от вязкости и поверхностной активности пропиточной жидкости, а с другой стороны, от плотности, влажности и шероховатости поверхности самой древесины. Пропитка осуществляется с помощью гидропультов, опрыскивателей и краскопультов различных систем. В труднодоступных местах используются кисти. Другой метод химической обработки: погружение или вымачивание. В условиях строительных площадок осуществляется глубокая пропитка древесины в холодных или горячих водных растворах антисептиков. Для пропитки применяются металлические ванны с противо всплывающими  устройствами и крышкой. Иногда металлические ванны заменяют деревянными со стенками и днищем, защищенными водонепроницаемым пленочным материалом. Вымачивание особенно рекомендуется, если в период эксплуатации возникает опасность гигроскопического увлажнения.

Консервирование - этот метод осуществляется в заводских условиях. При консервировании в глубокие слои древесины вводятся химические препараты с отравляющим действием, рассчитанным на биологических разрушителей.

На отечественных заводах используются следующие способы пропитки: автоклавный под давлением выше атмосферного; прогрев - холодная ванна; нанесение на поверхность автоклавно-диффузионный; совмещенная сушка-пропитка.  

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, либо увеличиваясь в объеме, создавать защитный слой, препятствующий возгоранию древесины и распространению по ней огня. Как прави­ло, огнезащитные составы включают в себя смесь не­скольких веществ и наносятся в виде водных растворов.

№8. Достоинства и недостатки древесины.

Достоинства.

Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе клееных деревянных конструкций сооружаются здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов.

Древесина — мало твердый материал и легко обрабатывается, что облегчает и упрощает изготовление деревянных конструкций. Древесина стойко сопротивляется разрушительному воздействию слабых химических агрессивных сред, и поэтому деревянные конструкции успешно эксплуатируются в зданиях химической промышленности, где быстро разрушаются металлические конструкции. Древесина стойко выдерживает ударные и циклические нагрузки, и поэтому деревянные конструкции достаточно стойки в мостах и при землетрясениях. Помимо этого стоит упомянуть: высокая прочность, легкость в обработке, низкая звуко- и теплопроводность, морозостойкость, низкий коэффициент температурного расширения. Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении. Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов). Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород.

Также важными преимуществами являются минимальные затраты энергии при изготовлении деревянных конструкций, экологически чистая утилизация отходов переработки древесины и дерева, оставшихся после полной эксплуатации конструкций и сооружений.

При использовании древесины достигаются: минимум мокрых процессов, возможность воплощать различные архитектурные задачи, быстрые сроки строительства, возможность строить при отрицательных температурах, низкая теплопроводность позволяет уменьшать толщину стен, экологичность, быстрый и легкий прогрев помещений из дерева.

Древесина надежно склеивается водостойкими синтетическими клеями. Благодаря этому изготовляются клеедеревянные элементы крупных сечений, больших длин.

Недостатки.

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений. Усушка древесины вызывает осадку, трещины. Необходимость периодически покрывать защитными и антисептическими пропитками. В сравнении с кирпичным домом меньшая долговечность. Опасность от домовых грибов и насекомых. Повышенная влажность от грунтовых вод может вызвать загнивание. Повышенная пожароопасность. Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов.

Главное, чтобы выбранная древесина обладала нормальным строением, без недопустимых пороков (сучков и др.), легко обрабатывалась, не изменяла приданной формы, успешно противостояла воздействию влаги.

№9. Предельные состояния расчета ДК. Температурно- влажностные условия эксплуатации ДК. Материалы для ДК. Клеи для ДК.

Расчет ДК производится по методу предельных состояний(ПС). Предельным называется такое состояние конструкции, за пределами которого она перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям. Для ДК имею значение два вида ПС: 1)по несущей способности (прочности, устойчивости), 2)по деформациям (прогибам, перемещениям, углам поворота). Расчет по 1ПС производится на расчетные нагрузки. Расчет по 2ПС производится на нормативные нагрузки, т.е. без учета коэф.надежности по нагрузке.

В зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации к влажности древесины должны предъявляться требования, указ. в табл.1.

Для изготовления ДК следует применять древесину преимущественно хвойных пород. Древесину твердых лиственных пород следует использовать для нагелей, подушек и других ответственных деталей.

С интетические клеи для склеивания древесины и древесины с фанерой в клееных ДК должны назначаться в соответствии с табл.2.

№10. Расчётные сопротивления древесины, переходные и поправочные коэффициенты к расчётным сопротивлениям. Нормативные сопротивления древесины R_н (МПа) являются основными характеристиками прочности древесины чистых от пороков участков. Они определяются по результатам многочис­ленных лабораторных кратковременных испытаний малых стан­дартных образцов сухой древесины влажностью 12 % на растяжение, сжатие, изгиб, смятие и скалывание.

Расчетные сопротивления древесины R (МПа) — это основные характеристики прочности реальной древесины элементов реальных конструкций. Эта древесина имеет естественные допускаемые пороки и работает под нагрузками в течение многих лет. Расчетные сопротивления получаются на основании нормативных сопротивлений с учетом коэффициента надежности по материалу γ и коэффициента длительности нагружения m_дл по формуле

Коэффициент γ значительно больше единицы. Он учитывает снижение прочности реальной древесины в результате неоднородности строения и наличия различных пороков, которых не бывает в лабораторных образцах. Пороки древесины почти в два раза снижают прочность древесины при растяжении и примерно в полтора раза при сжатии. Трещины наиболее опасны в зонах работы древесины на скалывание.

Коэффициент длительности нагружения m_дл =0,66. Он учитывает, что древесина без пороков может неограниченно долго выдерживать лишь около половины той нагрузки, которую она выдерживает при кратковременном нагружении в процессе испытания.

Растянутые элементы — это нижние пояса ферм, затяжки арок и некоторые стержни других сквозных конструкций. Древесина работает на растяжение почти как упругий мате­риал и имеет высокую прочность. Разрушение растянутых эле­ментов происходит хрупко, в виде почти мгновенного разрыва.

Расчет по прочности растянутых элементов производится на растягивающую силу N от расчетных нагрузок:

Прочность растянутых элементов в тех местах, где они ослаб­лены отверстиями или врезками, снижается дополнительно в результате концентрации напряжений у их краев. Это учитывает­ся снижающим коэффициентом условий работы m_р = 0,8.

Сжатые элементы. На сжатие работают стойки, под­косы, верхние пояса и отдельные стержни ферм и других сквоз­ных конструкций.

Прочность стержня при сжатии и потеря устойчивости зависят от площади А и формы его сечения, длины l и типа закрепления его концов, что учитывается коэффициентом устойчивости φ, называемым иногда коэффициентом продольного изгиба. Сжатые деревянные элементы рассчитываются по прочности и устойчивости при действии продольных сил сжатия N от расчетных нагрузок:

Коэффициент устойчивости элемента ф определяется в зави­симости от его расчетной длины l₀, радиуса инерции сечения i, гибкости λ = l₀/i и находится из выражений φ = 3000/ λ₂ при λ >70 и φ = 1-0.8(λ/100)2 при λ<=70.

