Работа древесины на сжатие, смятие, скалывание

На диаграмме м. видеть 3 стадии: I – упругая стадия работы древ-ны, II – стадия ускорен роста деф-ций, III – стадия уплотнения древ-ы.

На сжатие и смятие поперек волокон по всей пов-ти дре-на работает хуже, чем на сжатие и смятие вдоль волокон. При сжатии поперек волокон под углом 90 стенки клеток работают в неблагоприят усл-ях, они сплющ-ся за счет внут пустот и это приводит к значит деф-циям. Влияние пороков на прочность древесины при сжатии и смятии поперек волокон не значит. В дерев кон-циях сжатие и смятие м.б. 3-х видов: 1.смятие по всей пов-ти; 2.смятие на части длины; 3.смятие на части длины и ширины.

Чем меньше сминаемая часть по отн-ию ко всей площади, тем выше сопр-ие древ-ны смятию. Проч-ть древ-ны на сжатие и смятие под углом к направ-ию волокон опред-ся по формуле: . Расчет эл-тов на сжатие и смятие поперек волокон произ-ся по формуле: ; - расч сминающая сила; -расч площадь смятия; - расч сопр-ие древ-ны сжатию и смятию поперек волокон.

Скалывание древ-ны - самый слабый вид сопр-ия древ-ны. Хар-р разрушения древ-ны при скал-нии - хрупкий, наличие различ порокрв резко снижает сопр-ие древ-ны скал-нию. Различают скал-ние вдоль волокон, поперек волокон и под углом к волокнам. Чаще всего древесина работает на скал-ние вдоль волокон. Предел проч-ти на скал-ние поперек волокон в 2 раза меньше, чем вдоль, а предел проч-ти на скал-ние под углом к волокнам занимает.промежут значение. Расч сопр-ие древ-ны скал-нию под углом: ; R - расч сопр-ие древ-ны скал-ию вдоль волокон; -…. поперек волокон. При расчете соед-ий эл-ов дерев кон-ций необх-мо опред-ть касат напр-ие: ; - расч скал-щая сила; - площадь скал-ия; - расч ср по длине площадки скал-ия сопр-ие древ-ны. Сопр-ие древ-ны скал-ию вдоль волокон: ; R_СК – расч сопр-ие древ-ны скал-ию вдоль волокон, при расчете по макс напр-ию; - расч длина площадки скал-ия, принимаемая <10 глубин врезки в эл-т, причем ; - к-т, зависящий от вида скал-ия древ-ны в соед-ях6 при односторон скал-ии 0,25, при 2хсторон 0,125, если обеспечено обжатие по пл-ти скал-ия; е – плечо сил скал-ия, к-ое приним-ся: для эл-тов с несимметр врезкой 0,5h, с симметр врезкой 0,25h: h – полная высорта попер сечения эл-та.

 

Дощатые настилы

Настилы из досок и брусков исп-ют в покрытиях неотаплив зд и в покрытиях отаплив зд с холод чердаком. Настилы уч-ют в обеспечении простран жест-ти и устой-ти покрытий зд и соор. Тем не менее, они относятся к менее ответственным кон-ям, для их изгот-ия допускается исп-ть пиломатериалы III сорта. Настилы м.б. построечного изгот-ния или выпускаться в виде готовых щитов покрытия заводского изгот-ния. Различают 2 типа настилов: продол (доски раб слоя располагаются перпен-но коньку кровли) и попер (доски раб слоя располагаются // коньку кровли). Попер настилы конструируют однослойными, разряженными в виде обрешетки (под кровлю из волнистых листов, черепицы) или в виде двойного перекрестного настила под рулонную кровлю. Шаг досок однослойных, разряженных настилов опред-ся расчетом и типом кровли. Двойной перекрестный настил состоит из 2 слоев нижнего (раб), верхнего (защит). Толщина и шаг досок раб настила опред-ся расчетом. Доски раб настила д. иметь длину достаточную для перекрытия 2 пролетов. Защитный косой настил вып-ся из досок толщиной 16-32мм, шириной не менее 100мм, укладываемых под углом 45-60 к раб слою. Защитный слой обеспечивает совместную работу всех элементов настила, защищая кровлю от разрывов при коробление и растрескивании более толстых досок раб слоя.

