Балки из цельной и клееной древесины

10.4.2.1 Максимальнуювысоту сечения дощатоклееных прямолинейных балок постоянной высоты, двускатных и гнутоклееных пролетом от 6 до 24 м включительно следует назначать в пределах 1/8–1/12 пролета; ширину — минимальной из условий опирания плит покрытия, прогонов или других вышележащих конструкций и отношения b / h = 1/4 – 1/8. Уклон верхней грани прямолинейных двускатных балок необходимо принимать в пределах от 2,5 % до 10 %.

10.4.2.2 Балки следует рассчитывать на прочность и жесткость. Значения максимальных прогибов не должны превышать указанных в СНиП 2.01.07. Клееным балкам с шарнирным опиранием следует придавать строительный подъем, равный 1/200 пролета.

10.4.2.3 Двускатные гнутоклееные балки с постоянной и переменной высотой поперечного сечения и криволинейным участком в середине пролета рекомендуются к применению при уклонах
от 10 % до 20 %. Одна из опор в таких балках, независимо от пролета, должна быть подвижной во избежание возникновения распора.

10.4.2.4 При расчете гнутоклееных балок на прочность, кроме проверки краевых тангенциальных нормальных напряжений, необходима проверка максимальных радиальных растягивающих напряжений s _{r ,max}, действующих поперек волокон древесины, в соответствии с требованиями 10.1.7.

10.4.2.5 В односкатных и двускатных балках переменного сечения следует учитывать влияние ската на напряжения изгиба параллельно поверхности.

10.4.2.6 В случае, когда волокна древесины параллельны одной из поверхностей балки и угол ската a £ 10° (рисунок 10.2), напряжения изгиба в крайних волокнах, параллельных поверхности, следует определять по формуле

(10.18)

а на скатной поверхности — по формуле

(10.19)

где f_{с ,a, d} — расчетное сопротивление древесины сжатию под углом a к направлению волокон, определяемое по формуле (6.2).

Рисунок 10.2 — Односкатная балка

10.4.2.7 При проектировании клеефанерных балок необходимо располагать волокна наружных слоев шпонов фанеры вдоль балки.

Пояса клееных балок с плоской фанерной стенкой следует выполнять из вертикально расположенных слоев (досок). В поясах балок коробчатого сечения допускается применять горизонтальное расположение слоев. Если высота поясов превышает 100 мм, в них следует предусматривать горизонтальные пропилы со стороны стенок.

Для стенок балок должна применяться водостойкая фанера толщиной не менее 8 мм.

10.4.2.8 Расчетные напряжения изгиба должны удовлетворять условиям, приведенным в 7.4, 7.8 и 10.1.3 – 10.1.8.

10.4.2.9 При необходимости в балках допускается выполнение подрезки на опоре со стороны растянутой зоны при соблюдении следующих требований:

а) для балок из цельной древесины глубина подрезки h_a £ 0,25 h, длина скоса c ₁ > 2 h_a и длина опорной площадки подрезки с < h (рисунок 10.3, а)) при условии, что

< 0,4 МПа, (10.20)

где R_d — опорная реакция от расчетной нагрузки;

b и h — ширина и высота поперечного сечения балки без подрезки;

б) для балок из клееной древесины глубина подрезки h_a £ 0,5 h, а длина опорной площадки подрезки с < 120 мм (рисунок 10.3, б)) при наличии вклеенных стержней и условии, что

(10.21)

где R_d — опорная реакция от расчетной нагрузки;

b и h — ширина и высота поперечного сечения балки без врезки;

f_{v ,0, d} — расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон;

k_s — коэффициент для подрезок с двумя вертикально вклеенными арматурными стержнями диаметром от 16 до 20 мм (рисунок 10.3, б)), определяемый из выражения

k_s = 1,805 – 3,965 h_a / h + 3,186 (h_a / h)². (10.22)

В клееных деревянных балках с вертикальными вклеенными стержнями расстояние с ₂ принимается равным 3,5 d, где d — номинальный диаметр вклеенного стержня.

