Конструкционные мероприятия по защите деревянных конструкций от гниения

Конструкционные мероприятия по защите деревянных конструкций от гниения

Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гни­ением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-су­хое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных сло­ев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой, или обеспе­чением надлежащего режима для удаления из древеси­ны влаги.

Недопустимая влажность древесины может возник­нуть в результате атмосферных осадков, капиллярной влаги, поступающей из частей зданий, соприкасающихся с древесиной, а также в результате увлажнения конден­сатом.

Конструкционные мероприятия по борьбе с недопус­тимым увлажнением древесины при эксплуатации сле­дующие:

- предотвращение увлажнения атмосферными осадка­ми увеличением свесов крыши, надлежащим отводом во­ды с крыш, устройством достаточно большого (не менее 30 см) разрыва между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания для предотвращения увлажнения брызгами падающей сверху воды и др. Деревянная наружная обшивка долж­на быть по возможности водонепроницаемой, причем при выпадении осадков вода не должна попадать в обшивку и скапливаться там;

- удаление влаги из сырых помещений (что в первую очередь касается подполий). Сюда входит обеспечение достаточно хорошей вентиляции с тем, чтобы средняя относительная влажность воздуха в них была по воз­можности ниже. Для этой цели необходимо иметь опре­деленное число приточных и вытяжных вентиляционных отверстий (продухов). По поверхности грунта рекомен­дуется устраивать гидроизоляцию. При прямом воздей­ствии влаги на деревянные элементы в сырых помещениях, например в душевых, поверхность этих элементов должна быть защищена гидроизоляционным покрытием;

- защита древесины от увлажнения капиллярной влагой, поступающей из соприкасающихся с ней частей зда­ния, устройством гидроизоляции. Гидроизоляционные прокладки рекомендуется делать под опорными частя­ми деревянных балок, нижней обвязкой стен, опорными плоскостями стоек при опирании их на бутовую кладку или бетон и т. д.;

- борьба с образованием конденсата состоит в следу­ющем. Многослойные ограждающие строительные кон­струкции и их элементы должны иметь такой порядок расположения слоев и их толщину, чтобы устранить воз­можность скопления конденсата. При проектировании не­обходимо осуществлять поверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций;

- предотвращение увлажнения древесины бытовой вла­гой, сводящееся к содержанию в надлежащем состоянии систем водоснабжения и канализации (отсутствие про­течек), просушке помещений после мытья полов.

4. Энтомологическими разрушителями деревянных кон­струкций являются насекомые: жесткокрылые — жуки; перепончатокрылые — рогохвосты; чешуйчатокрылые — бабочки и ложносетчатокрылые —термиты. В отличие от грибов насекомые способны разрушать как сырую, так и сухую древесину. Повреждения древесины, именуемые червоточиной, представляют собой совокупность ходов и отверстий, проделанных самими насекомыми или их ли­чинками. В основном древесину повреждают не сами на­секомые, а их личинки, для которых древесина являет­ся источником питания.

Среди насекомых — вредителей древесины наиболее распространены жуки. Развитие всех жуков проходит в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое. Самки откладывают яйца в мелкие трещины, в старые летные отверстия, а в редких случаях — и на по­верхность древесины.

Личинки появляются через 1-2 недели и, обладая твердыми челюстями, вбуравливаются в древесину, прогрызая ее. Часть непереваренной древесины выбра­сывается личинкой в виде буровой муки, которая забивает проделанный ход. Развитие личинок внутри деревян­ных конструкций продолжается от одного года до не­скольких лет, после чего происходит окукливание. Разви­тие куколки продолжается относительно недолго (две-три недели) и завершается появлением молодого жука. Молодой жук прогрызает летное отверстие в тонкой пе­регородке, отделяющей проделанный личинкой ход от наружного воздуха, и вылетает через него. Жуки появ­ляются в начале лета и живут до конца августа — нача­ла сентября.