Изгибаемые элементы — балки, доски настилов и обшивок — наиболее распространенные элементы деревянных конструкций.

Расчет изгибаемых элементов по прочности поперечных сечений производится на действие максимальных изгибающих момен­тов М (МН-м) от расчетных нагрузок :

где W — момент сопротивления сечения. У наиболее распростра­ненных прямоугольных сечений с шириной b и высотой h: W = bh²/6, а для круглых сечений диаметром d W=d₃/10.

Расчет изгибаемого элемента по прогибам заключается в оп­ределении его наибольшего относительного прогиба f/l от норма­тивных нагрузок и проверке условия, чтобы он не превосходил предельно допускаемого нормами значения, что определяется условием f/l≤[f/l].

Проверить относительный прогиб однопролетной шарнирно опертой балки прямоугольного сечения bxh, пролетом l при равномерной нормативной нагрузке q^н (МН/м) можно по формуле

Сжато-изгибаемые элементы работают одновременно на сжатие и изгиб. Так работают, например, верхние пояса ферм, в которых кроме сжатия действует еще изгиб от междуузловой нагрузки от веса покрытия. В элементах, где сжимающие силы действуют с эксцентриситетом относительно их осей, тоже возникает сжатие с изгибом. Поэтому они называются также внецентренно сжатыми.

Расчет сжато-изгибаемого элемента производится на действие максимальных продольных сжимающих сил N и изгибающих моментов М от расчетных нагрузок по формуле

где М_Д=М/ξ, а коэффициент ξ=1-Nλ2/(3000RcA); М_Д — это из­гибающий момент с учетом дополнительного изгибающего мо­мента, который возникает в результате прогиба элемента f от внешней нагрузки. При этом сжимающие продольные силы N начинают действовать с эксцентриситетом, равным /, и возни­кает дополнительный момент М = Nf Этот доп. мо­мент и учитывается коэффициентом ξ, который зависит от про­дольной силы N. гибкости λ расчетного сопротивления сжатию Rc и площади сечения А.

Сжато-изгибаемый элемент должен быть также проверен на прочность и устойчивость только при сжатии продольной силой в направлении из плоскости действия изгибающего момента:

Смятие древесины — это поверхностное сжатие, которое может быть общим и местным.

Прочность и деформативность элементов при смятии сущест­венно зависят от угла смятия. Угол смятия а — это угол между направлениями действия сминающей силы и волокон древесины.

Расчет элементов на смятие производится на действие сжи­мающей силы N от расчетных нагрузок, площади смятия А и расчетного сопротивления древесины R_сма по формуле:

Скалывание древесины. Расчет изгибаемых элементов на скалывание при изгибе производится на действие максимальных поперечных сил Q (МН) от расчетных нагрузок по формуле

№11. Расчетные сопротивления фанеры и древесины из однонаправленного шпона.

Базовые расчетные сопротивления фанеры приведены в табл.10 СНиП П-25-80. При соответствующих условиях рабо­ты клеефанерных конструкций расчетом по первой группе предельных со­стояний предусматривается умножение базовых расчетных сопротивлений фанеры на коэффициенты условий работы тв, m_d, т_н и т_л. При расчете по второй группе предельных состояний упругие характеристики фанеры в плоскости листа принимаются по табл.11 СниП И-25-80.

В зависимости от толщины листа и направления действия усилий по отношению к волокнам наружных слоевбазовые расчетные сопротивления фанеры составляют:

- растяжению в плоскости листа R_ф.р. – от 3 до 32 Мпа;

- сжатию в плоскости листа R_ф.с.– от 5 до 28 Мпа;

- изгибу из плоскости листа R_ф.и – от 6.5 до 33 Мпа;

- скалыванию в плоскости листа R_ф.ск – от 0.6 до 1.8 Мпа;

- срезу перпендикулярно плоскости листа R_ф.ск. – от 5 до 16 Мпа.

Указанные величины – соостветств. нормальным температурно-влажностным условия эксплуатации дер. конструкций(Т<35с и влажности < 75%)

В связи с особенностями изготовления и эксплуатации, базовые расчетные сопротивления умножаются на коэф. условий работы (m):

- учитывающий влияние размеров попреречного сечения (от 0.8 до 1 в зависимости от высоты поперечн. сеч.)

- влияние толщины слоев в составе многслойного блока (от 0.95 до 1.1)

- учитывает влияние начальных напряжений на стадии изготовления (для гнутоклееных). В зависимости от радиуса кривизны к толщ. слоя от 0.6 до 1.

- и другие (такие как иные породы древесины, влажностного режима экспл., влияние режима нагружения, темп. режима экспл., концентрация напряж. и влияние пропитки)

Совместное действие нескольких факторов учитывается перемножением соответсвующих коэф. условий работы.

№12. Расчёт элементов ДК. Центральное растяжение и центральное сжатие.

1) Расчёт центрально-растянутых элементов следует производить по формуле:

(коэффициенты не обязательно упоминать, помимо них есть ещё всякие как в МК)

Где: - расчетная продольная сила;

- расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон;

- площадь поперечного сечения нетто;

- коэф. зависящий от условий эксплуатаций;

- коэф. зависящий от температуры;

- коэф. Учитывающий возникающие напряжения от постоянных и длительных временных нагрузок;

- коэф. Учитывающий кратковременные нагрузки;

При определении ослабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещёнными в одном сечении.

2) Расчёт центрально-растянутых элементов постоянного цельного сечения следует производить по формулам (с коэф. как в растяжении):

а) на прочность

б) на устойчивость

где: - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

- коэф продольного изгиба (формула подсчета зависит от гибкости элемента ( или ));

- расчетная площадь поперечного сечения ( - если нет ослаблений в опасных сечениях; или ослабления не выходят на кромки; - если площадь ослаблений превышает 25% ; - при симметричных ослаблениях выходящих на кромки).

№13.Составные элементы на податливых связях.

Сортамент лесоматериалов ограничивает возможности применения цельных сечений из древесины, поэтому многие деревянные конструкции (балки, арки, рамы) изготавливаются составного сечения.

Отдельные брусья, доски соединяются с помощью податливых свя­зей или жестких, например, клей, обеспечивающий монолитность сечения.

Податливостью называется способность связей при работе конструк­ций под нагрузкой давать возможность соединяемым элементам (брусьям, доскам) сдвигаться одним относительно других.

Податливость связей ухудшает работу составного элемента по срав­нению с таким же элементом цельного сечения. Уменьшается несущая спо­собность, увеличивается деформативность, изменяется характер распреде­ления напряжений и сдвигающих усилий по длине элемента, поэтому необ­ходимо учитывать податливость связей при проектировании составных эле­ментов.

Вопросам работы связей, определения несущей способности состав­ных балок посвящены работы В.Г. Писчикова, П.Ф.Плешкова, В.М. Кочено- ва, Г.В. Свенцицкого, А.Р. Ржаницына, Н.Ю. Кушелева и др.

Ниже приводится принятый метод расчета составных элементов де­ревянных конструкций на податливых связях, в соответствии с расчетными формулами, изложенными в Строительных нормах и правилах проектирова­ния деревянных конструкций.