10.4.2.10 Для клееных балок на участках у опор, а также в зоне действия вертикальных сосредоточенных сил должны быть проверены условия, приведенные в 10.1.3.

1 — балка; 2 — вклеенные стержни

Рисунок 10.3 — Опорные участки балок с подрезками:

а — скошенная подрезка опорного участка балки
из цельной древесины;

б — подрезка опорного участка балки из клееной древесины
с вклеенными стержнями

10.4.2.11 Из плоских сплошных балок могут проектироваться пространственные конструкции, перекрестно-балочные системы, ребра куполов, складки и др.

Колонны

10.5.1 Деревянные колонны являются сжатыми или сжато-изгибаемыми несущими конструкциями, опирающимися на фундаменты.

10.5.2 Колонны выполняются как из клееной, так и цельной древесины. В клееных колоннах допускается сочетать древесину 2 и 3 сортов, используя в крайних зонах поперечного сечения на 0,15 высоты более высокий сорт, по которому назначается расчетное сопротивление.

10.5.3 При центральном сжатии колонн расчетное напряжение сжатия должно удовлетворять усло­виям, приведенным в 7.3.

10.5.4 В других случаях, кроме оговоренных в 10.5.3, напряжения должны удовлетворять условиям, приведенным в 7.6 и 10.1.3.

Фермы

10.6.1 Расчет ферм с разрезными и неразрезными поясами следует производить по деформированной схеме с учетом податливости узловых соединений. В фермах с неразрезными поясами осевые усилия в элементах и перемещения допускается определять с предположением шарнирных узлов.

10.6.2 Фермы следует проектировать со строительным подъемом не менее 1/200 пролета, осуществляемым в клееных конструкциях путем выгиба по верхнему и нижнему поясам.

10.6.3 Расчетную длину сжатых элементов ферм при расчете их на устойчивость в плоскости фермы следует принимать равной расстоянию между центрами узлов, а из плоскости — между точками закрепления их из плоскости.

10.6.4 Элементы решетки ферм следует центрировать в узлах. В случае нецентрированных узлов ферм следует учитывать возникающие изгибающие моменты. Стыки сжатых поясов ферм следует располагать в узлах или вблизи узлов, закрепленных от выхода из плоскости.

10.7 Плоские рамы

10.7.1 Клееные деревянные рамы выполняются однопролетными трехшарнирными с дощатыми или клеефанерными ригелями и стойками прямоугольного (дощатоклееные), коробчатого или двутавровокоробчатого (клеефанерные) сплошного поперечного сечения переменной высоты по длине. Плоские рамы допускается проектировать сквозными, решетчатыми.

10.7.2 Расчет на прочность элементов трехшарнирных рам в их плоскости следует выполнять по правилам расчета сжато-изгибаемых элементов с расчетной длиной, равной длине полурамы по осевой линии.

10.7.3 Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам, закрепленных по внешнему контуру, допускается проверять по формуле (7.24). При этом для гнутоклееных рам и рам из прямолинейных элементов с углом a между осями стойки и ригеля менее 130° расчетную длину ригеля и стойки из плоскости рамы следует принимать равной длинам их внешних подкрепленных кромок, а при
угле a³ 130° расчетную длину элемента следует принимать равной длине осевой линии полурамы.

10.7.4 Жесткие карнизные узлы, где действуют максимальные изгибающие моменты, следует рассчитывать в зависимости от конкретного конструктивного решения.

10.7.5 Расчет прочности криволинейных участков гнутоклееных дощатых рам следует выполнять по формулам (10.14) и (10.15).