Химическая защита деревянных конструкций и элементов от биологических вредителей

Химические средства для защиты древесины от био­вредителей называются антисептиками, причем химиче­ские средства, предназначенные для защиты древесины от поражения грибами, называются фунгицидами, а от поражения насекомых— инсектицидами. 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 Ш-19-75, химические средства, при­меняемые для защиты деревянных конструкций от био­вредителей, разделяются на: а) влагозащитные лаки и эмали; б) антисептические водные и малянистые пропи­точные составы и пасты. Основные химические составы, применяемые для защиты деревянных конструкций от биовредителей, приведены в табл. II.3.

Выбор средств для биологической защиты древесины осуществляется с учетом условий эксплуатации деревян­ных конструкций или элементов (на открытом воздухе, в закрытых помещениях и т. д.), назначения защитного средства, а также способа защитной обработки древеси­ны (нанесение кистью, роликом или напылением, окуна­ние, пропитка под давлением, и т. д.), химической совме­стимости защитных средств с другими материалами. При повторной защитной обработке деревянных конструкций выбфр защитного средства зависит также от химической совместимости вновь используемого защитного средства с примененным ранее. Если для защитной обработки при­менялись водорастворимые составы (соли), то для по­вторной обработки пригодны органические средства. Од­нако если при предшествующей обработке древесины использовались маслянистые составы, то последующая обработка древесины водными растворами солей невоз­можна из-за гидрофобных свойств масла.

Стеклопластики

Стеклопластики представляют собой пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связующего. В качестве последнего ис­пользуют обычно ненасыщенные полиэфирные, эпоксид­ные и фенолоформальдегидные смолы, а также некото­рые термопласты. Наполнители в настоящее время используются главным образом стекловолокнистые, свойствами которых во многом определяются физико-механические характеристики стеклопластиков.

Стеклянное волокно является для стеклопластика своеобразной арматурой подобно металлу в железобе­тоне. Смола выполняет роль связующего и в то же время защищает стеклянные волокна от влияния внешней сре­ды и способствует равномерному распределению уси­лий, возникающих в них. По химическому составу стекло, из которого выра­батывают волокна, может быть щелочным с содержани­ем окиси натрия 5—15 % и малощелочным с меньшим его содержанием. Прочность щелочного стекловолокна ниже прочности малощелочного и в значительно большей степени снижается при увлажнении. В связи с этим для изготовления стеклопластиков применяют малощелоч­ное стекловолокно.

Стеклянное волокно имеет все положительные ка­чества, присущее стеклу — негорючесть, высокую тепло­стойкость, плотность, прозрачности, а также хорошие механические показатели. Так, прочность малощелочного волокна диаметром 6 мк превышает 2 ГПа_, а модель Упругости достигает 70 ГПа.

Непрерывные волокна, получаемые из расплава мас­сивного стекла, приобретают новые качества, наиболее важные из которых гибкость и высокая прочность при растяжении.

Тканые стекловолокнистые материалы благодаря их хорошим технологическим свойствам широко использу­ются в производстве изделий из стеклопластиков. Ком­позиции на основе стеклотканей и связующих называ­ются стеклотекстолитами.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что использование стеклопластиков в строительстве имеет немало технико-экономических преимуществ, благодаря которым они используются в строительстве главным об­разом в виде ограждающих конструкций (стеновые и кровельные панели), несущих строительных конструк­ций, архитектурно-строительных деталей и изделий, санитарно-технических изделий, декоративно-облицовочных материалов, арматуры и опалубки для бетонных конст­рукций.

В качестве ограждающих конструкций из листовых стеклопластиков наибольшее применение нашли плоские и волнистые полиэфирные стеклопластики, бесцветные или окрашенные в различные цвета. Такие материалы используются в большинстве случаев для покрытия про­мышленных зданий и сооружений.

Большое распространение в промышленном строи­тельстве индустриальных районов, где такие материалы, как листовая сталь или асбестоцементные листы, быст­ро подвергаются коррозии и разрушаются вследствие влияния агрессивных газов, получают кровельные стеклопластиковые материалы.

У нас в стране в настоящее время выпускают гладкие и волнистые листы из стеклопластиков. Эти материалы имеют удовлетворительные физи­ко-механические свойства, небольшой объемный вес, светопрозрачность и хороший внешний вид. Их исполь­зуют для устройства световых фонарей, покрытий про­мышленных и общественных зданий (летних павильо­нов, кафе и т.д.), навесов, балконных ограждений, стеновых панелей и перегородок.