Расчет на поперечный изгиб

В деревянных конструкциях применяют различные типы составных балок:

1.Клееные балки, состоящие из отдельных элементов (досок), свя­занных жесткими, неподатливыми связями (клеем).

2 .Балки на податливых связях - пластинчатых нагелях и шпонках различных типов.

3.Пакеты из досок или брусьев без связей в швах, стянутых только болтами.

Рассмотрим в качестве примера три типа балок при одинаковых па­раметрах: нагрузке, пролете и поперечном сечении, рис. 4.1

В первом случае балка (обозначим ее через Ц) работает как монолит­ная с моментом сопротивления, равным при n одинаковых элементов:

W_ц = n²W_э = bh²/6.

Рис. 4.1. Типы балок: а - общий вид балок; б - деформации элементов на опоре, нормальные напряжения в балках; Ц - балка цельного (монолитного) сечения;

П - балка составного сечения на податливых связях;

О - балка составного сечения без связей

Во втором случае составная балка (обозначим ее через П) на подат­ливых связях с моментом сопротивления W₀.

В третьем случае каждый элемент сечения (обозначим его О) работа­ет самостоятельно; момент сопротивления пакета равен сумме моментов со­противления составляющих элементов

W₀= ∑ W_э

Составная балка занимает промежуточное положение между балкой монолитного (цельного) сечения и балкой составного сечения из отдельных элементов без связей. Некоторые параметры рассматриваемых балок можно представить в виде:

I_ц > I_n > I_о W_ц>W_n>W₀

f_ц < f_n < f_o

Отсюда следует, что геометрические характеристики составной бал­ки на податливых связях I_n, W_n можно выразить через геометрические ха­рактеристики балки монолитного (цельного) сечения, умноженные на коэф­фициенты меньше единицы, которые учитывают податливость связей:

I_n = к_ж × I_ц,

где к_ж - изменяется в пределах от 1 до I₀ /I_ц, так, при сечении, состо­ящем из 2-х брусьев I₀ /I_ц =0,25;

W_n = K_w × W_ц

где k_w - изменяется в пределах от 1 до W₀/W_ц и для балок из 2-х бру­сьев это отношение равно W₀/W_ц = 0,5

Коэффициенты к_ж и k_w для балок составного сечения на податливых связях зависят от числа слоев в сечении, пролета балок.

Прогиб составной балки равен прогибу балки монолитного (цельно­го) сечения того же размера, как и составная, и прогиба от сдвига связей.

f_n = f_ц + f_св

Прогиб составной балки увеличивается соответственно уменьшению момента инерции:

f_n = f_ц / к_ж

Расчет составной балки на податливых связях сводится к расчету балки монолитного (цельного) сечения с введением коэффициентов, учиты­вающих податливость связей.

Расчет изгибаемых элементов на прочность, с одной стороны, произ­водится по нормальным напряжениям по формуле:

σ_n = M/W_расч × k_w ≤ R_u

где W_расч - расчетный момент сопротивления в составной балке на по­датливых связях, как для цельного сечения; k_w - коэффициент, учитываю­щий податливость связей.

С другой стороны, несущая способность составных балок на подат­ливых связях определяется несущей способностью связей, количество кото­рых должно быть достаточным для восприятия сдвигающих усилий между элементами.

Сдвигающее усилие Т в одном сечении по всей ширине балки равно: T=τb = QS/I( н/м)

Распределение сдвигающих усилий по длине балки для абсолютно жестких связей аналогично распределению касательных напряжений в виде треугольника (при равномерно распределенной нагрузке). Полное сдвигаю­щее усилие тогда в балке от опоры до точки //2, где Т= 0 геометрически рав­но площади треугольника ABC (рис.4.2 ) и может быть выражено как: ;

В составной балке на податливых связях значение полного сдвигаю­щего усилия Т от опоры до середины пролета остается постоянным, однако из-за податливости связей меняется распределение сдвигающих усилий по длине балки:

- сдвигающие усилия, зависящие от поперечной силы (треугольная эпюра) будут изменяться по закону косинуса, рис. 4.2. 144

Несущая способность связей, воспринимающих полное сдвигающее усилие при равномерной расстановке их по длине балки (что применяется при статических нагрузках) может быть выражена формулой:

n_cT_c = M_maxS/I,

где T_c - расчетная несущая способность связи; n_c- кол-во связей.

Работа такого количества связей будет соответствовать прямоуголь­нику ADEC (теоретическая несущая способность связей), откуда видно, что связи, находящиеся около опор, будут перегружены, поэтому при расчете количества связей должны быть соблюдены два условия:

1. количество равномерно расстановленных связей на участке от опо­ры до сечения с максимальным моментом должно воспринимать полное сдвигающее усилие

n_c = M_maxS_бр/I_брT_c,

2. связи, поставленные около опор, не должны быть перегружены.

Для соблюдения второго условия количество связей необходимо уве­личить в 1,5 раза, так как ордината AF= 1,5 AD, что соответствует работе их прямоугольной эпюры AFGC.

Таким образом, требуемое количество связей (в одном шве сдвига) на участке балки от опор до сечения с максимальным моментом, т.е. на полу­пролете будет

п_с = 1,5 M_max S_6p / I_бр Т_c

На участке (с однозначной эпюрой поперечных сил), количество свя­зей п_с в каждом шве составного элемента должно удовлетворять условию:

n_c ≥ 1,5 (M_b – M_a) × S_бр / T_c I_бр

_где Т_с - расчетная несущая способность связи в данном шве; М_А, М_в - изги­бающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка.

Прогиб составной балки на податливых связях определяется в общем случае по формуле:

где I_Ц - момент инерции составной балки как монолитной (цельной); к_ж - коэффициент, учитывающий податливость связей.

№14.Расчет внецентренно-растянутых и сжато-изгибаемых элементов. Внецентренно-растянутые (растянуто-изгибаемые) элементы

F_нт – площадь сечения нетто;

R_p, R_u – расчетные сопротивления
растяжению и изгибу.

у – полный прогиб элемента;

f_q –максимальный прогиб элемента
от поперечной нагрузки ;

f_qN –максимальный полный прогиб элемента с учетом
дополнительного момента от продольной силы

Сжато-изгибаемые элементы:

M_g – изгибающий момент по деформированной схеме от поперечных нагрузок ;

, ξ= ,

ξ – учитывает действие доп.момента от продольной силы (ξ=0÷1).

Также проводят проверку устойчивости плоской формы изгиба:

,

n=2 если закреплены кромки балки;

n=1 – балка без закрепления.

φ_м= ,

k_ф - коэффициент, зависящий от формы эпюры;

k_nM - коэффициент, который вводят при подкреплении в промежуточных точках растянутой кромки элемента.

№15. Расчет элементов на смятие и скалывание (пример лобовой врубки).

Скалывание древесины встречается, как правило, в сопряжениях деревянных элементов. Известно три вида скалывания- вдоль волокон, поперек волокон и под углом к волокнам.