10.7.6 Карнизные узлы клеефанерных рам c гнутоклееными элементами (рисунок 10.4) следует рассчитывать по формулам кривых брусьев с приведенными геометрическими характеристиками радиальных сечений:

а) по максимальным тангенциальным напряжениям на сжатой кромке

(10.23)

б) на растянутой кромке с условным радиусом кривизны r ₂

(10.24)

где M_{d , b} и N_{d , b} — расчетные усилия в биссектрисном сечении узла;

r ₁, r ₂ — радиусы кривизны кромок биссектрисного сечения узла;

r ₀ — радиус кривизны нейтрального слоя;

y ₀ — расстояние от центра тяжести сечения до нейтрального слоя (рисунок 10.4);

A_ef — приведенная площадь в биссектрисном сечении узла.

Плоские арки

10.8.1 Гнутоклееные арки следует проектировать преимущественно кругового очертания с соотношением стрелы подъема к пролету не менее 1/6 и ширины к высоте сечения 1/5–1/7.

Очертание стрельчатых арок должно определяться из условий обеспечения заданного внутреннего габарита здания, при этом стрелу подъема полуарок следует принимать 1/12–1/15 длины хорды полуарки.

10.8.2 Арки следует рассчитывать на прочность в соответствии с требованиями 7.6.1 и 7.6.4,
а на устойчивость в плоскости кривизны — по формуле (7.24), причем расчетную длину элементов l_d следует принимать по таблице 10.1.

Рисунок 10.4 — Схема карнизного узла клеефанерной рамы

Таблица 10.1 — Расчетные длины элементов арок

Наименование расчета	Расчетная длина
Расчет на прочность по деформированной схеме:
для двухшарнирных арок при симметричной нагрузке	0,35 Sa
для двухшарнирных арок при кососимметричной нагрузке
для трехшарнирных арок с углом перелома в ключе не более 10° при симметричной и кососимметричной нагрузках	0,58 Sa
для трехшарнирных арок с углом перелома в ключе более 10° при симметричной и кососимметричной нагрузках	0,5 Sa
Расчет на устойчивость в плоскости кривизны для двухшарнирных и трехшарнирных арок	0,58 Sa
Примечание — Sa — полная длина дуги арки; a — центральный угол полуарки в радианах.

 

10.8.3 Расчет арок на устойчивость плоской формы деформирования следует производить по формуле (7.24).

10.8.4 В опорных и коньковых узлах при опирании полуарок частью торцов в металлические башмаки (рисунок 10.5) должно соблюдаться условие

s _{cm ,a, d} £ k _s1 ∙ k _s2 ∙ f_{c ,a, d}, (10.25)

где s _{cm ,a, d} — расчетное напряжение смятия под углом к волокнам древесины под опорной плитой
определяется по формуле

s _{cm ,a, d} = F_d / A_d, (10.26)

здесь A_d = h_db — площадь опорной площадки торца полуарки (рисунок 10.5) при ширине сечения b;

F_d — расчетное усилие, действующее перпендикулярно торцу полуарки;

f_{c ,a, d} — расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам, определяемое по формуле (6.2);

k _s1 и k _s2 — коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения напряжений под плитой башмака, определяются по формулам:

k _s1 = 0,348 – 0,064b₂ + 0,107b₂² – (0,322 + 0,056b₂ – 0,044b₂²)b₁ +
+ (0,242 – 0,031b₂ + 0,065b₂²) ∙ b₁², (10.27)

k _s2 = 0,87 + 0,08b₃ – 0,27b₄ + 0,04b₁b₃ + 0,06b₂b₃b₄ – 0,08b₄², (10.28)

где b₁ = (a – 22,5°)/22,5°;

b₂ = (h_d / h – 0,5)/0,25;

b₃ = 2 l_sk /3 h_d – 1;

b₄ = 10 V_d / F_d – 1;

при b₄ = 0 значение k _s2 следует принимать равным 1.

Рисунок 10.5 — Схема конькового узла арки

Связи

10.9.1 Для обеспечения пространственной неизменяемости и жесткости конструкций в деревянных зданиях и сооружениях необходима постановка связей в покрытии и связей между колоннами каркасов в продольном направлении.

10.9.2 В качестве связей могут применяться жесткие элементы из дерева и металла, воспринимающие сжатие и растяжение, а также гибкие стальные тяжи, воспринимающие только растягивающие усилия. В этом случае вместо одного должны быть установлены два перекрестных гибких элемента.

