В.Н. Ардеев Расчет элементов деревянных конструкций

30

5.3. Указания по подбору сечений

Для подбора сечений растянутых элементов используют формулу (5.1), написанную относительно требуемой площади сечения, учитывая, что N и Rp известны. При этом площадь поперечного сечения с учетом ослабления Aтр = N/(Rpm0). По требуемой площади подбирают сечение, увязывая размеры с сортаментом пиломатериалов, и делают окончательную проверку по формуле (5.1).

Подбор сечений растянуто-изгибаемых элементов можно производить методом попыток, поскольку непосредственно использовать для этого формулу (5.2) невозможно.

При расчете центрально и внецентренно-растянутых элементов предварительные размеры поперечного сечения (минимальные) назначают исходя из предельной гибкости. Гибкость элементов ограничивается предельной гибкостью λпр. с тем, чтобы они не получились недопустимо неустойчивыми и недостаточно надежными λ ≤ λпр.

5.4. Задание Подобрать сечение центрально и внецентренно-растянутых эле-

ментов. Исходные данные взять из табл. 5.1, 5.2, 2.2 и рис. 5.3.

5.4. Пример расчета

Исходные данные. Рассчитать стойку ригельно-подкосной рамы при действии на нее ветровой нагрузки и растягивающего усилия. Материал – брус из древесины лиственницы второго сорта. Стойка имеет ослабление в виде отверстия d = 0,018 м под крепежный болт стенового ограждения. Стержень имеет длину l = 4,75 м. Он растягивается продольной силой N = 120 кН = 0,12 МН и изгибается одновременно изгибающим моментом М = 7,3 кН м = 0,0073 МН м от расчетных нагрузок, действующих в направлении большего размера сечения. Предельная гибкость элемента λпр = 120. Условия эксплуатации конструкции: класс ответственности здания III; температурно-влажностный режим здания Б2; установившаяся температура воздуха +35оС; отношение постоянных и длительных нагрузок к полной <0,8.

Расчет.

1. Из условия предельной гибкости определяем минимальную вы-

соту сечения элемента hmin = l0 / (0,289 λпр) = 4,75/(0,289 120)=0,137 м.

31

2.Задаемся размерами сечения элемента (согласно сортамента)

0,15х0,125 м. Расчетное табличное значение сопротивления растяжению древесины сосны 1-го сорта Rр T= 7 МПа, Rи T= 14 МПа.

3.Определяем значение расчетного сопротивления растяжению с учетом коэффициентов условий работы, породы и коэффициента на-

дежности по ответственности:

Rр=RрТmtmвmДmnmм /γn =7·1,0·1,0·1,0·1,2·1,2 / 0,9=11,2 МПа. 4. Определяем геометрические характеристики:

Aрасч=Aнт =h(b-d)=0,15(0,125-0,018) = 0,01605 м2; Iнт= (b-d)h3/12= =(0,125-0,018)0,153/12=3009,4·10-8м4; Wнт=Iнт/(h/2)=3009,4·10-8·2/0,15=401,25·10-6м3.

5. Делаем проверку по прочности по формуле (5.2)

N/Aнт + (M/Wнт)(Rр./Rи) = 0,12/0,01605 + (0,0068/401,25·10-6)(7/14) = =8,54 МПа ≤ Rр.m0 =11,2 0,8 = 8,96 МПа.