Расчет древесины на скалывание производится по напряжениям, средним по площадке скалывания:

Где

- расчетное сопротивление древесины скалыванию, среднее по площадке,МПа;

Расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к волокнам зависит от величины угла скалывания – с увеличением угла скалывания прочность древесины снижается. Расчетное сопротивление древесины скалыванию в диапазоне углов скалывания от 0 до 90 градусов определяется по следующей формуле:

, где

Смятие древесины- явление сжатия на поверхности элемента.

Смятие древесины различают трех видов – вдоль волокон, поперек волокон и под углом к волокнам. Расчет древесины на смятие, независимо от вида, производится по формуле

Где N_см-сила,вызывающая смятие,

F_см-площадь смятия,〖мм〗^2,

R_см-расчетное сопротивление древесины смятию, с учетом вида смятия.При смятии древесины вдоль волокон, когда работа на смятие подобрана работе на сжатие вдоль волокон, соот-но R_cм=R_c. При смятии древесины поперек волокон величина расчетного сопротивления зависит от вида смятия. Расчетное сопротивление древесины смятию в диапазоне углом смятия от 0 до 90 градусов определяют по следующей формуле:

Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. Основной областью применения врубок являются узловые соединения брусчатых и бревенчатых ферм, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу. Соединяемые врубкой элементы д.к. должны быть скреплены вспомогательными связями – болтами, хомутами, скобами и т.п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки.

Лобовую врубку на скалывание рассчитывают определением среднего по длине площадке скалывания напряжения сдвига: R_cр=R_ск/(1+(lск/е)), где lcк – расчетная длина плоскости скалывания, е-плечо сил сдвига.

№16. Соединения на врубках, клеевые соединения.

Врубкой называют соед-е (см. рис.3.7), в котором усилие сжатого эл-та передается другому эл-ту непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. Область примен. – узловые соединения брусчатых и бревенчатых ферм, узел примык.-я сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему.

Соединяемые врубкой элементы должны быть скреплены вспомогат. связями – болтами, хомутами, скобами. Врубка проверяется по: 1) по смятию площадки упора Fсм; 2) по скалыванию площадки Fск; 3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса. Решающим, как правило, является скалывание. Для проверки определяют среднее по длине площадки скалывания напряжение сдвига: Rср=Rск/(1+β(lск/e)), где R_ск – расчетное сопротивление скалыванию для макс напряжения; l_ск – расч. длина плоскости скалывания, = не более 10 глубин врезки в элемент; е – плечо сил сдвига, = 0,5h при расчете эл-тов с несимметричной врезкой, = 0,25h для симметричной врезки; β – коэф. = 0,25; l_ск/е должно быть не менее 3.

Клеевой шов должен обеспеч. прочность соед-я, не уступающую прочности древесины на скал-е вдоль волокон и на раст-е поперек волокон. Равнопрочность, монолитность и долговечность клеевых соед.-й достигаются применением водостойких конструкционных клеев. Чем ровнее и чище склеиваемые поверхности и чем плотнее они прилегают др. к др., тем плотнее монолитность склеивания и тем равномернее и тоньше клеевой шов. При испытаниях разрушение образцов клеевых соед-й должно происходить по древесине, а не по шву и не в пограничном слое между швом и материалом. Раст-й стык клееных эле-тов в заводских усл-ях изготавливают на зубчатый шип с уклоном поверхностей зуба 1:10 (рис 3.41. а, б). Зубчатый шип хорошо работает на раст-е, изгиб, кручение, сжатие. Для сращивания фанерных листов используют стыковое соединение на ус (рис. г). Его длина = 10-12толщин фанеры, направление волокон наружных шпонов должно совпадать с направлением усилий.

№ 17. Соединения на цилиндрических нагелях и гвоздях. Относятся к соединениям на механических связях. Использование этого типа связей расширяет возможность применения конструкций из цельной древесины. Передача сил происходит от одного элемента другому через отдельные точки (дискретно).

Соединения на нагелях. Нагель – стальной цилиндрический стержень или пластина, который соединяет элементы деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб. Силы, сдвигающие сплачиваемые элементы, стремятся опрокинуть нагель. Под действием этих сил нагель после некоторого поворота, обусловленного неплотностями и обмятием древесины, упирается в ней сначала по краям элементов, а затем начинает изгибаться. При изгибе нагеля увеличивается поверхность его контакта с древесиной, что вызывает появление в ней неравномерных напряжений смятия по всей длине нагеля.

Напряжения смятия древесины нагелем имеют разные знаки, и их равнодействующие образуют две пары взаимно уравновешенных продольных сил, препятствующих повороту нагеля. Поперечные силы отсутствуют. По характеру работы в соединениях сдвигаемых элементов к цилиндрическим нагелям относятся также болты, гвозди, глухари и шурупы. Диаметр отверстия для нагеля принимают равным диаметру нагеля. Цилиндрические нагели применяют для сплачивания элементов деревянных конструкций, соединения их по длине и в узловых примыканиях. В растянутых стыках по ширине элемента следует ставить только чётное количество нагелей. Отношение длины нагеля к его диаметру значительно больше, поэтому нагель работает как гибкий стержень, главным образом, на изгиб и неравномерно сминает древесину в гнезде. Изгиб нагеля зависит от жёсткости самого нагеля и смятия древесины нагельного гнезда. Нагель можно рассматривать как балку, лежащую на сплошном упругопластическом основании – древесине нагельного гнезда. Расчёт нагельных соединений основан на том, что действующее на соединение усилие не должно превышать расчётной несущей способности соединения Т.

О пределение несущей способности нагеля:

1.Смятие древесины в средних элементах (симметр.соед.):

Т_с = 0,5·c·d (50·c·d) кН (кг);

в крайних элементах: Т_а = 0,8·а·d (80·а·d) кН (кг);

(для несимметр.соед.):

Т_с = 0,35·c·d (35·c·d) кН (кг);

в крайних элементах: Т_а = 0,8·а·d (80·а·d) кН (кг);

2.Из условия изгиба гвоздя: Т_u = 2,5·d² + 0,01·a² ≤ 4·a² кН {или (250·d² + a²) ≤ (400·d ²) кг}.

Из условия изгиба нагеля: Т_u = 1,8·d² + 0,02·a² ≤ 2,5·a² кН {или (180·d² + 2·a²) ≤ (250·d ²) кг}.

При соединении под углом несущая способность: Т_u · √k_α ; Т_а (Т_с) · k_α.

Шайба нагельного типа: Т_u = 2,5d (250d) кН (кг);

Сквозные нагели: Т_с = 0,5·c·d (50·c·d) кН (кг); Глухие нагели: Т_с = 0,35·c·d (35·c·d) кН (кг);

Количество нагелей на половине стыка: n_наг = N / T_min ·n_ср.

П РИМЕР: Рассчитать нагельное соединение растянутого стыка. Стык выполнить с помощью накладок.

1.d_наг = 1/10 h; d_наг = 20 мм.

2.Т_с = 0,5·c·d = 0,5·15·2 = 15 (кН);

3. Т_а = 0,8·а·d = 0,8·7,5·2 = 12 (кН);

4. Т_u = 1,8·d² + 0,02·a² = 1,8·2² + 0,02·7,5² = 8,325 (кН) ≤ 2,5·a² = 10 кН.