Плоские и волнистые листы из стеклопластиков (не­прозрачные и прозрачные) целесообразно применять при строительстве взрывоопасных помещений, а также зда­ний и сооружений, расположенных в сейсмических районах. Такие синтетические материалы при разрушении не дают осколков и имеют небольшую массу по сравне­нию с другими строительными материалами.

Стеклопластики на полиэфирных смолах применяют для стеновых и кровельных панелей неотапливаемых зданий, трехслойных панелей, различных профильных изделий, а также в качестве защитного покрытия желе­зобетонных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, а также периодическим заморажива­нию и оттаиванию. Дол­говечность железобетонных конструкций с защитным покрытием увеличивается в несколько раз.

В строительстве промышленных, общественных и сельскохозяйственных зданий и сооружений прозрачные листовые кровельные материалы из стеклопластиков в сочетании с другими кровельными и стеновыми материа­лами используются для устройства отдельных прозрачных участков кровли и стен. Благодаря применению прозрачных стеклопластиков стало возможным значи­тельно упростить конструкцию фонарей многопролет­ных промышленных зданий.

Погонажные элементы, изготовленные из стекло­пластика могут найти применение в конст­рукциях ферм, прогонов, решетчатых стоек и т.д. Тех­нология изготовления этих изделий позволяет получать на прессах погонажные изделия практически любого попе­речного сечения и любой длины. Несущие конструкции, изготовленные из таких профилей, целесообразно при­менять в сооружениях, которые подвержены действию агрессивных сред, а также «в радиопрозрачных», немаг­нитных, электроизоляционных и других сооружениях специального назначения.

Наиболее эффективными конструкциями из пласт­масс являются пространственные конструкции в виде оболочек покрытия, в которых благодаря рациональной геометрической форме в значительной степени компен­сируется такой недостаток пластмасс, как повышенная деформативность вследствие относительно низкого мо­дуля упругости.

В оболочках покрытий благодаря совмещению несу­щих и ограждающих функций материал используется как правило более выгодно, чем в плоских конструкци­ях. В пространственных конструкциях при одних и тех же пролетах возникают значительно меньшие изгибаю­щие моменты, чем в плоских. Относительный недоста­ток пространственных конструкций — их более сложный монтаж, особенно конструкций, состоящих из криволи­нейных элементов. Из пластмасс, используемых для из­готовления пространственных конструкций, преимущест­венное распространение получили стеклопластики и пенопласты.

Центральное растяжение

Деревянные элементы, работающие на центральное растяжение, рассчитывают по наиболее ослабленному сечению. σ_р =N/A_нт ≤ R_рm₀

Коэффициент m_о=0,8 учитывает концентрацию напря­жений, которая возникает в местах ослаблений. А_нт – площадь сечения за вычетом ослаблений. При вычислении А_нт ослабление расположенные на участке длиной до 20см принимаются совмещенными в одном сечении. N - расчетная растягивающая сила.

Растяжение с изгибом.

В растянуто-изгибаемых элементов кроме изгибающего момента действуют центрально приложенное усилие, которое растягивает стержень, т.е. направленно в сторону по сравнению со сжато-изгибаемым элементом. Поэтому после прогиба стержня вызванного изгибающим моментом, нормальное усилие будет создавать дополнительный момент противоположного знака и таким образом уменьшать основной момент. Т.к. на деревянные элементы при растяжении сильно влияют пороки древесины, снижая их прочность, то растянуто-изгибаемые элементы рассчитывают в запас прочности без учета дополнительного момента от продольных сил при деформации стержня по формуле:

 

Центральное сжатие

1. Расчет прочности коротких элементов он выполняется если длина элемента не превышает 7 минимальных размеров поперечного сечения: . При вычислении площади нетто в отличие от центрального растяжения ослабление в одно сечении не совмещают.

