Стійкість деревини до впливу біологічних організмів

Деревина і матеріали на її основі повинні мати достатню природну довговічність відповідно до ДСТУ EN 350-2 для особливо небезпечного класу (визначеного в ДСТУ EN 335-1, ДСТУ EN 335-2 і ДСТУ EN 335-3), або піддаватись захисній обробці, визначеній відповідно до ДСТУ EN 351-1 і ДСТУ EN 460.

Примітка 1. Захисна обробка може впливати на міцність і жорсткість.

Примітка 2. Правила визначення захисних обробок деревини наведені у ДСТУ EN 350-2 і ДСТУ EN 335.

Стійкість від корозії

4.2.1Металеві кріпильні деталі та інші конструктивні з’єднання повинні мати необхідну корозійну стійкість або бути захищеними від корозії.

4.2.2Приклади мінімального протикорозійного захисту або технічних вимог до матеріалів для різних експлуатаційних класів наведені в табл. 4.1.

Таблиця 4.1 - Приклади мінімальних технічних вимог до захисту металевих кріпильних деталей та інших конструктивних з’єднань проти корозії

Кріпильна деталь	Експлуатаційний клас
		3^b)
Цвяхи і шурупи з d < 4 мм	Не застосовуються	Fe/Zn 12c^a)	Fe/Zn 25c^a)
Болти, нагелі, цвяхи і шурупи з d > 4мм	Не застосовуються	Не застосовуються	Fe/Zn 25c^a)
Скоби	Fe/Zn 12c^a)	Fe/Zn 12c^a)	Нержавіюча сталь
Кріплення з металевих зубчастих пластин і сталевих пластин завтовшки до 3 мм	Fe/Zn 12c^a)	Fe/Zn 12c^a)	Нержавіюча сталь
Сталеві пластини завтовшки від 3 до 5 мм	Не застосовуються	Fe/Zn 12c^a)	Fe/Zn 25c^a)
Сталеві пластини завтовшки більше 5 мм	Не застосовуються	Не застосовуються	Fe/Zn 25c^a)

a) Якщо застосовується гаряче цинкування, то Fe/Zn 12c необхідно замінювати на S275, а Fe/Zn 25c на S355 у відповідності до EN 10147.

б) Для особливо агресивних умов корозії необхідно передбачати застосування більш інтенсивного гарячого цинкування або нержавіючої сталі.

Примітка. Оскільки у вітчизняній практиці кріпильні деталі з цинковим покриттям майже не застосовуються, у альтернативному додатку М наведені вітчизняні дані.

ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ КОНСТРУКЦІЙ

Загальні положення

5.1.1 Розрахунки повинні здійснюватись з застосуванням розрахункових моделей (доповнених, за необхідності, результатами випробувань) з використанням всіх відповідних змінних величин. Моделі повинні мати достатній рівень достовірності, щоб з належною точністю відображати роботу конструкції, відповідати загальноприйнятому рівню виконання і надійності інформації, на якій ґрунтуються розрахунки.

5.1.2 Загальна робота конструкції зазвичай оцінюється при розрахунках для лінійно-пружної моделі матеріалу.

5.1.3 Для конструкцій в яких можливий перерозподіл внутрішніх зусиль через з’єднання з відповідною податливістю, можна застосовувати пружно-пластичні моделі матеріалу при розрахунках внутрішніх зусиль в елементах.

5.1.4 Модель для обчислення внутрішніх зусиль у конструкції або її частині повинна враховувати деформативність з’єднань.

5.1.5 Як правило, вплив деформацій з’єднань повинен враховуватись через їх жорсткість (наприклад, крутильну), або через величини зсуву, що встановлюється як функція рівня навантаження у з’єднанні.

5.1.6 Дію сил тертя при розрахунках дерев’яних конструкцій слід враховувати:

а) якщо рівновага системи забезпечується тільки тертям за умови постійного притискання елементів і відсутності динамічних навантажень; при цьому коефіцієнт тертя деревини по деревині слід приймати таким:

- торця по бічній поверхні – 0,3;

- бічних поверхонь – 0,2;

б) якщо тертя погіршує умови роботи конструкцій чи з’єднання, то коефіцієнт тертя слід приймати рівним 0,6.

Категорії елементів дерев’яних конструкцій

5.2.1Залежно від наслідків, які можуть бути викликані відмовою, розрізняють три категорії відповідальності конструкцій та їх елементів згідно ДБН В.1.2-14.

5.2.2Категорії елементів з цільної і клеєної деревини наведено в табл. 5.1.

Таблиця 5.1 – Категорії елементів з цільної та клеєної деревини

Категорія елементів	Найменування елементів та зон їхнього поперечного перерізу
А – конструкції та елементи, відмова яких може призвести до повної непридатності експлуатації будови (споруди) в цілому або значної частини	а) Розтягнуті елементи несучих конструкцій: - розтягнуті пояси і опорні розкоси наскрізних конструкцій; - розтягнута зона складених балок на піддатливих в’язях; - розтягнуті пояси комбінованих дерево-фанерних конструкцій двотаврового чи коробчастого перерізу. б) Стиснуті елементи несучих конструкцій: - стиснуті пояси і опорні розкоси наскрізних конструкцій; - стиснуті пояси комбінованих дерево-фанерних конструкцій. в) Елементи з клеєної деревини (балки, верхні пояси наскрізних конструкцій) заввишки більше 50 см: - розтягнута зона не менш ніж 0,15 висоти поперечного перерізу, але не менше двох дошок від нижньої кромки елемента.
Б – конструкції та елементи, відмова яких може призвести до ускладнення нормальної експлуатації будівлі (споруди) в цілому або значної частини	а) Стиснуті конструкції (стійки, колони). б) Стиснуті елементи грат наскрізних конструкцій, окрім оговорених вище. в) Розтягнуті елементи грат наскрізних конструкцій, окрім оговорених вище. г) Елементи з клеєної деревини, що працюють на стиск зі згином (верхні пояси наскрізних конструкцій) заввишки більше 50 см: - стиснута не менше ніж 0,15 висоти від верхньої кромки та розтягнута зона в межах від 0,15 до 0,3 висоти поперечного перерізу, але не менше 2 дошок. д) Елементи з клеєної деревини, що працюють на стиск зі згином (верхні пояси наскрізних конструкцій) заввишки до 50 см: - крайові зони не менше 0,15 висоти поперечного перерізу, але не менше 2 дошок.
В – конструкції, відмова яких не призводить до порушення функціону-вання інших конструкцій або їх елементів	а) Середня по висоті поперечного перерізу зона елементів, що працюють на стиск зі згином. б) Настили, обрешітка під покрівлю і невідповідальні елементи конструкцій, пошкодження яких не порушує цільності несучих конструкцій

5.2.3Категорії елементів конструкцій і класи міцності деревини обов’язково вказуються на робочих кресленнях.

Елементи

5.3.1При розрахунку конструкцій повинні враховуватись наступні параметри:

- викривлення елементів;

- неоднорідність матеріалу.

Примітка. Викривлення елементів і неоднорідність враховуються у відповідності з методами розрахунку, наведеними у цьому нормативному документі.

5.3.2 При перевірці міцності елемента необхідно враховувати ослаблення у поперечному перерізі.

5.3.3 Ослабленням і відповідно зменшенням площі поперечного перерізу можна знехтувати у наступних випадках:

- цвяхи і шурупи діаметром 6 мм і менше, встановлені без попереднього висвердлювання отворів;

- отвори у стиснутій зоні згинальних елементів заповнені матеріалом з вищими характеристиками жорсткості ніж деревина.

5.3.4 При визначенні розрахункового поперечного перерізу у вузлі з багаточисельними з’єднувальними деталями, всі отвори, які знаходяться на відстані половини мінімального кроку з’єднувальних деталей вздовж волокон деревини даного поперечного перерізу, повинні вважатись такими, що знаходяться у цьому перерізі.

З’єднання

5.4.1Несуча здатність з’єднання повинна перевірятись з урахуванням внутрішніх зусиль і моментів між елементами, які визначено при загальному розрахунку конструкції.

5.4.2Деформації з’єднання повинні узгоджуватись з деформаціями, що визначені загальним розрахунком конструкції.

5.4.3Розрахунок конкретного з’єднання повинен враховувати характер роботи всіх елементів, що утворюють з’єднання.

Збірні конструкції

5.5.1Загальні положення

5.5.1.1Розрахунок конструкцій слід виконувати з використанням статичних моделей, які враховують достовірну роботу конструкцій та опор.

5.5.1.2Для рамних моделей розрахунок повинен виконуватись у відповідності з 5.4.2 або за спрощеним розрахунком у відповідності з 5.4.3 для ферм із з'єднаннями перфорованими мета­левими пластинами. Розрахунок плоских рам і арок за деформованою схемою повинен виконуватись у відповідності з 5.5.4.

5.5.2Рамно-каркасні конструкції

5.5.2.1Рамно-каркасні конструкції повинні розраховуватись так, щоб при визначенні внутрішніх зусиль враховувались деформації елементів та вузлів і вплив ексцентриситетів у вузлах та жорсткості опор (рисунок 5.1) для визначення конфігурації конструкції та моделювання елементів.

5.5.2.2При розрахунку рамно-каркасних конструкцій осі моделей всіх елементів повинні проходити в межах профілю елемента. Для основних елементів, наприклад, зовнішніх елементів ферм осі моделей повинні збігатися з центральними осями елементів.

5.5.2.3Якщо осі системи якої? не збігаються з центральними осями елементів, то при перевірці міцності таких елементів повинен враховуватись вплив ексцентриситету.

Позначення:

(1) – осі поясів в розрахунковій схемі; (2) – опора; (3) – панель верхнього поясу;
(4) – нижній пояс; (5) – елемент решітки; (6) – виступаючий карниз (фіктивний елемент).

Рисунок 5.1 – Приклад розрахункової схеми

5.5.2.4Фіктивні елементи чи пружні елементи можуть бути застосовані для моделей з ексцентриситетами у вузлах та на опорах. Орієнтація фіктивних елементів та розміщення пружних елементів повинно як можна більш точно збігатися з фактичною конфігурацією вузла.

5.5.2.5При лінійно-пружному розрахунку першого порядку при перевірці міцності елемента необхідно враховувати вплив початкових деформацій.

5.5.2.6 Розрахунок рамно-каркасних конструкцій повинен виконуватись з застосуванням відповідних величин жорсткості елементів, визначених у 3.2.2. Жорсткість фіктивних елементів повинна відповідати реальній жорсткості з’єднань.

5.5.2.7 Якщо крутильні деформації не мають значного впливу на розподіл сил і моментів, то вузли можна вважати жорсткими. В іншому випадку з’єднання, як правило, приймаються шарнірними.

5.5.2.8 При перевірці міцності зсувом у вузлах можна знехтувати, якщо він суттєво не впливає на розподіл внутрішніх сил і моментів.

5.5.2.9 З’єднання внапусток, що застосовуються у наскрізних конструкціях, можуть моделюватись, як жорсткі, якщо під дією навантаження фактичний кут повороту не має значного впливу на зусилля в елементах. Ця вимога задовольняється, якщо виконується одна з наступних умов:

- з’єднання внапусток має несучу здатність, яка відповідає щонайменше 1,5 - кратній від комбінації прикладених сил і моментів;

- з’єднання внапусток має несучу здатність, що відповідає щонайменше несучій здатності від комбінації прикладених сил і моментів за умови, що напруження від згину в дерев’яних елементах не перевищують 0,3 від міцності елемента на згин, при цьому монтажний стик вважається стійким, якщо всі з’єднання шарнірні.

5.5.3Спрощений розрахунок ферм із з’єднаннями на металевих зубчастих пластинах

5.5.3.1Спрощений розрахунок трикутних ферм повинен задовольняти наступним умовам:

- відсутні вхідні кути у зовнішньому профілі;

- ширина опор знаходиться у межах довжини а₁, а відстань а₂ на рис. 5.2 не більше ніж а ₁/3 або 100 мм, в залежності від більшої з величин;

- висота ферми більша ніж 0,15 величини прольоту і в 10 разів більше максимальної висоти поясу ферми, див. рис. 5.1 – там цього немає.

Рисунок 5.2 – Геометричні розміри опорного вузла

5.5.3.2Осьові зусилля в елементах повинні визначатись за умови, що всі вузли шарнірні.

5.5.3.3Згинальні моменти в однопрольотних елементах повинні визначатись за умови, що вузлові з’єднання шарнірні. Згинальні моменти в нерозрізних елементах визначаються з умови, що елемент є балкою з однією шарнірно-рухомою опорою у кожному вузлі. Вплив прогину у вузлах і часткове защемлення у з’єднанні враховуються шляхом зменшення на 10% моментів на внутрішніх опорах елемента. Моменти на внутрішніх опорах повинні використовуватись для обчислення згинальних моментів у прольотах.

5.5.4Плоскі рамні та арочні конструкції

5.5.4.1Застосовуються вимоги 5.5. Необхідно враховувати вплив вимушених прогинів на внутрішні зусилля.

5.5.4.2Врахування впливу вимушених прогинів на внутрішні зусилля може враховуватись виконанням лінійного розрахунку за деформованою схемою за наступних умов:

- недосконала форма конструкції приймається такою, що відповідає певним початковим деформаціям, які знаходяться через прикладання до конструкції або її відповідних частин певного кута нахилу y спільно з певною початковою синусоїдальною кривизною між вузлами конструкції, що відповідає максимальному ексцентриситету е;

- мінімальна величина y (в радіанах) повинна прийматись як

(5.1)

де h - висота конструкції або довжина елемента, м.

- величина е повинна прийматись не менше e = 0,0025 l.

Приклади умовних початкових відхилень від геометричної схеми наведено на рисунку 5.3.

а)

б)

в)

Рисунок 5.3 - Приклади умовних початкових відхилень від геометричної схеми для рами та арки (а), відповідно від симетричного навантаження (б) і несиметричного (в)