5. n_наг = 80 / 8,325 · 2 = 4,8 наг. Принимаем 6 нагелей.

Соединения на гвоздях. Гвозди в соединения сдвигаемых элементах работают как нагели. Их обычно забивают в древесину без предварительного просверливания отверстий. Повышенная несущая способность гвоздей – если вставлять их в предварительно просверленные отверстия. Однако в этом случае гвоздь – тонкий нагель и расчёты их совпадают полностью. Заострённый конец гвоздя, проникая в древесину раздвигает её волокна в сторону, в результате чего происходит уплотнение древесины около гвоздя, что увеличивает опасность раскалывания древесины. Уменьшить опасность можно путём более редкой расстановкой гвоздей. Недостаток соединений на гвоздях – заметная ползучесть при длительных нагрузках.

(ГОСТ 4028-70). Торцевая поверхность конической головки строительных гвоздей – рифленая. Изготавливаются с плоской (П) и конической (К) головкой. Расстановка гвоздей: прямая и косая.

О бозначения:

• шляпка гвоздя;

+ острие гвоздя;

• нагель;

болт.

S₁ – расстояние вдоль волокон.

a ≥ 10 d_гв. S₁ = 15 d_гв; S₂ = 4 d_гв

a = 4 d_гв S₁ = 25 d_гв. S₃ = 4 d_гв (прямая); S₃ = 4 d_гв (косая).

ПРИМЕР расчёта: 1. Т_с = 0,5·c·d = 0,5·15·0,5 = 3,75 (кН); Т_а = 0,8·а·d = 0,8·7,5·0,5 = 3 (кН);

2. Т_u = 2,5·d² + 0,01·a² = 2,5·0,5² + 0,01·7,5² = 0,925 (кН) ≤ 4·a² = 1 кН.

3. n_гв = 80 / 0,925 ·2 = 43,2 гв. Принимаем 44 гвоздя.

№18. Соединение на гвоздях и шурупах, работающих на выдёргивание.

Сопротивление гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах (настилы, подшивка потолков и т. д.) или в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной работой их как нагелей.

Не допускается учитывать работу на выдергивание гвоздей, забитых в заранее просверленные отверстия, забитых в торец (вдоль волокон), а так же при динамических воздействиях на конструкцию.

Расчетную несущую способность на выдергивание одного гвоздя в МН (кгс), забитого в древесину поперек волокон, следует определять по формуле:

Т_в.г= R_в.гpdl₁,

гдеR_в.г - расчетноесопротивлениевыдергиваниюнаединицуповерхностисоприкасаниягвоздя с древесиной, которое следует принимать для воздушно-сухой древесины, равным 0,3 МПа (3 кгс/см²), а для сырой, высыхающей в конструкции, - 0,1 МПа (1 кгс/см²);

d – диаметр гвоздя, м (см);

l₁ – расчетная длина защемленной, сопротивляющейся выдергиванию части гвоздя, м (см), определяемая согласно.

Примечания: 1. В условиях повышенной влажности или температуры, а также при расчете на действие кратковременной или постоянной и длительной временной нагрузок расчетное сопротивление выдергиванию для воздушно-сухой древесины следует умножать на коэффициенты.

2. Придиаметре гвоздей более 5 мм в расчет вводят диаметр, равный 5 мм.

Длина защемленной части гвоздя должна быть не менее двух толщин пробиваемого деревянного элемента и не менее 10d.

Расстановку гвоздей, работающих на выдергивание, следует производить по правилам расстановки гвоздей, работающих на сдвиг.

Расчетную несущую способность на выдергивание одного шурупа или глухаря в МН (кгс), завинченного в древесину поперек волокон, следует определять по формуле:

Т_в.ш = R_в.шpdl₁,

гдеR_в.ш – расчетное сопротивление выдергиванию шурупа или глухаря на единицу поверхности соприкасания нарезной части шурупа с древесиной, которое следует принимать для воздушно-сухой древесины, равным 1 МПа (10 кгс/см²); расчетное сопротивление выдергиванию следует умножать в соответствующих случаях на коэффициенты;

d – наружный диаметр нарезной части шурупа, м (см);

l₁ – длинна нарезной части шурупа, сопротивляющаяся выдергиванию, м (см).

Расстояние между осями винтов должно быть не менее: S₁ = 10d; S₂ = S₃ = 5d (см. Рис.).

№19. Косой изгиб.

В случае косого изгиба действующее усилие раскладывают по направлению главных осей сечения, затем находят изгибающие моменты, действующие в этих плоскостях.

Нормальные напряжения: , где Mx и Мy – изгибающие моменты, например, при равномерно распределенной нагрузке от q_x и q_y.

: ; :

: ; :

Полный прогиб: .

Если b=h – косого изгиба нет.

№20. Соединения на металлических накладках и прокладках.

Гвоздевые плиты представляют собой листовую сталь толщиной 1-2 мм с односторонней выштамповкой в форме гвоздей или когтей, которые впрессовываются в поверхность древесины (рис. 19). Они применяются в качестве узловых фасонок и стыковых накладок. Выштамповки гвоздей идут обычно в одном - главном направлении плиты, в котором, как правило, возникают наибольшие усилия. Штампованную плоскость гвоздевой плиты удерживает группа гвоздей. Эти гвозди противодействуют отрыву от древесины как при впрессовывании плит, так и при усушке и разбухании. И, наконец, они передают усилия при скреплении деревянных элементов. При использовании соединений с помощью гвоздевых плит деревянные элементы одинаковой толщины укладываются вплотную, скрепляются друг с другом, а затем на них с обеих сторон напрессовываются гвоздевые плиты. Поэтому здесь возможны только односрезные соединения.

Определенная экономия древесины но сравнению с обычными гвоздевыми соединениями достигается благодаря тому, что узлы деревянных элементов не требуют покрытия, а соединения или стыки - накладок, и поэтому несущая способность площади контакта оказывается большей, чем у обычных гвоздевых соединений.

Гвоздевые плиты должны запрессовываться на специализированных предприятиях особыми прессами. Забивка молотком не допускается. Обычный пресс за один раз может закрепить только одну пару плит, но на прессах с большим удельным давлением за одну операцию можно запрессовать несколько узлов. Благодаря механизированному изготовлению гвоздевые плиты особенно подходят для деревянных элементов, выпускаемых большими сериями. Затрата рабочей силы при этом способе крепления особенно мала. С помощью одной установки можно добиться производительности более 100 стропильных ферм обычных размеров за день.

Предельная допустимая нагрузка соединений с помощью гвоздевых плит определяется специальными «Строительными допусками». Наиболее употребительные типы гвоздевых плит рассчитаны на напряжение до 1,2 Н/мм² прикрепляемой площади. Площадь плиты. принимаемая при расчетах, ограничивается усилиями, допускаемыми для сечения стального листа брутто.

19 а - Гвоздевая плита системы «Туинаплэйт». Когти у круглых отверстий используются для передачи усилий, гвозди у продолговатых отверстий - для анкеровки гвоздевой плиты.