2. Расчет устойчивости гибких элементов он выполняется если длина элемента превышает 7 минимальным размеров поперечного сечения. φ – коэф продольного изгиба; А_расч – расчетная площадь сечения, принимают равным площади брутто при отсутствии ослабления, а также при ослаблении не входящим за кромки, если площадь не превышает 25% площади сечения. , если площадь таких ослаблений > 25%,

при симметричном ослаблении, выходящем на кромки

- при упругой работе материала

 

А=3000 для древесины

А=2500 для фанеры

а=0,8 древ

а=1 фанера

 

, если ; , если

, l₀ – расчетная длина, i – радиус инерции, μ₀ – коэф учета условия закрепления элемента по концам (отношение длины полуволны к геометрической длине элемента). - для прямоугольного сечения, 0,25d – для круглого сечения.

Для элементов переменного по длине сечения расчет производится по той же формуле, но коэф φ дополнительно умножается на коэф к_жw – учитывающий изменение жесткости по длине элемента.

Площадь сечения А_расч и коэф φ вычисляются для сечения с максимальными размерами.

 

Расчет на поперечный изгиб

Изгибаемые элементы рассчитывают по первому и второму предельным состояниям, или иначе на прочность и жесткость. В расчете по первому предельному состоя­нию используют расчетную нагрузку, а при определении прогиба нормативную нагрузку, т. е. без учета коэффи­циента перегрузки.

Проверка прочности нормальных сечений на действие изгибаемого момента:

Проверка на скалывание при изгибе по формуле Журавского:

b – ширина элемента в котором проверяют касательные напряжения

В соответствии с формулой Журавского:

Проверка устойчивости плоской формы деформирования:

φ_м – коэф устойчивости при изгибе

φ_м=140b²к_ф/(l_ph)

l_p – расстояние между точками раскрепления сжатой кромки изгибаемого элемента

к_ф – коэф учета формы эпюры изгибающих моментов на рассматриваемом участке длиной l_p

Для параболической эпюры к_ф=1,13.

Устойчивость считается обеспеченной если выполняется условие: l_p≤140b²/hm_б

Проверка жесткости:

f_и – предельно допустимые значения прогиба

f₀ – это прогиб условного элемента с постоянным сечением равным наибольшему сечению рассчитываемой конструкции от действия изгибающих моментов.

 

к₁ – по справочнику

к – коэф учета переменности сечения рассчитываемой конструкции

с – коэф учитывающий влияние касательных напряжений на прогиб балки

Расчет на косой изгиб → 15. Сжатие с изгибом

Расчет на сжатии с изгибом производится по деформированной схеме (геометрически не линейный расчет) т.к. из-за низкого модуля упругости древесины нельзя пренебречь изгибными деформациями, в следствии чего продольная сила в расчетном сечении получает эксцентриситет и момент возрастает.

М_Д – изгибающий момент вычисленный по деформированной схеме с учетом доли привносимой продольной силой

ξ- учитывает долю момента от продольной силы

Проверка устойчивости:

φ_у – коэф продольного изгиба из плоскости деформации

n=1 если растянутая кромка раскреплена

n=2 если не раскреплена

Растяжение с изгибом:

Лобовая врубка

Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохра­нилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняют не топором, а электро- или мотопилой, цепнодолбежником и т. п.

Основной областью применения врубок являются уз­ловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхне­го пояса к растянутому нижнему поясу.

Соединяемые врубкой элементы деревянных конст­рукций (д.к.) должны быть скреплены вспомогательны­ми связями — болтами, хомутами, скобами и т. п., кото­рые следует рассчитывать в основном на монтажные на­грузки. Лобовая врубка может утратить несущую способ­ность при достижении одного из трех предельных состо­яний: 1) по смятию площадки упора F_смα; 2) по скалы­ванию площадки F_CK; 3) по разрыву ослабленного вруб­кой нижнего пояса.

Площадь смятия определяют глубиной врубки h_BP, которая ограничивается нормами h_вр≤h_бр/3, где h_бр— высота растянутого элемента. При этом несущая способ­ность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом проч­ности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.