Настил условно рассматривают как двухпролетные неразрезные балки. Расчет ведется для полосы настила шириной 1м с учетом числа досок раб слоя на этой ширине. Доски защит слоя учитывают т-ко при сборе нагрузок. При углах наклона кровли больше 10Å считается: 1. пост нагрузка от покрытия равномерно распределена по пов-ти кровли, 2. снег нагрузка зависит от формы покрытия и распред-ся на гориз проекцию кровли, 3. при угле наклона кровли до 30Å снег нагрузка не учитывается, 4. врем нагрузка от сосредоточо груза 1,2 кН (вес ч-ка с инструментом); при разряженном настиле с шагом досок более 15см нагрузка от соседнего груза передается на одну доску, а при сплошном - на 2; при двойном настиле груз считается распределенным на 0,5 м настила Р=2,4 кН.

Настилы рассч-ют на 2 сочетания нагрузок: 1. пост и врем снег нагрузка, 2. пост и врем от сосредоточ груза. На 1-ое сочетание нагрузок расчет ведется на проч-ть и жес-ть, на 2-е т-ко на прочность. Продол настил и двойной перекрестный рассч-ся т-ко на составляющие нагрузок перпенд-ые скату кровли. Скатные составляющие восприним-ся жесткой основой крыши, что обеспечивается конструктивными мероп-ями или косым настилом. Расчет попер разряжен настила из брусков произ-ся на косой изгиб.

Порядок расчета: 1. По величине мах м-та опред-ют треб м-т соприя. 2. По сортаменту принимают толщину досок раб настила. 3. Вычисляют треб общую ширину досок на расч полосе 1м. Если ширина =100см – сплошной, если меньше – разряженный, если больше – несущей сп-ти недостаточно, необх-мо увеличить толщину досок раб настила, или изменить конструкцию настила.

 

Клеефанерные балки

Клеефанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов и м.б. с плоской или волнистой фанерной стенкой. Попер сечение клеефанер балки может быть двутавр или коробч. Так как при этом пояса удалены от нейтральной оси, то материал в таких балках используется более эф­-но. Для изгот-ия балок исп-ют пиломат-лы хвой пород I и II сорта и водостойкую фанеру марок ФСФ и ФБС.

Фанерная стенка помимо работы на сдвигающие уси­лия м. воспринимать и норм напр-ия (если волокна наруж шпонов расположены вдоль оси балки). Клеефанерные балки м.б. пост высоты, двускатными, а также с криволин верх поясом. Одним из важных преимуществ клеефанерных балок с криволинейным верхним поясом по сравнению с дву­скатными является то, что они не имеют стыка в коньке и поэтому могут быть выполнены полностью без металь­ными, что делает их более пригодными к применению в помещениях с агрес средой, в частности для хим произ-в. Клеефанер балки рассч-ют с учетом различ модулей упругости древ-ны поясов и фанерной стенки по приведенным геом хар-кам. Приведение осущ-ют к мат-лу, в к-ом находят напр-ния.

Осн правила конструирования: 1. Рекоменд пролеты 9-12 м. 2. Размеры попер сечения предварит задаются: h=(1/10 – 1/20)l; h_П=(1/6 – 1/10)h. 3. Пояса балок вып-ют из досок толщиной не более 50мм и шириной не более 100мм. 4. Фанерная стенка приним-ся >8мм. 5. Стыки фанер стенки по длине вып-ют «в ус» или в стык с накладками. 6. Для лучшего исп-ия несущей сп-сти фанер стенки листы фанеры располагают т.об., чтобы волокна ее рубашек были направ-ны вдоль оси балки. 7. Устой-ть верт стенки обеспеч-ся постановкой ребер жесткости ч/з 1/10 пролета, в крайних панелях сечения усиливают доплнит листом фанеры и подкосом жесткости. 8. Внутр полости коробчатых сечений обрабатывают комбинирован составом антисептиков и антиперенов.