19 b - Гвоздевая плита системы «Ганг-нейл». Направление продольных щелей указывает на главное направление усилий в плите.

21 a - Гвоздевая плита системы «Мениг». Заостренные с двух сторон проволочные штыри запрессованы в пластинку из синтетического материала. В ютовом соединении несущими оказываются только стальные штыри, поэтому передача усилия возможна только по шву контакта

21 b - Соединение брусьев с помощью плит «Мениг».

25 а - Опорный шарнир двух- или трехшарнирной арки из клееных досок.

№21. Определение собственного веса конструкций

Предварительное определение нагрузки от собственного веса проектируемой несущей конструкции g_свв зависимости от ее типа, пролета l и величины полезной нормативной нагрузки g^н + P^н_вр (нормативный вес вышележащих к-ций + снеговая) производится по формуле:

g_св = (g^н + P^н_вр)/[1000/(K_свl) - 1], кН/м²

K_св -коэфф. собственного веса, принимается по таблице из пособия к СНиП II-25-80.

Для получения расчетного значения g_св умножается на

-коэффициент надежности по нагрузке для веса деревянных конструкций

(может приниматься =0,9 в случаях, когда уменьшение веса конструкции может ухудшить условия работы конструкции, например в расчете на устойчивость положения против опрокидывания).

№22. Соединения на стальных растянутых связях.

К растянутым связям относятся гвозди, винты (шурупы и глухари), работающие на выдергивание, скобы, хомуты, стяжные болты и тяжи.

Гвозди сопротивляются выдергиванию только усилиями поверхности трения между ними и древесиной гнезда. При статическом приложении нагрузки расчетную несущую способность на выдергивание одного гвоздя, забитого поперек волокон определяют: T_выд=R_выдπd_гвl_защ(обозначения смотри в СНиП).

П ри определении l_защ не следует учитывать заостренную часть гвоздя длиной 1,5d, кроме того, из длины гвоздя следует вычитать по 2мм на каждый шов между соединяемыми элементами. При свободном выходе гвоздя из пакета расчетную толщину последнего элемента следует уменьшать на 1,5d (рис11)

Р асстановка гвоздей:

S₁=15d (при а=10d_гв, а-толщина пробиваемого элемента); S₁=25d (приа=4d_гв);S₂=4d_гв;S₃=4d_гв

Шурупы (винты, завинчиваемые отверткой) и глухари (винты диаметром 12-20 см, завинчиваемые ключом) удерживаются в древесине не только силами трения, но и упором винтовой нарезки в прорезаемые ею в древесине винтовые желобки. Расстановку шурупов и глухарей и размеры просверленных гнезд должны обеспечивать плотный обжим стержня глухаря древесиной без ее раскалывания. Расстояния между осями винтов в продольном направлении д.б. не менее S₁=10d_гв, а поперек волокон S₂=S₃=5d_гв. Несущую способность на выдергивание шурупа или глухаря определяют: T_выд=R_выдπd_винтl_защ

С кобы из круглой (или квадратной) стали толщиной 10-18мм применяют в качестве вспомогательных или фиксирующих связей в сооружениях из круглого леса или брусьев, в мостовых опорах, лесах, бревенчатых фермах и т.п. в дощатых ДК скобы не применяют, т.к. они раскалывают доски. Скобы, к.п., забивают концами (шипами) в цельную древесину без сверления гнезд. Несущая способность одной скобы, забитой без сверления, даже при соблюдении увеличенных норм расстановки неопределенна.

Хомуты, так же как и скобы, относятся к растянутым связям. Отличительной особенностью хомутов является охватывающее их положение по отношению к соединяемым деревянным элементам.

Рабочие болты и тяжи, т.е. растянутые металл.элементы, применяют в качестве анкеров, подвесок, затяжек арочных и сводчатых конструкций и т.п. при определении несущей способности растянутых стальных черных болтов, ослабленных нарезкой, учитывают уменьшенную площадь Fнт и местную концентрацию напряжений Ϭp, поэтому принимают пониженные расчетные сопротивления.

С тяжные болты, имеющие преимущественно монтажное значение и не рассчитываемые на восприятие определенного усилия, применяют почти во всех видах соединений, в т.ч. в нагельных соединениях и в врубках для обеспечения плотного прилегания сплачиваемых досок, брусьев или бревен. Сечение стяжных болтов определяют по монтажным соображениям; оно д.б. тем больше, чем толще элементы соединяемого узла.

№23. Арки из сегментных элементов со сплошной стенкой и сквозные арки.

Арки также как и рамные относятся к распорным конструкциям, т. е. для них характерно наличие горизонтальной составляющей опорной реакции (распора).

Арки используются в качестве основных несущих конструкций зданий различного назначения. Их применяют в покрытиях промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий пролетом от 12 до 70 м. В зарубежном строительстве с успехом применяют арки пролетом до 100 м и более.

По статической схеме арки разделяют на трехшарнирные и двухшарнирные без ключевого шарнира:

Рисунок 1 – Трехшарнирная и двухшарнирная арка

По схеме опирания их делят на арки с затяжками, воспринимающими распор и на арки без затяжек, распор которых передается на опоры.

Рисунок 2 - Арка без затяжки и с затяжкой

Затяжки изготовливают в большинстве случаев из арматуры или профильной стали. Возможно применение деревянных клееных затяжек, в условиях химически агрессивных сред, где металл будет корродировать.

1.По форме оси арки делят на:

- треугольные из прямых полуарок;

- пятиугольные; Рисунок 4

Рисунок 3

- сегментные, оси полуарок располагаются на общей окружности;

- стрельчатые, состоящие из полуарок, оси которых располагаются на двух окружностях, смыкающихся в ключе под углом.

Рисунок 4

2.По конструкции арки делятся на:

1) цельные (только треугольной формы);

2) арки из ферм;

Рисунок 5 – Арка из фермы (l=30…60 м, f=l/3…l/2)

3) арки из балок на пластинчатых нагелях (Деревягина);

4) кружальные арки, состоящие из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями;

5) арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях;

6) клееные арки (дощатоклееные и клеефанерные)

Р исунок 6 – Кружальная арка

Рисунок 7 – Арка с перекрестной дощатой стенкой (l=20…40 м, f≥l/6)

Из перечисленных видов арок наиболее широкое применение получили клееные арки заводского изготовления. Распоры и несущая способность таких арок могут отвечать требованиям сооружения покрытий самого различного назначения, в том числе уникальных по своим размерам.

Арки остальных видов являются арками построечного изготовления и сейчас почти не применяются. Дощатоклееные деревянные арки представляют собой пакет склеенных по пласте гнутых досок.

По форме оси дощатоклееные арки могут иметь любой из перечисленных выше видов, т.е. они могут быть треугольными (без затяжек – при высоте 1/2 l и с затяжками – при высоте 1/6 … 1/8 l в покрытиях до 24 м), пятиугольными с гнутыми участками в местах переломов осей, пологими сегментными двух- или трехшарнирными со стрелой подъема не менее 1/6 l (в редких случаях 1/7…1/8 l) и высокими трехшарнирными стрельчатыми из элементов кругового очертания со стрелой подъема 1/3…2/3 l. Последние два вида клееных арок (сегментные и стрельчатые) рекомендуются в качестве основных.

Поперечное сечение клееных арок рекомендуется принимать прямоугольным и постоянным по всей длине. Высота поперечного сечения назначается от 1/30…1/50 пролета. Толщина слоев для изготовления арок при радиусе кривизны до 15 м принимается не более 4 см.

Клееные арки имеют перспективы применения в легких покрытиях. Они, как правило, имеют треугольную форму и состоят из коробчатых клеефанерных полуарок. Такие арки имеют малую массу и позволяют получать существенную экономию древесины. Однако, они требуют расхода водостойкой фанеры, являются более трудоемкими при изготовлении, чем дощатоклееные и имеют меньший предел огнестойкости.

Самым распространенным и перспективным видом арок являются дощатоклееные арки.

Расчет арок

Расчет арок производится по правилам строительной механики, причем распор пологих двухшарнирных арок при стреле подъема не более 1/4 пролета разрешается определять в предположении наличия шарнира в ключе.

Расчет арок после сбора нагрузок выполняется в следующем порядке:

1) геометрический расчет арки;

2) статический расчет;

3) подбор сечений и проверка напряжений;

4) расчет узлов арки.

Нагрузки, действующие на арку, могут быть распределенными и сосредоточенными. Постоянную равномерную нагрузку g от массы покрытия и самой арки определяют с учетом шага арок. Она обычно условно считается в запас прочности, равномерно распределенной по длине пролета, для чего ее фактическое значение умножают на отношение длины арки к ее пролету S/l.

Массой арки можно задаться предварительно с использованием коэффициентов собственной массы k_св=2…4, и определить его в зависимости от массы покрытия g_n, снега p и других нагрузок из выражения

Снеговую нагрузку р определяют по нормам нагрузок и воздействий, условно равномерно распределенную по длине пролета покрытия.

При расчете сегментных арок при f/l≥1/8 нужно учитывать также распределение снеговой нагрузки по треугольным эпюрам при значении коэффициента перехода в ключе 0, близ опор – от 1.6 до 2.2 с одной стороны и от 0.8 до 1.1 – с другой.

Стрельчатые арки при определении снеговых нагрузок могут условно считаться треугольными.

Ветровую нагрузку q определяют по нормам нагрузок и воздействий с учетом шага арок и считают приложенной нормально к поверхности покрытия. При этом для упрощения расчета криволинейные эпюры этой нагрузки можно заменять прямолинейными нормальными к хордам полуарок.

При стрельчатых арках они условно могут считаться треугольными, и нагрузка распределится нормально к хордам полуарок.

Сосредоточенные, временные нагрузки Р включают в себя массу подвесного оборудования и временных нагрузок на нем.

Геометрический расчет арки заключается в определении всех размеров, углов и их тригонометрических функций полуарки, необходимых для дальнейших расчетов. Исходными данными при этом являются пролет l, высота f, а в стрельчатых арках также радиус полуарки r или ее высота f.

По этим данным в треугольных арках определяют длину S/2 и угол наклона полуарки α. В сегментных арках определяют радиус

,

центральный угол φ из условия и длину дуги полуарки и находят уравнение дуги в координатах с центром в левой опоре

Рисунок 8 – Геометрическая и расчетная схема арки

В стрельчатых арках определяют угол наклона α и длину l хорды, центральный угол φ и длину S/2 полуарки, координаты центра a и b, угол наклона опорного радиуса φ₀ и уравнение дуги левой полуарки . Затем половину пролета арки делят на четное число, но не менее шести равных частей и в этих сечениях определяют координаты х и у, углы наклона касательных α и их тригонометрические функции.

Статический расчет

Опорные реакции трехшарнирной арки состоят из вертикальных и горизонтальных составляющих. Вертикальные реакции R_a и R_b определяют как в однопролетной свободно опертой балке из условия равенства нулю моментов в опорных шарнирах. Горизонтальные реакции (распор) H_a и H_b определяют из условия равенства нулю моментов в коньковом шарнире.

Определение реакций и усилий удобно производить в сечениях только одной левой полуарки в следующем порядке:

сначала усилия от единичной нагрузки справа и слева, затем от левостороннего, правостороннего снега, ветра слева, ветра справа и массы оборудования.

Изгибающие моменты следует определять во всех сечениях и иллюстрировать эпюрами.

Продольные и поперечные силы можно определять только в сечениях у шарниров, где они достигают максимальных величин и необходимы для расчетов узлов. Необходимо также определять продольную силу в месте действия максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок.

Усилия от двустороннего снега и собственной массы определяют путем суммирования усилий от односторонних нагрузок.

Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют максимальные расчетные усилия при основных наиболее не выгодных сочетаниях нагрузок.

В число таких сечений должны входить:

1) собственная масса и снег;

2) собственная масса, снег и масса оборудования;

3) все действующие нагрузки, включая ветровую с коэффициентом 0.9, вводимого в усилия от временных нагрузок.

Для клееных арок «Пособие» к СНиП II-25-80 расчет на прочность рекомендует выполнять при следующих сочетаниях нагрузок.

а) в пологих арках (f<1/3l)

– расчетная постоянная и временная (снеговая) нагрузка на всем пролете и временная нагрузка от подвесного оборудования;

- расчетная постоянная нагрузка на всем пролете, односторонняя временная (снеговая) нагрузка на половине пролета и временная нагрузка от подвесного оборудования;

- расчетная постоянная нагрузка на всем пролете, односторонняя временная (снеговая) нагрузка, распределенная по треугольнику на l/2, и временная нагрузка от подвесного оборудования;

б) стрельчатых арках (f≥1/3l)

- расчетная постоянная и временная (снеговая) нагрузки на всем пролете и временная нагрузка от подвесного оборудования;

- расчетная постоянная нагрузка на всем пролете, временная (снеговая) на S/2 или части пролета в соответствии со СНиП «Нагрузки и воздействия» и временная нагрузка от подвесного оборудования;

- ветровая нагрузка с постоянной и остальными временными (с учетом коэффициента сочетания 0.9).

Максимальные изгибающие моменты возникают обычно в сечениях близ четверти пролета арки при действии односторонних временных нагрузок. В треугольных арках моменты от вертикальных нагрузок уменьшаются за счет обратных моментов М от эксцентриситета е продольных сил N

Рисунок 9 – Силовые воздействия в опорном узле арки

Наибольшие продольные силы возникают в сечениях близ опор, а наибольшие поперечные силы – в сечениях близ шарниров.

Усилия в подвесках затяжек возникают от подвешенных к ним грузов и от собственной массы затяжек.

Подбор сечений и проверка напряжений производятся по максимальным значениям расчетных усилий. При этом ветровые нагрузки учитываются только в тех случаях, если ветер более чем на 20 % увеличивает расчетные усилия.

Арки работают и рассчитываются на сжатие с изгибом по прочности и устойчивости в плоскости и из плоскости арки.

Подбор сечений производится методом попыток по величине изгибающего момента при условно пониженном, например, до 0.8 R_u расчетном сопротивлении древесины изгибу.

При расчете арок выполняются следующие проверки:

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям:

2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования (из плоскости арки):

3. Проверка устойчивости в плоскости арки выполняется по формуле:

где φ=f(λ) – коэффициент продольного изгиба, .

Расчетную длину элемента l₀ следует принимать по СНиП II-25-80 в зависимости от расчетной схемы и схемы загружения арки.

При расчете арки на прочность и устойчивость плоской формы деформирования N и M_g следует принимать в сечении с максимальным моментом (M_max), а расчет на устойчивость в плоскости кривизны и определение коэффициента ξ к моменту M_g нужно определять, подставляя значения сжимающей силы N₀ в ключевом сечении арки, т.к. в этом сечении сила имеет наибольшее значение.

Затяжки и подвески арок работают и рассчитываются на растяжение.

№ 24. Гнутоклеёные рамы, конструирование, применение, расчёт.

Область применения таких рам первоначально ограничивалась складскими зданиями. В дальнейшем рамы стали широко применяться для зданий спортивно-зрелищного назначения.

Применяемое для рам очертание отличается от очертания арок и соответственно от кривой давления. Это приводит к возникновению в жёстких карнизных узлах больших изгибающих моментов, однако такое очертание позволяет создать больший технологический объём внутри здания. Совпадение максимальных моментов и продольных сил с местом наибольшей анизотропии механических свойств применяемых материалов требует предельной тщательности расчёта и конструирования карнизных узлов рам.

Дощато-клееные гнутые рамы выполняют трехшарнирными, что облегчает изготовление, транспортирование и монтаж, а также увеличивает надёжность работы конструкций. Криволинейность карнизных узлов достигается выгибом слоев досок по окружности при изготовлении. Радиус кривизны составляет 2-4 м. Отношение радиуса кривизны к толщине слоя должно быть не меньше 150, поэтому толщина досок – не более 16-25 мм. Сечение рамы прямоугольное, переменное по высоте. Рама работает на сжатие и поперечный изгиб.

Переменная высота сечения достигается уменьшением числа досок в пакете с внутренней стороны рамы.

В связи с переменностью сечения нормальные напряжения проверяют в различных местах рамы по длине. Нормальные напряжения находят по формуле сжатоизгибаемого стержня:

При проверке напряжений по внутренней кромке расчётный момент сопротивления следует умножить на коэффициент:

По наружной кромке:

где N, М – нормальная сила и изгибающий момент в рассматриваемом сечении;

F_iбр и W_iнт – площадь и момент сопротивления рамы в рассматриваемом сечении;

 - гибкость рамы, постоянная для всех сечений рамы;

№25.Рамы из прямолинейных элементов, конструирование, применение, расчет.

В настоящем разделе рассматриваются распорные клееные рамы.
Область применения таких рам первоначально ограничивалась складскими зданиями. По своему очертанию клееные распорные рамы бывают криволинейного и ломаного очертания и соответственно подразделяются на две
группы: рамы с криволинейными участками и рамы из прямолинейных элементов. По материалу исполнения эти рамы могут быть: дощатоклееными,
клеефанерными и с применением пластмасс.

Р амы из прямолинейных элементов могут быть выполнены:

-С консолями и ригелем, опирающимся на стойку и подкосы
(рис.5.28.а);

-С жесткими карнизными узлами, образованными с помощью растянутых металлических связей и коротких подкосов (рис.5.28.б);

-С соединением ригеля и стойки в карнизном узле с помощью механических связей (нагелей, шпонок и др.), расположенных по окружности
(рис. 5.28.в);

-С соединением ригеля и стойки металлическими пластинами с арматурными стержнями, вклеенными под углом к волокнам (рис.5.28.г);

-С соединением ригеля и стойки в карнизном узле на зубчатый
шпиль и через пятиугольную вставку (рис.5.28.д, е);

-С соединением ригеля и стойки в карнизном узле с помощью накладок и прокладок из бакелизированной фанеры на клею (рис.5.28.ж, з).Общим для всех типов клееных рам является то, что из-за неравномерного распределения напряжений по длине поперечные сечения рам обычно выполняются переменными. При этом переменной делают высоту поперечного сечения, оставляя ширину сечения постоянной. Гнутоклееные рамы могут быть выполнены сплавными со ступенчатым изменением сечения (рис.5.29.а, б).

Расчет рам из прямолинейных элементов с соединением ригеля
истойкиназубчатый шип под углом.

Р асчет ведут по биссектрисному сечению, рассматривая раму как
сжато-изгибаемыйэлемент, при этом, учитывая криволинейность эпюры нормальных напряжений в этом сечениирис. 5.35, расчет ведут по следующим формулам:

№ 26. Клеёные рамы с V-образными опорами, конструирование, применение, расчёт.

Область применения таких рам первоначально ограничивалась складскими зданиями. В дальнейшем рамы стали широко применяться для зданий спортивно-зрелищного назначения.

Клеёные рамы выполняют трехшарнирными, что облегчает изготовление, транспортирование и монтаж, а также увеличивает надёжность работы конструкций.

Состоят из стоек и подкосов постоянного поперечного сечения, устанавливаемых под различными углами к основанию и к оси ригеля с переменной высотой поперечного сечения. Основной недостаток этих рам – уменьшение технологического пространства внутри здания за счёт появления в нём подкосов.

Сечение рамы прямоугольное, переменное по высоте. Рама работает на сжатие и поперечный изгиб. Переменная высота сечения достигается уменьшением числа досок в пакете с внутренней стороны рамы.

В связи с переменностью сечения нормальные напряжения проверяют в различных местах рамы по длине.

№27.Двухшарнирные рамы, конструирование, применение, расчет.

Деревянные арки применяются в покрытиях производственных промышленных, сельскохозяйственных и общественных зданий, имеющих пролеты 12 -т- 60 м. В практике за рубежом имеются отдельные примеры применения арок с пролетом 100 м.

Рамы состоят из горизонтальных или наклонных элементов - ригелей и вертикальных - стоек.

Благодаря совместной работе этих элементов значительно снижается изгибающий момент в ригеле, что позволяет увеличить пролет конструкции до 18 4 24 м.

Но если сравнивать с арками, то рамы требуют большего расхода древесины на изготовление, поскольку форма их осей менее соответствует закономерностям действующих в них распределенных и особенно сосредоточенных нагрузок.

При ломаном очертании арок в карнизном узле (жестком) при на-гружении как левой, так и правой половины рамы возникают моменты одного знака. В результате при загружении рамы по всему пролету угловые моменты сильно увеличиваются, что ограничивает длину пролетов.

Деревянные рамы можно разделить по ряду признаков:

• по статическим схемам:

- статически определимые (трехшарнирные);

- статически неопределимые (двухшарнирные).

Двухшарнирныеклеедеревянные рамы состоят из трех конструктивных элементов(рис 7.3.) - двух вертикальных стоек и горизонтального ригеля.

Достоинство: относительная простота изготовления и транспортирования прямых стоек и балочных конструкций ригелей.

Недостатки: большая трудоемкость сборки и зависимость усилий в элементах от возможных осадок опор.