10.9.3 В каркасных деревянных зданиях в торцевых частях и по длине здания на расстоянии
не реже чем через 30 м должны быть установлены связевые блоки жесткости, рассчитанные на восприятие всех возможных горизонтальных усилий, включая усилия от торможения кранов и от других технологических воздействий. Все конструкции, расположенные между блоками жесткости, должны быть объединены в единый геометрически неизменяемый жесткий каркас здания путем соединения их с блоками жесткости.

10.9.4 В плоскости стен должны быть установлены в пределах блоков жесткости следующие связи: продольные — при защемленных колоннах в плоскости рамы каркаса; продольные и поперечные — при шарнирно опертых колоннах. В этом случае не реже чем через 30 м должны располагаться поперечные диафрагмы жесткости в виде рам или защемленных колонн, рассчитанных на соответствующую ветровую нагрузку. Верх всех шарнирно опертых колонн должен быть прикреплен к продольной ферме, расположенной в плоскости верхних или нижних поясов стропильных ферм или балок.

10.9.5 В плоскости покрытия должны быть установлены следующие горизонтальные связи: при защемленных колоннах — поперечные в пределах блоков жесткости; при шарнирно опертых колоннах — поперечные и продольные вдоль стен по всей длине здания.

10.9.6 В зданиях с подвесными кранами должны быть предусмотрены продольные и поперечные связевые фермы в плоскости нижних поясов ферм или балок.

10.9.7 Устойчивость плоских ригелей (ферм и балок) должна быть обеспечена вертикальными жесткими связями, соединяющими попарно вдоль здания смежные фермы или балки. Попарно должны раскрепляться также сжатые нижние участки (кромки, пояса) арок и рам.

10.9.8 В малоэтажных жилых зданиях с панельными или щитовыми стенами в плоскости перекрытий следует устраивать обвязочные пояса, выполненные из цельных или клеедощатых элементов, передающие горизонтальные нагрузки на каркас.

10.9.9 Усилия в связях следует определять с учетом наиболее неблагоприятных комбинаций воздействий и конструктивных несовершенств.

 

Приложение А

(обязательное)

 

Нормативные и временные сопротивления древесины сосны и ели

 

Нормативные сопротивления f_{i ,a, k} и (с обеспеченностью 0,95) и средние значения временных сопротивлений f_{i ,a} и соответственно сортной древесины пиломатериалов и чистой древесины, приведенные к влажности 12 %, даны для основных видов напряженного состояния в таблице А.1.

Таблица А.1	В мегапаскалях
Вид напряженного состояния	fi ,a, k / fi ,a древесины сорта	чистой древесины
1 Изгиб:
а) при нагружении кромки	26/36	24/33	16/22	—
б) при нагружении пласти	30/42	27/37,5	20/28	57/80
2 Сжатие вдоль волокон	24/33	23/31	15/20	33/44
3 Растяжение вдоль волокон	20/34	15/25	—	60/100
4 Скалывание вдоль волокон	3,6/6	3,2/5	3,2/5	4,5/7
Примечания 1 Размеры поперечных сечений испытываемых образцов пиломатериалов принимают в соответствии с их толщиной по сортаменту. 2 Временные сопротивления следует определять для пиломатериалов и заготовок из них цельных и стыкованных на зубчатое соединение — по испытаниям согласно ГОСТ 15613.4, ГОСТ 21554.4 – ГОСТ 21554.6. При выборочных контрольных испытаниях следует руководствоваться ГОСТ 18321 и ГОСТ 20736. 3 Прочность древесины брусьев и круглых лесоматериалов допускается оценивать визуально по сортообразующим признакам и требованиям. 4 Прочность заготовок из пиломатериалов, срощенных по длине на зубчатый шип, при испытаниях на изгиб и нагружении по пласти должна быть не ниже значений, указанных в 1, б) для 1 сорта.

 

Приложение Б

(обязательное)