Согласно СНиП П-25-80, лобовую врубку на скалы­вание рассчитывают определением среднего по длине площадки скалывания напряжения сдвига по формуле^

где R_ck — расчетное сопротивление древесины скалыванию для мак­симального напряжения; l_cк — расчетная длина плоскости скалыва­ния, принимается не более 10 глубин врезки в элемент; е — плечо сил сдвига, принимаемое 0,5h при расчете элементов с несимметрич­ной врезкой в соединениях без зазора между элементами и 0,25h при расчете симметрично загружаемых элементов с симметричной врезкой; β — коэффициент, принимаемый 0,25. Отно­шение l_ск/е должно быть не менее 3.

Однако выполненный анализ сложного напряженного состояния, возникающего по плоскости скалывания¹, по­казал, что вышеприведенная формула СНиП П-25-80 приемлема только для угла а=45°. А для угла а=30°, при котором несущая способность врубки повышается, формула СНиП не верна и должна быть заменена дру­гой:

В результате анализа установлено, что с увеличением глубины врубки h_вр при постоянной длине плоскости* скалывания l_ск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выяв­лена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвига t_max/t_cpeд от отношения l_ск/е и от угла смятия α.

1) чем больше отношение длины плоскости скалыва­ния к е, тем больше коэффициент концентрации напря­жений сдвига;

2) чем меньше угол α, тем меньше коэффициент кон­центрации напряжений сдвига;

3) чем больше нормальная к плоскости сдвига со­ставляющая, тем выше значение концентрации напряже­ний сдвига.

При этом необходимо отметить, что нормальные к плоскости сдвига напряжения сжатия поперек волокон повышают сопротивление скалыванию вдоль волокон.

 

 

Клеевые соединения

Равнопрочность, монолитность и долговечность кле­евых соединений в деревянных конструкциях могут быть достигнуты только применением водостойких конструк­ционных клеев. Долговечность и надежность клеевого соединения зависят от устойчивости адгезионных свя­зей, вида клея, его качества, технологии склеивания, эк­сплуатационных условий и поверхностной обработки до­сок.

Клеевой шов должен обеспечивать прочность соеди­нения, не уступающую прочности древесины на скалы­вание вдоль волокон и на растяжение поперек волокон. Прочность клеевого шва, соответствующую прочности древесины на растяжение вдоль волокон, пока еще не удается получить, поэтому в растянутых стыках пло­щадь склеиваемых поверхностей приходится увеличи­вать примерно в 10 раз косой срезкой торца на ус или на зубчатый шип.

Плотность (беспустотность) контакта клеящего ве­щества со склеиваемыми поверхностями должна созда­ваться еще в вязкожидкой фазе конструкционного клея, заполняющего все углубления и шероховатости, благода­ря способности смачивать склеиваемую поверхность. Чем ровнее и чище остроганы склеиваемые поверхности и чем плотнее они прилегают одни к другим, тем полнее моно­литность склеивания, тем равномернее и тоньше клеевой шов. Деревянная конструкция, монолитно склеенная из сухих тонких досок, обладает значительными преимуществами перед брусом, вырезанным из цельного бревна, но для реализации этих преимуществ необходимо строгое соблюдение всех условий технологии инду­стриального производства клееных деревянных конст­рукций.

После отверждения конструкционного клея от сфор­мировавшегося клеевого шва требуется не только равнопрочность и монолитность, но и водостойкость, тепло­стойкость и биостойкость. При испытаниях разрушение опытных образцов клеевых соединений должно проис­ходить в основном по склеиваемой древесине, а не по клеевому шву (с разрушением внутренних, когезионных связей) и не в пограничном слое между клеевым швом и склеиваемым материалом (с разрушением погранич­ных, адгезионных связей).

Виды клея

В отличие от казеиновых и других белковых клеев синтетические конструкционные клеи образуют прочный водостойкий клеевой шов в результате реакции поли­меризации или поликонденсации. В настоящее время в основном применяют резорциновые, фенольнорезорциновые, алкилрезорциновые, фенольные клеи. Согласно СНиП П-25-80, выбор типа клея зависит от температурно-влажностных условий, при которых будут эксплуа­тироваться клееные конструкции.