d		c
		d
x	h	x
y		b y y

d
d		c
d
			d
h	x	h	x	h
b y y		b y y		b y

x

x

x

x

Рис. 5.3. Схемы ослаблений сечений

32

Исходные данные к подбору сечения центрально-растянутых элементов

Таблица 5.1

заданияНомер	усилиеРасчетное NкН,растяжения	Геометрическая lм,элементадлина	кратковременВиднагрузиной	Лесоматериал	илиd мм,а	номер схемы		см,с	Предельная гибкость
					Параметры
					ослабления
					(см. рис. 5.1)
1	2	4	5	6	7	8		9	10
1	350	4,5	Гололедная	Брус	-	-		-	200
2	450	5,0	-	Брус	20	3		20	200
3	385	5,5	Монтажная	Бревно	-	-		-	150
4	550	6,0	-	Бревно	18	4		-	150
5	480	6,5	-	Брус	24	2		-	120
6	300	6,0	-	Брус	18	4		20	150
7	285	5,5	Ветровая	Бревно	18	1		20	200
8	360	5,0	-	Бревно	-	-		-	120
9	600	4,5	Сейсмическая	Брус	18	2		-	150
10	500	4,0	-	Бревно	24	2		-	200
11	650	3,5	Монтажная	Брус	12	1		20	200
12	250	4,0	-	Брус	-	-		-	120
13	280	3,5	Гололедная	Бревно	-	-		-	150
14	425	3,0	-	Брус	18	1		20	200
15	255	3,5	Ветровая	Брус	24	4		-	120
16	700	4,0	-	Брус	24	2			150
17	385	4,5	Монтажная	Брус	18	1		20	150
18	400	5,0	-	Бревно	12	2		-	200
19	605	5,5	Сейсмическая	Брус	-	-		-	150
20	380	6,0	Ветровая	Брус	12	1		20	120
21	750	6,5	Монтажная	Брус	24	4		-	200
22	200	6,0	-	Брус	18	3		20	120
23	725	5,5	-	Брус	-	-		-	120
24	380	5,0	-	Брус	18	2		-	150
25	360	4,5	-	Брус	18	3		20	120

33

Исходные данные к подбору сечения внецентренно-растянутых элементов

Таблица 5.2

заданияНомер	усилиеРасчетное NкН,растяжения	-изгиРасчетный Ммоментбающий, м/кН	Геометрическая lм,элементадлина	кратковременВиднагрузкиной	Лесоматериал	илиd мм,δ	номер схемы	см,с	Предельная гибкость
						Параметры
						ослабления
						(см. рис. 5.3)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	15,0	10,0	6,0	-	Брус	-	-	-	200
2	45,0	6,0	5,0	-	Брус	20	3	20	200
3	20,0	8,5	5,5	Монтажная	Брус	-	-	-	150
4	15,0	7,5	6,0	-	Брус	18	4	-	150
5	25,0	6,0	6,5	-	Брус	24	2	-	120
6	30,0	7,0	6,0	-	Брус	18	4	20	150
7	22,5	8,0	5,5	Ветровая	Брус	18	1	20	200
8	30,0	12,0	5,0	-	Брус	-	-	-	120
9	35,0	6,5	4,5	Сейсмическая	Брус	18	2	-	150
10	30,0	7,5	4,0	-	Брус	24	2	-	200
11	65,0	4,0	3,5	Монтажная	Брус	12	1	20	200
12	10,0	5,0	4,0	-	Брус	-	-	-	120
13	12,0	7,3	3,5	Гололедная	Брус	-	-	-	150
14	42,5	5,0	3,0	-	Брус	18	1	20	200
15	60,0	6,0	3,5	Ветровая	Брус	24	5	0	120
16	25,0	8,0	4,0	-	Брус	24	2		150
17	32,0	6,0	4,5	Монтажная	Брус	18	5	0	150
18	17,5	9,0	5,0	-	Брус	12	2	-	200
19	27,5	8,5	5,5	Сейсмическая	Брус	-	-	-	150
20	38,0	7,0	6,0	Ветровая	Брус	12	5	20	120
21	32,0	12,5	6,5	Монтажная	Брус	24	4	-	200
22	20,0	10,0	6,0	-	Брус	18	3	20	120
23	34,0	9,5	5,5	-	Брус	-	-	-	120
24	30,0	5,5	5,0	-	Брус	18	5	0	150
25	36,0	12,5	4,5	-	Брус	18	3	20	120

34

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

СОРТАМЕНТЫ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Таблица 1

Размеры сечений обрезных пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454-80Е

Толщи-						Ширина, мм
на, мм		рекомендуемая						допускаемая
16	75		100	125		150	—	—	—	—	—
19	75		100	125		150	175	—	—	—	—
22	75		100	125		150	175	200	225	—	—
25	75		100	125		150	175	200	225	250	275
32	75		100	125		150	175	200	225	250	275
40	75		100	125		150	175	200	225	250	275
44	75		100	125		150	175	200	225	250	275
50	75		100	125		150	175	200	225	250	275
60	75		100	125		150	175	200	225	250	275
75	75		100	125		150	175	200	225	250	275
100	—		100	125		150	175	200	225	250	275
125	—		—	125		150	175	200	225	250	—
150	—		—	—		150	175	200	225	250	—
175	—		—	—		—	175	200	225	250	—
200	—		—	—		—	—	200	225	250	—
250	—		—	—		—	—	—	—	250	—

Примечание: Номинальные размеры длины пиломатериалов устанавливают от 1,0 до 6,5 м с градацией 0,25 м.

Таблица 2

Номинальные размеры толщины и ширины обрезных пиломатериалов лиственных пород по ГОСТ 2695-83*

по толщине	19	22	25	32	40 45 50 60 70 80 90 100мм
по ширине	60	70	80	90	100 110 130 150 180 200
по длине:	из твердых лиственных пород от 0,5 до 6,0 м с градацией

0,10 м; из мягких лиственных пород и березы от 0,5 до 2,0 м с градаци-

ей 0,25 м

Примечание: Допускается изготовление пиломатериалов из мягких лиственных пород и березы, предназначенных для использования взамен хвойных с размерами по ГОСТ 24454-80Е.

35

Таблица 3

Размеры круглых лесоматериалов лиственных (ГОСТ 9462-71*) и хвойных (ГОСТ 9463-72) пород

	Группы лесо-	Толщина		Градация по	Длина	Градация по
				толщине,
	материала	(диаметр), м				длине, м
				(диаметру), м
	Мелкие	0,06	– 0,13	0,01	3,0 - 6,5	0,5
	Средние	0,14	– 0,24	0,02	3,0 - 6,5	0,5
	Крупные	0,26	и более	0,02	*	*

* - размеры оговариваются ГОСТом в зависимости от назначения лесоматериалов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

УЧЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

1. Для учета ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, устанавливают три уровня: I — повышенный, II — нормальный, III — пониженный.

2. При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности по ответственности γn, принимаемый равным: для I уровня ответственности - более 0,95, но не более 1,2; для II уровня - 0,95; для III уровня - менее 0,95, но не менее 0,8.

На коэффициент надежности по ответственности γn следует умножать нагрузочный эффект (внутренние силы и перемещения конструкций и оснований, вызываемые нагрузками и воздействиями) или делить величину расчетного сопротивления.

36

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Госстрой СССР, 1983.-30 с.

2.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. -М.: Минстрой России, 1996.-44 с.

3. Дмитриев П.А. Деревянные балки и балочные клетки.

- Новосибирск, 1989.-161 с.

4.Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс. –М.:

Высш. шк., 1990.-287с.

	37
	СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ	...........................................................................1

2.РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПОСТОЯННОГО ЦЕЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ	.................................................4
2.1. Общие сведения о работе.....................................................................	4
2.2. Расчетные формулы..............................................................................	5
2.3. Указания по подбору сечения .............................................................	6
2.4. Задание...................................................................................................	7
2.5. Пример расчета .....................................................................................	7
3. РАСЧЕТ НА ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ................................................	13
3.1. Общие сведения о работе...................................................................	13
3.2. Расчетные формулы............................................................................	13
3.3. Рекомендации по подбору сечения...................................................	15
3.4. Задание.................................................................................................	17
3.5. Пример расчета ...................................................................................	17

4.РАСЧЕТ НА СЖАТИЕ С ИЗГИБОМ И ВНЕЦЕНТРЕННОЕ

СЖАТИЕ .......................................................................................................	20
4.1. Общие сведения о работе...................................................................	20
4.2. Расчетные формулы............................................................................	21
4.3. Указания по подбору сечения ...........................................................	22
4.4. Задание.................................................................................................	23
4.5. Пример расчета ...................................................................................	23

5.РАСЧЕТ НА ЦЕНТРАЛЬНОЕ И ВНЕЦЕНТРЕННОЕ

РАСТЯЖЕНИЕ.............................................................................................	27
5.1. Общие сведения о работе...................................................................	27
5.2. Расчетные формулы............................................................................	29
5.3. Указания по подбору сечений...........................................................	30
5.4. Задание.................................................................................................	30
5.4. Пример расчета. ..................................................................................	30
ПРИЛОЖЕНИЯ ..........................................................................................	34
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................	36

38

Составитель Валерий Николаевич Ардеев

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Методические указания и задания к практическим занятиям по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»для всех

форм обучения по специальности 290300

Редактор З.М. Савина

ЛР№ 020313 от 23.12.96

Подписано в печать 03.02.2000. Формат 60х84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 2,00. Тираж 100 экз. Заказ .

Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография Кузбасского государственного технического университета.

650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4 А.