 

Клееные деревянные арки

Прим-ют при стр-ве большепролетных общ и спорт зд, в произ и склад зд с хим-ки агрес средой.

Класс-ция: 1. По конструкт схеме: 3х- и 2хшарнирные. 2. По очертанию оси: круговые (l =18-63м); стрельчатые (18-45м); параболообразные (18-24м); треугольные (12-24м). 3. По типу попер сечения: сплошные (прямоугол, двутавр); спаренные; арм-ные и др. 4. По сп-бу восприятия распора: непоср-но ж/б фун-тами, несущ кон-циями каркаса зд или стал затяжкой.

Осн положения по проек-ию. Клееные ДА реком-ся проек-ть 3хшарнир стат-ки определимыми. Пролет арок l =18-60м и >. Шаг арок 3-6м. опред-ие геом хар-к ДА зависит от очертания их оси, наиб распространены арки кругового и стрельчатого очертания. Стат расчет арок ведется по общим правилам стр механики. Расч сечением арок явл-ся сечение с max изгиб м-том от наиб невыгодного сочит-я нагрузок. При этом же сочит-и опред-ют величину продол и попер сил в коньковом и опор узлах. Конструкт расчет закл-ся в подборе поер сечения по формулам для сжато-изгибаемых эл-тов в соотв. с треб-ями СНиП. При расчете арок на прос-ть и устой-ть в пл-ти кривизны расч длина приним-ся: l₀=0,35·S – для 2хшарнир арок и сводов; l₀=0, 8·S – для 3хшарн арок и сводов; l₀=0,5·S – для стрельчатых и треугольных арок. S – длина дуги всей арки. При расчет еарок на прос-ть по деформирован схеме и на устой-ть плоской формы деф-ия коэф-т, учит-щий дополнит м-т от продол силы при деф-ции оси эл-та опред-ся: , N_K – продол усилие в коньковом узле. После подбора сечения арки, констр-ют и расч-ют коньковый и опорный узлы и при необх-ти монтаж стык отправочных эл-тов.

Коньковый узел. КУ арок пролетом до 18 м решаются простым лобовым упором и перекрываются парными дерев или метал накладками на болтах. Толщина дерев накладок приним-ся =-ой половине ширины сечения арок, а стал – назнач-ся констр-но 10-20мм. Длина накладок опред-ся диаметром и шагом расстановки болтов и зависит от их кол-ва. Диаметрами болтов задаются и расставляют их по дли накладок с учетом треб-ний min рас-ий вдоль и поперек волокон древ-ны. (рис) Расчет узла ведут на действие попер силы от расч сочитания нагрузок, а п/накладка расм-ся как условная двухконсольная балка. Опред-ют min несущ сп-сть одного болта. При прим-нии метал накладок в узле за расч несущ сп-сть болта принимают max знач-е несущ сп-сти болта на изгиб. треб кол-во болтов рассчитывают в кажд верт ряду.. проверка торцов арки на смятие не произ-ся в в иду запаса проч-ти.

При пролетах арок >18м узлы решаются в виде классич шарниров. При этом δ пластин стал башмака назначается 10-20мм. Расчет крепления стал башмака к арке закл-ся в проверке усл-ия: равнодействующая усилий в наиб загружен болек от действия расч попер силы и м-та не превышает его min несущ сп-сти: , М_Б – расч м-т в башмаках: М_Б=Q·e, Q – расч попер сила в башмаке; е – рас-ие от оси шарнира до центра болтового соед-ния; z_max – max рас-ие м/у осями болтов в напрв-ии перпендик-ом к оси эл-та; Σz_i² – сумма квадратов рас-ий м/у рядами болтов; n_Б – число болтов в крайнем ряду параллел-ом оси эл-та; m_Б – общее кол-во болтов в башмаке. При невып-нии усл-ия необх-мо увеличить диаметр болтов или их кол-во, и повторить расчет. Затем подбирают терб радиус цилиндрич шарнира.

