Расчет ДК по предельным состояниям. Поправочные коэффициенты.

Предельное состояние — это такое состояние, при достижении которого конструкция перестает удовлетворять заданным требованиям, предъявляемым к ней в эксплуатационных условиях или при возведении.

Внешней причиной, могущей привести конструкцию к предельному состоянию, являются силовые воздействия (внешние нагрузки, реактивные силы).

Первая группа предельных состояний характеризуется потерей несущей способности и полной непригодностью к дальнейшей эксплуатации. В конструкциях из дерева и пластмасс могут возникнуть следующие предельные состояния первой группы: разрушение, потеря устойчивости, опрокидывание, недопустимая ползучесть.

Эти предельные состояния не наступают при условиях: σ<=R; τ<=Rck т. е. когда нормальные напряжения σ или скалывающие напряжения τ не превышают некоторой предельной величины R, называемой расчетным сопротивлением.

Вторая группа предельных состояний характеризуется такими признаками, при которых эксплуатация конструкции или сооружения хотя и затруднена, но полностью не исключается, т. е. конструкция становится непригодной лишь к нормальной эксплуатации. Для деревянных конструкций и конструкций с применением пластмасс пригодность к нормальной эксплуатации обычно определяется по прогибам:  Формула означает, что изгибаемые (или сжато-изгибаемые) элементы или конструкции пригодны к нормальной эксплуатации, когда наибольшая величина отношения перемещения (т. е. прогиба) к пролету f/l меньше некоторой предельной величины [f/l] пред.

Не допустить наступления ни одного из возможных предельных состояний как при эксплуатации конструкций в течение срока службы, так и при транспортировании, монтаже конструкции и возведении здания {сооружения).

Для оценки характеристик материалов, величин нагрузок и реальных условий эксплуатации метод расчета по предельным состояниям вводит понятия: нормативные и расчетные сопротивления, нормативные  и расчетные нагрузки, коэффициенты условия работы и другие параметры, применяемые при расчете различных конструкций.

Путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент пе­регрузки получают величину, называемую расчетной нагрузкой, которая и принимается в расчетах конструкций.

Нормативное сопротивление древесины вычисляется по резуль­татам многочисленных испытаний малых образцов чистой (без включения пороков) древесины одной породы влажностью 12%. Для оценки прочности при различных видах деформирования (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание) используют образцы, установленные ГОСТом.

 

25. Расчет центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов постоянного цельного сечения. На растяжение работают нижние пояса ферм, затяжки арок и стержни других сквозных конструкций. При этом растягивающее усилие N действует вдоль оси элемента и во всех точках его поперечного сечения возникают растягивающие напряжения σ, которые с достаточной точностью считаются одинаковыми по величине. Поверочный расчет растянутых элементов производят по формуле σ=N/F_HT<=R_p

Для подбора сечений растянутых элементов пользуются этой же формулой, но относительно искомой площади F_Tp, учитывая, что усилие N и расчетное сопротивление R_P известны. Наибольшее растягивающее усилие, которое может выдерживать элемент из­вестных размеров, определяют по формуле (5.1), но относительно искомого усилия. По деформациям растянутые элементы не про­веряют.

Центрально сжатые элементы постоянного поперечного сечения следует рассчитывать по формулам:

на прочность

на устойчивость   

  f_{c ,0, d} — расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

A_d — расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной:

— площади сечения брутто A _sup, если ослабления не выходят на кромки и площадь ослабления не превышает 25 % площади брутто;

— площади сечения нетто A _inf с коэффициентом 4/3, если ослабления не выходят на кромки и площадь ослабления превышает 25 % площади брутто;

— площади сечения нетто A _inf, если ослабления выходят на кромки;

k_c — коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле.

При расчете центрально сжатых элементов на устойчивость следует учитывать упругую и упругопластическую работу древесины. Критические напряжения в указанных областях разделяются граничной гибкостью, которая в расчетах принята равной  = 70.

Гибкость элементов цельного, постоянного по длине сечения: ,      

— расчетная длина элемента;

i — радиус инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси.

Расчетную длину элемента  следует определять по формуле

— коэффициент, определяемый в соответствии с требованиями 7.7;

l— свободная длина элемента.

26. Расчет центрально-сжатых бревенчатых стоек с сохранением естественного сбега. Расчет на устойчивость центрально сжатых элементов переменного по высоте и постоянного по ширине сечения следует выполнять по формуле       

— площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами;

— коэф., учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по табл.;

— коэф. продольного изгиба для гиб­кости, соответств. сеч. с макс. размерами.

Таблица 7.1 — Значения коэффициента k_{g , n} для расчета сжатых и сжато-изогнутых элементов с переменной высотой и постоянной шириной сечения

Условия опирания элементов	Значения коэффициента kg , n
	Элементы прямоугольного сечения		Элементы двутаврового и коробчатого сечений
	В плоскости yz	В плоскости xz	В плоскости yz	В плоскости xz
	(0,4 + 0,6b) ∙ b	0,4 + 0,6b	b	1
	0,7 + 0,93b	0,66 + 0,34b	0,35 + 0,6 b	1

 

сечения брутто изгибающий момент следует принимать