Эластичность и вязкость клеевого шва особенно важ­на при соединении деревянных элементов с металличес­кими, фанерными, пластмассовыми и другими конструк­ционными элементами, имеющими температурные, уса­дочные и упругие характеристики. Однако использование эластичных каучуковых клеев в напряженных соеди­нениях как правило недопустимо из-за недостаточной прочности таких соединений и чрезмерной ползучести их при длительном нагружении.

Чем суше и тоньше склеиваемые доски, тем меньше опасность образования в них трещин. Если усушечное коробление недосушенных досок произойдет еще до от­верждения клеевого шва, но после прекращения давле­ния пресса, то склеивание будет необратимо нарушено, хотя возможно, что этот брак обнаружится лишь позд­нее, когда трещина раскроется по клеевому шву,

Виды соединений на клею

Растянутый стык клееных элементов в заводских ус­ловиях изготовляют на зубчатый шип (рис. IV.40, а, б) с уклоном склеиваемых поверхностей зуба примерно 1: 10. Это унифицированное решение, по прочности не уступающее решению стыка на ус (при том же уклоне), более экономично по затрате древесины и более техно­логично в производстве; поэтому оно должно полностью заменить при заводском изготовлении все остальные ви­ды стыков.

Зубчатый шип одинаково хорошо работает на растя­жение, изгиб, кручение или сжатие. Согласно испытани­ям, прочность такого стыка на клее даже на разрыв оказалась не ниже прочности цельного бруска, ослаб­ленного «нормальным» для I категории сучком размером 1/4-1/6 ширины соответствующей стороны элемента.

На практике рекомендуется использовать наиболее технологичный вариант с нарезкой ши­пов перпендикулярно пласти. Этот вариант применим при любой ширине склеиваемых досок, даже слегка по­коробленных. При стыковании клееных блоков больших сечений приходится применять склеива­ние холодным (или теплым) способом.

Для сращивания фанерных листов в заводском про­изводстве таким же унифицированным неразборным видом соединения служит стыковое соединение на ус; его применение в напряженных элементах кон­струкций требует соблюдения следующих условий: дли­ну уса принимают равной 10—12 толщинам фанеры, а направление волокон наружных шпонов (рубашек) должно совпадать с направлением действующих усилий. Ослабление обычной фанеры стыком на ус учитывают коэффициентом К_осл=0,6, а бакелизированной фанеры коэффициентом 0,8.

25. Балки на пластинчатых нагелях (балки В. С. Деревягина)

Составные балки на пластинчатых нагелях были раз­работаны В. С. Деревягиным в 1932 г. Они образуются сплачиванием по высоте двух или трех брусьев, соединенных между собой деревянными пластинчатыми наге­лями. В этих балках соединять брусья по длине нельзя, поэтому длина балок не превышает 6— 6,5 м. Нагели делают из здоровой и сухой (влажностью не более 8—10%) дубовой древесины или березы. Для получения нагелей одинаковой толщины их изготовляют на рейсмусном станке по пробному гнезду. Гнезда для нагелей следует выбирать с помощью электрического цепнодолбежного станка. Их размеры, лимитируемые размерами цепей станка, должны обеспечивать достаточ­ное защемление нагеля в брусе. Этому соответствуют цепи, позволяющие получить размеры гнезда 58х12 мм. Высота брусьев не может быть меньше 140 мм, так как максимальная глубина врезки нагелей 1/5h_бр.

Балкам при их изготовлении обязательно придают конструктивный строительный подъем, т. е. выгиб в сто­рону, обратную прогибу под нагрузкой. Выборку гнезд и постановку пластинчатых нагелей производят после того, как брусья балки уложены с плотной притеской од­них к другим и после придания ей конструктивного стро­ительного подъема. Такой порядок изготовления обеспе­чивает защемление нагелей в гнездах, вследствие стрем­ления брусьев распрямиться, а также лучшую плотность соединений.

Конструктивный строительный подъем определяют по формуле F_стр= l δn_ш/2h₀.

Для устранения вредного влияния усушки устраивают продольные вертикальные пропилы глубиной 1/6 высоты бруса. Такие пропилы препятствуют образованию тре­щин по линии площадок скалывания между нагелями и таким образом обеспечивают надежность в работе балки.