Опорный узел. В пролетах арок до 18м опорные узлы вып-ют простым лобовым упором с парными стал накладкаи (рис). Треб площадь смятия в ОУ опред-ся по продол сжи-щей силе. Попер сила воспринимается анкерными болтами, заделанными в фун-т или заклад деталью фун-та. Стал накладки башмака крепят к арке глухорями или болтами. Треб S сечения болтов и их необх кол-во опред-ют в соотв-ии с рассм-ми ранее формулами.

При пролетах >18м ОУ решают в виде классич шарниров, кон-ция узлов аналогисна кон-ции КУ. Кроме того, необх-мо учитывать мест напр-ия, возник-щие в узле в следствие опирания арки неполным сечением ч/з стал башмаки.

Конструк-но эти уч-ки арок усиливают фанер накладками на клею, стяжными хомутами или вклеенными стержнями.

 

 

Деревянные рамы

Прим-ся при стр-ве общ. и спорт. зд, произ и складских зданий с хим-ки агрес средой. Осн схем ДР, применяемых в ст-ве, большое множество. Наибольшее распространение, благодаря простоте изготовления и надеж-ти, получили гнуто-клееные рамы. Досчатые и брусчатые сборно-разборные рамы необх пролетов до 12 м исп-ют в каркасах холодных складов и навесах. Возможны пролеты рам до 60 м.

Класс-ция: 1. По конструк схеме: 3х- и 2хшарнирные. 2. По мат-лу: клееные дерев, клеефанерные, брусчатые и досчатые.

«+» (3-х шарнирных): хорошо работают на гориз нагрузки; геом неизмен-ть и попер устой-ть обеспечивается без жесткого защемления стоек в фун-те; по сравнению с арками проще устройство огражд кон-ций. «-»: в карнизных узлах появл-ся значит изгиб м-ты.

Осн положения по проек-нию. ДР реком-ся проек-ть 3-хшарнирными, стат-ки определимыми, 2-хшарнирные рамы с жесткими опорными узлами ограничены в применении из-за сложности констр-ния узлов, обеспечивающих жесткую заделку дерев стоек-рам в фун-т. Пролеты рам l =12-24 (60м). Угол наклона ригеля α 14-45⁰. Шаг рам приним-ся из технико-экон сооброжений и составляетет 3; 4,5; 6м. Ширина сечения клееных ДР назначается аналогичноно др клееным кон-циям с учетом сущ-щего сортамента пиломат-лов и нормируемых пропусков на обработку боковых пов-тей кон-ций, составляет b =140-240мм. Высота рам в карнизном узле опред-ся расчетом и назнач-ся в приделах (1/12-1/30) пролета. Высота сечения ригеля рам в коньковом узле приним-ся не менее 0,3 высоты в карнизном узле, а в опорном сечении - ≥0,4 высоты в карниз узле. Прямолин эл-ты рам изгот-ся из слоев толщиной после острожки 32мм. Толщина на криволин уч-ках зависит от внутр радиуса кривизны в карнизном узле и назначается 16-24мм.

Определение геом хар-к зависит от констр особ-тей рам. Расч сочетанием нагрузок явл-ся загружение пост и снег нагрузками по всему пролету и загружение одностор снег нагрузкой на половине пролета. Ветровая нагрузка при высоте стоек рам до 4м и углах наклона ригеля до 14⁰ в расчетах не учитывается. Статич расчет рам ведется по общим правилам стр механики. Расч сечением рам явл-ся сечение в карнизном узле с max М_ИЗГ. Конструкт расчет закл-ся в подборе попер сечения по формулам для сжато-изгиб. эл-тов в соотв-вии со СНиП.

При проверке устой-ти плоской формы деф-ния 3хшарнирных рам из прямолин эл-тов с углом м/у осями ригеля и стойки >130⁰ для гнуто-клееных рам расч длину эл-та принимают равной длине п/рамы по осевой линии. При угле м/у ригелем и стойкой < 130⁰ расч длину эл-та принимают равной длинам ригеля и стойки по внеш кромке.

Коньковые узлы рам констр-ся и расч-ся аналогично коньковым узлам 3хшарнирных арок. Опорный узел расч-ся простым лобовым упором дерев стойки в метал башмак. Распор передается непоср-но на фун-т или воспроиз-ся затяжкой, расположенной ниже уровня пола.