- •1. Древесина как материал инженерных сооружений
- •Группы деревянных конструкций по условиям эксплуатации
- •1.1. Свойства древесины
- •Объемный вес древесины
- •1.2. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания
- •1.3. Достоинства и недостатки древесины как строительного материала
- •2. Расчетные характеристики и расчет элементов деревянных конструкций
- •Расчетные сопротивления сосны и ели
- •2.1. Центрально-растянутые элементы
- •2.2. Центрально-сжатые элементы
- •Значения коэффициента
- •Предельные гибкости элементов конструкций
- •Расчетная площадь сжатых элементов при различных симметричных ослаблениях поперечного сечения
- •2.3. Изгибаемые элементы
- •Предельные прогибы элементов строительных конструкций
- •2.4. Косой изгиб
- •2.5. Сжато-изгибаемые элементы
- •2.6. Растянуто-изгибаемые элементы
- •2.7. Сжатие и смятие древесины поперек волокон
- •2.8. Скалывание древесины
- •2.9. Краткие рекомендации по компоновке сечений деревянных элементов
- •3. Соединения элементов деревянных конструкций
- •3.1. Контактные соединения деревянных элементов
- •3.2 Соединения на механических связях
- •Расчетная несущая способность на один срез
- •Минимальные расстояния между нагелями
- •Значения коэффициента kн
- •Значения коэффициента угла смятия
- •4. Простейшие деревянные конструкции
- •4.1. Настилы
- •4.2. Стропильные ноги
- •4.3 Прогоны
- •Моменты и прогибы консольно-балочных прогибов
- •4.4 Плоские сквозные деревянные конструкции
- •5. Расчет и проектирование фундаментов
- •5.1 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований и фундаментов
- •5.2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
- •5.3. Вариантность решения
- •5.4. Пучинистые свойства грунтов
- •Значение Pf, создаваемое 1 см промерзающего слоя грунта в мПа (кгс/см2)
- •Значение расчетной удельной касательной силы морозного пучения (Tfh) в зависимости от вида и состояния грунта , степени влажности (Sr) и глубины промерзания (df)
- •5.5. Конструкции фундаментов
- •5.6. Общие принципы выбора фундаментов
- •5.7. Влияние конструктивных особенностей дома на выбор фундамента
- •5.8. Мелкозаглубленные фундаменты
- •5.9 Эффективные типы фундаментов для легких зданий на пучинистых грунтах
- •5.10. Проектирование подсыпок для легких зданий на пучинистых грунтах
- •(По данным в. И. Федорова)
- •6. Прочностной расчет деревянных конструкций в apm Structure3d (расчет конструктивных элементов по сто 3654501-002-2006)
- •6.1. Создание геометрической модели конструкции
- •6.2. Построение произвольной пользовательской модели
- •Отрисовка и редактирования стержней
- •6.3. Задание параметров материала
- •6.4 Задание нагрузки
- •Комбинация загружений...
- •6.5. Результаты расчета
- •6.6. Расчет и проектирование элементов и узлов в системе apm Wood (распиловка и мзп)
- •6.7. Автоматизированный расчет мзп и его особенности
- •6.8. Ручная установка пластин и проверочный расчет мзп
- •6.9 . Расчет оснований и фундаментов в apm Structure3d
- •6.10. Расчет основания под ленточный фундамент
- •6.11. Расчет основания под сплошной фундамент
1.3. Достоинства и недостатки древесины как строительного материала
Древесина, как и другие строительные материалы, имеет свои достоинства и недостатки. Задача инженеров состоит в том, чтобы максимально использовать положительные качества древесины, уменьшить влияние ее отрицательных свойств, обеспечить экономически эффективное применение деревянных конструкций в конкретных условиях строительства и эксплуатации.
К достоинствам древесины относятся:
наличие широкой, постоянно возобновляемой сырьевой базы;
относительно невысокая плотность;
высокая удельная прочность - отношение предела прочности при растяжении вдоль волокон к плотности: 100/500 = 0,2 (примерно, как у стали);
стойкость к солевой агрессии и воздействию других химически агрессивных сред;
биологическая совместимость с человеком и животными (в зданиях из древесины наилучший микроклимат);
высокие эстетические и акустические свойства (лучшие концертные залы страны облицованы древесиной);
малый коэффициент теплопроводности поперек волокон (стена из бруса толщиной 200 мм эквивалентна по теплопроводности кирпичной стене толщиной 640 мм);
малый коэффициент линейного расширения вдоль волокон (в деревянных зданиях нет необходимости устраивать температурные швы);
меньшая трудоемкость механической обработки и возможность создания гнутоклееных конструкций;
достаточно высокая химическая стойкость.
Ее недостатками являются:
анизотропия строения;
подверженность загниванию и поражению жуками-древоточцами;
сгораемость (в условиях пожара);
изменение физико-механических характеристик под воздействием влаги и температуры;
усушка, разбухание, коробление и растрескивание под влиянием атмосферных воздействий;
наличие пороков (сучков, косослоя и др.), существенно снижающих качество изделий и конструкций;
ограниченность сортамента лесоматериалов.
Многие природные недостатки древесины можно устранить или существенно ограничить их влияние на качество деревянных конструкций. Так, применение КДК снимает проблему ограниченного сортамента лесоматериалов, а использование листовых материалов на основе древесины (ОСП, фанеры, ДВП, ДСтП, ЛВЛ и др.) снижает негативное влияние анизотропии ее строения. Конструктивные и химические меры защиты позволяют уменьшить опасность загнивания и возгорания деревянных конструкций.
2. Расчетные характеристики и расчет элементов деревянных конструкций
Деревянные конструкции, как и другие виды строительных конструкций, рассчитываются по методу предельных состояний. Предельным называется состояние, при котором дальнейшая эксплуатация конструкций становится невозможной в результате:
потери несущей способности (прочности, устойчивости) - первое предельное состояние;
возникновения недопустимых деформаций (прогибов, перемещений) - второе предельное состояние.
Основное положение расчета строительных конструкций по методу предельных состояний можно сформулировать так: внутренние напряжения, а также деформации и перемещения от учитываемых нагрузок и воздействий не должны превышать предельных значений прочностных показателей строительных материалов, устанавливаемых нормами проектирования. Для деревянных конструкций это СНиП II-25-80* «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».
Расчет конструкций по первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, а по второму - на нормативные нагрузки. Нормативные значения нагрузок приводятся в СНиП 2.01.07-85* (ред. 2003 г.) «Нагрузки и воздействия». Расчетные значения нагрузок получают путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке (f, коэффициенты надежности по ответственности зданий и сооружений, а в необходимых случаях - на коэффициенты динамичности.
Конструкции следует рассчитывать на наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок (от собственного веса, снеговой, ветровой, технологической и т. д.). Вероятность одновременного воздействия нагрузок на конструкции учитывается коэффициентами сочетаний (пп. 1.10...1.13 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
Расчетные сопротивления сосны и ели представлены в табл. 2.3.
Таблица 2.3