Балки Деревягина рассчитывают как составную бал­ку на податливых связях с введением коэффициентов, учитывающих податливость связей. Ослабление сечения пластинками, расположенными близко к нейтральной оси, не учитывают, так как даже при трех брусьях оно не превышает 10 %.

Полученное расчетом количество пластинчатых наге­лей следует размещать на соответствующей длине балки при их расстановке с шагом S=9δ_пл. Если пластинки не могут быть размещены на балке, то необходимо уве­личить ее ширину.

Дощатые настилы и обрешетка

Настилы являются несущими элементами огражда­ющих деревянных покрытий. На их изготовление расхо­дуется до 70 % объема древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий. Поэтому проектиро­вание рациональных конструкций настилов во многом определяет экономическую эффективность покрытий в целом.

Настилы из досок применяют в покрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли раз­ных типов. Под трехслойную рубероидную кровлю не­отапливаемых зданий основанием служит настил из двух слоев досок, которые соединяются гвоздями. Верхний защитный слой досок толщиной 16—25 мм и шириной до 100 мм укладывают под углом 45° к ниж­нему. Для лучшего проветривания всего настила ниж­ний рабочий настил с толщиной досок по расчету выпол­няют разреженным.

В покрытиях различных отапливаемых зданий для укладки утеплителя применяют одинарный дощатый настил. Доски соединяют впритык или чет­верть, толщину их определяют расчетом. Они скрепля­ются поперечными досками и раскосами из досок.

Для кровли из волнистых асбестоцементных или стеклопластиковых листов и кровельной стали устраивают обрешетку из досок или брусков, расположенных одни от других на расстоянии, зависящем от кровельного ма­териала.

Защитный настил образует сплошную поверхность, обеспечивает совместную работу всех досок настила, распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу ра­бочего настила шириной 50 см.

Расчет настилов и обрешеток, работающих на попе­речный изгиб, производят по схеме двухпролетной бал­ки при двух сочетаниях нагрузки:

- нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки — на прочность и прогиб: , где М_max= ql² /8; f = 2,13q^нl⁴/384EI ≤ f_пр.

- нагрузки от собственного веса покрытия и сосредо­точенной нагрузки в одном пролете Р_н=1 кН, а с уче­том коэффициента перегрузки 1,2, равной P_р-1,2 кН - только на прочность.

Максимальный момент находится под сосредоточен­ным грузом, расположенным на расстоянии от левой опоры х= 0,432 l и равен приближенно M_max = 0,07ql²+ 0,207 Р_р l, где q — собственный вес покрытия. Сосредоточенный Р=1,2 кН груз считается прило­женным к одной доске полностью при ша­ге досок более 15 см, а при шаге менее 15 см к одной доске прикладывается 0,5Р.При двойном перекрестном настиле рассчитывают на изгиб только ра­бочий (нижний) настил и только от нормальных состав­ляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие вос­принимаются защитным настилом. Расчет­ную ширину настила принимают 50 см с учетом всех входящих в нее досок или, иначе можно сказать, что со­средоточенные грузы распределяются здесь на ширину 50 см.

Соединительные гвозди слоев настилаили настила с раскосамив боль­шинстве случаев работают с большими запасами проч­ности.

Прогоны и балки

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из до­сок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхо­да древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочныхи неразрезных прогонах из спаренных досокстыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролет­ными статически определимыми системами. Их приме­нение целесообразно в том случае, когда временная на­грузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147 l (l - пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значе­нию максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона.

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85 l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х =0,211 l, то получится равнопрогибное решение, при ко­тором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми. .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79 l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l₁=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет M_оп=ql²/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f₁= 2,5q_нl⁴/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах долж­но быть усилено, а опорная реакция первой промежуточ­ной опоры будет больше остальных на 13 %, что потре­бует проверки и возможного усиления опорной конст­рукции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шар­ниров косым прирубом. Во избежание сме­щений под действием случайных усилий в середине ко­сого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспе­чить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах распо­ложения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, рав­ной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превыша­ет 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить край­ние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прого­нов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно приме­нять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой

Они представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой