4. Общие положения по расчёту [ 2 ]

Деревянные конструкции должны удовлетворять требованиям расчёта по несущей способности (первая группа предельных состояний) и по деформациям, не препятствующим нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний), с учётом характера и длительности действия нагрузок.

Деревянные конструкции следует проектировать с учётом их заводского изготовления, а также условий их эксплуатации, транспортирования и монтажа, как поэлементно, так и укрупнёнными блоками.

Долговечность деревянных конструкций должна обеспечиваться конструктивными мерами, а в необходимых случаях защитной обработкой, предусматривающей предохранение их от увлажнения, биоповреждения и возгорания. Деревянные конструкции, предназначенные для эксплуатации в условиях агрессивной среды, должны защищаться в соответствии с указаниями по защите строительных конструкций от коррозии.

Деревянные конструкции в условиях постоянного или периодического длительного нагрева допускается применять, если температура окружающего воздуха не превышает +50⁰ С для конструкций из неклееной древесины и +35⁰С для конструкции из клееной древесины.

Сорта древесины для изготовления деревянных конструкций, клеи, а также необходимые дополнительные требования к древесине должны указываться в рабочих чертежах.

5.Требования к материалам конструкций [ 2 ]

древесины для несущих элементов деревянных конструкций должна соответствовать требованиям 1,2,3-го сортов по ГОСТ на пиломатериалы и на круглые лесоматериалы, а также дополнительным требованиям:

а) ширина годичных слоёв в древесине должна быть не более 5 мм, а содержание в них поздней древесины не менее 20%;

б) в заготовках из пиломатериалов 1.2-го сортов для крайней растянутой зоны (на 0,15 высоты сечения) клееных изгибаемых элементов и в досках 1,2,3-го сортов толщиной 60 мм и менее, работающих на ребро при изгибе или на растяжение, не допускается сердцевина.

Показатели прочности древесины должны быть не ниже нормативных сопротивлений, приведённых в нормах.

В зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации к влажности древесины, применяемой в элементах конструкций, должны предъявляться требования, указанные в приложении (табл.1). Зоны влажности, определяющие условия эксплуатации конструкций на открытом воздухе или внутри неотапливаемых помещений, следует принимать в соответствии с нормами.

Древесина нагелей, вкладышей и других деталей должна быть прямослойной, без сучков и других пороков, влажность древесины недолжна превышать 12%. Такие детали из древесины малостойких в отношении загнивания пород (берёза, бук) должны подвергаться антисептированию.

Величина сбега круглых лесоматериалов при расчёте элементов конструкций следует принимать равной 0,8 см на 1 м длины, а для лиственницы 1 см на 1 м длины.

Плотность древесины и фанеры для определения собственного веса конструкций при расчёте следует принимать по табл.15 приложения.

Синтетические клеи для склеивания древесины и древесины с фанерой в клееных деревянных конструкциях должны назначаться в соответствии с табл. 2 приложения.

Для клееных фанерных конструкций следует применять фанеру марки ФСФ, а также фанеру бакелизированную марки ФБС.

Для остальных элементов деревянных конструкций следует применять стали в соответствии со СНиП [3], а арматурные стали в соответствии с нормами на железобетонные конструкции.

В соединениях элементов конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивной по отношению к стали среды, следует, как правило, использовать алюминиевый сплав Д 16-Т, стеклопластик АГ-4С, однонаправленный древеснослоистый пластик ДСП-Б, а также древесину твёрдых лиственных пород.

6. РАСЧЁТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ [ 2 ]

Расчётные сопротивления древесины сосны (кроме веймутовой), ели и лиственницы европейской и японской приведены в табл. 3 приложения. Расчётные сопротивления других пород древесины устанавливают путём умножения величин, приведённых в табл. 3 приложения, на переходные коэффициенты m_n, указанные в табл. 4 приложения.

Расчётные сопротивления, приведённые в табл. 3 приложения, следует умножать на коэффициенты условий работы:

а) для различных условий эксплуатации конструкций коэффициенты m_в указаны в табл. 5 приложения;

б) для конструкций эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха до +35⁰С, m_т =1.0; при температуре +50⁰С коэффициент m_т =0,8. Для промежуточных значений температуры коэффициент m_т принимается по интерполяции;

в) для конструкций, в которых напряжения в элементах, возникают от постоянных и временных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок, m_g = 0,8;

г) для конструкций, рассчитываемых с учётом воздействия кратковременных (ветровая, монтажная, сейсмическая или гололёдная) нагрузок, а также нагрузок от натяжения и обрывов воздушных ЛЭП и сейсмической нагрузки, коэффициенты m_н указаны в табл. 6 приложения;

д) для изгибаемых, внецентрено сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 50 см коэффициенты m_б указаны в табл. 7 приложения;

е) для изгибаемых, внецентрено сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоёв коэффициенты m_сл указаны в табл.8 приложения;

ж) для гнутых элементов конструкций коэффициенты m_гн указаны в табл. 9 приложения;

и) для растянутых элементов с ослаблением в расчётном сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчётном сечении коэффициент m_о = 0,8;

к) для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиринами под давлением, m_а = 0,9.

Расчётные сопротивления строительной фанеры приведены в приложении (табл.10). В необходимых случаях значения расчётных сопротивлений строительной фанеры следует умножать на коэффициенты m_g , m_т , m_в , m_н и m_а , приведены выше.

Упругие характеристики и расчётные сопротивления стали и соединений стальных элементов деревянных конструкций следует принимать по СНиП [ 3 ].

Расчётные сопротивления ослабленных нарезкой тяжей из арматурных сталей следует умножать на коэффициент m_а = 0,8, а из других сталей принимать как для болтов нормальной точности [ 3 ].

Модуль упругости древесины при расчёте по предельным состояниям второй группы следует принимать равным: вдоль волокон Е=10000 МПа (100000 кгс/см²), поперёк волокон Е₉₀=400МПа (4000 кгс/см²). Модуль сдвига древесины относительно осей, направленных вдоль и поперёк волокон, следует принимать равным G_0,90=500 МПа (5000 кгс/см²). Коэффициент Пуассона древесины поперёк волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон, следует принимать равным ν_90,0=0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперёк волокон ν_90,0=0,02.

Величины модулей упругости строительной фанеры в плоскости листа Е_ф и G_ф и коэффициент Пуассона ν_ф при расчётах по второй группе предельных состояний следует принимать по табл. II приложения.

Модули упругости древесины и фанеры для конструкций, находящихся в различных условиях эксплуатации, подвергающихся воздействиям повышенной температуры, совместному воздействию постоянной и временной длительных нагрузок, следует определять умножением величин Е и G на коэффициент m_в , приведённые в табл. 5 приложения и коэффициенты m_т и m_g , приведённые выше.

______________

ПРИЛОЖЕНИЕ

ДАННЫЕ К РАСЧЁТУ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

ИЗ СНиП II-25-80 [ 2 ]

Таблица 1

Температурно-влажностные условия эксплуатации	Характеристика условий эксплуатации конструкций	Максимальная влажность древесины, % для конструкций
		из клееной древесины	из неклееной древесины
А1 А2 А3 Б1 Б2 Б3 В1 В2 В3 Г1 Г2 Г3	Внутри отапливаемых помещений при температуре до +350С, относительной влажности воздуха, % < 60 60+75 75+95 Внутри неотапливаемых помещений: в сухой зоне в нормальной зоне в сухой и нормальной зонах с постоянной влажностью в помещении более75% и во влажной зоне На открытом воздухе: в сухой зоне в нормальной зоне во влажной зоне В частях зданий и сооружений: соприкасающихся с грунтом или находящихся в грунтах постоянно увлажняемых находящихся в воде	9 12 15 9 12 15 9 12 15 - - -	20 20 20 20 20 25 20 25 25 25 не ограни-чивается «

Примечания: 1. Применение клееных деревянных конструкций в условиях эксплуатации А1 при относительной влажности воздуха ниже 45% не допускается.

2. В неклееных конструкциях, эксплуатируемых в ксловиях В2, В3, когда усушка древесины не вызывает расстройства или увеличения податливости соединений, допускается применять древесину с влажностью до 40%, при условии её защиты от гниения.

Таблица 2

Материалы склеиваемых элементов и условия эксплуатации	Типы и марки клеев
Древесина и древесина с фанерой в конструкциях для условий эксплуатации: кроме Г1, Г2, Г3 кроме А1, Б1, В1, Г1, Г2 и Г3 для условий эксплуатации А2 и Б2 для условий эксплуатации А2	Резорциновые и фенольно- резорциновые (ФР-12, ФРФ-50) Алкил - резорциновые и фенольные (ФР-100, ДФК-1АМ, СФЖ-3016, СФХ) Карбамидно-меламиновые (КС-В-СК) Карбамидные (КФ-5, КФ-Ж, КФ-БЖ)

Таблица 3

Напряжённое состояние и характеристика элементов	Обозначение	Расчётные сопротивления, МПа (кгс/см2), для сортов древесины
		1-го	2-го	3-го
1.Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон: а) элементы прямоугольного сечения ( за исключением указанных в пп.б,в высотой до 50 см ) б) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 11 до 13 см при высоте сечения свыше 11 до 50 см в) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 13 см при высоте сечения свыше 13 до 50 см г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчётном сечении 2. Растяжение вдоль волокон: а) неклееные элементы б) клееные элементы 3. Сжатие и смятие по всей площади поперёк волокон 4. Смятие поперёк волокон местное: а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов б) под шайбами при углах смятия от 90 до 600 5. Скалывание вдоль волокон: а) при изгибе неклееных элементов б) при изгибе клееных элементов в) в лобовых рубках для максимального напряжения	Rн, Rс, Rсм Rн, Rс, Rсм Rн, Rс, Rсм Rн, Rс, Rсм Rр Rр Rс90, Rсм90 Rсм90 Rсм90 Rск Rск Rск	-		- -

Продолжение табл. 3

Напряжённое состояние и характеристика элементов	Обозначение	Расчётные сопротивления, МПа (кгс/см2), для сортов древесины
		1-го	2-го	3-го
г) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения 6. Скалывание поперёк волокон: а) в соединениях неклееных элементов б) в соединениях клееных элементов 7. Растяжение поперёк волокон из клееной древесины	Rск Rск90 Rск90 Rр90

Примечания: 1. В числителе указаны сопротивление в мегапаскалях (МПа), в знаменателе – в килограмм-силе на сантиметр квадратный (кгс/см²).

2. Расчётное сопротивление древесины местному смятию поперёк волокон на части длины ( при длине незагруженных участков не менее длины площадки смятия и толщины элементов), за исключением случаев, оговорённых в п.4 данной таблицы, определяется по формуле

где R_см90 – расчётное сопротивление древесины сжатию и смятию по всей поверхности поперёк волокон;

l_см - длина площадки смятия вдоль волокон древесины.

3. Расчётное сопротивление древесины смятию под углом α к направлению волокон

,

4. Расчётное сопротивление древесины скалыванию под углом α к направлению волокон

,

5. В конструкциях построечного изготовления ( из неклееных элементов) величины расчётных сопротивлений на растяжение, принятые по данной таблице, следует снижать на 30%.

6. Расчётное сопротивление изгибу для элементов настила и обрешётки под кровлю из древесины 3-го сорта следует принимать равным 13 МПа (130кгс/см²).

Таблица 4

Древесные породы	Коэффициент mn расчётных сопротивлений
	растяжению, изгибу, сжатию и смятию вдоль волокон Rр, Rс, Rсм, Rн	сжатию и смятию поперёк волокон Rс90, Rсм90	скалы-ванию Rск
Хвойные Лиственница, кроме европейской и японской Кедр сибирский ( кроме Красноярского края) Кедр Красноярского края, сосна веймутовая Пихта Твёрдые лиственные Дуб Ясень, клён, граб Акация Берёза, бук Вяз, ильм Мягкие лиственные Ольха, липа, осина, тополь	1,2 0,9 0,65 0,8 1,3 1,3 1,5 1,1 1,0 0,8	1,2 0,9 0,65 0,8 2,0 2,0 2,2 1,6 1,6 1,0	1,0 0,9 0,65 0,8 1,3 1,6 1,8 1,3 1,0 0,8

Примечание. Коэффициенты m_n для конструкций опор воздушных линий электропередачи, изготавливаемых из непропитанной антисептиками лиственницы (при влажности не более 25%), умножают на коэффициент 0,85.

Таблица 5

Условия эксплуатации	Коэффициент mв
А1, А2, Б1, Б2 А3, Б3, В1 В2, В3, Г1 Г2, Г3	1,0 0,9 0,85 0,75

Таблица 6

Нагрузки	Коэффициент mн
	для всех видов сопротивлений, кроме смятия поперёк волокон	для смятия поперёк волокон
1. Ветровая, монтажная, кроме указанной в п.3 2. Сейсмическая 3. Гололёдная, ветровая, монтажная при гололёде, от тяжения проводов при температуре ниже среднегодовой 4. При обрыве проводов и тросов	1,20 1,40 1,45 1,90	1,40 1,60 1,60 2,20

Таблица 7

Высота сечения, см	<50	60	70	80	100	>120
Коэффициент mв	1,0	0,96	0,93	0,90	0,85	0,80

Таблица 8

Толщина слоя, мм	<19	26	33	42
Коэффициент mсл	1,1	1,05	1,0	0,95

Таблица 9

Напряжённое состояние	Обозначение расчетных сопротивлений	Коэффициент mгн при отношении τ к / d
		150	200	250	500 и более
Сжатие и изгиб Растяжение	Rс, Rн Rр	0,8 0,6	0,9 0,7	1,0 0,8	1,0 1,0

Примечание . τ _к – радиус кривизны гнутой доски или бруска; d – толщина гнутой доски или бруска в радиальном направлении.

Таблица 10

Вид фанеры	Расчётные сопротивления, МПа (кгс/см2)
	растя-жению в плос-кости листа Rфр	сжатию в плос-кости листа Rфс	изгибу в плос-кости листа Rфи	скалы-ванию в плос-кости листа Rфск	срезу перпен-дику-лярно плоскости листа Rфср
Фанера клееная берёзовая марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С, В/С Семислойная толщиной 8 мм и более: вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам Пятислойная толщиной 5-7 мм: вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С семислойная 8 мм и более: вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам Фанера бакелизированная марки ФБС толщиной 7 мм и более: вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных под углом 450 к волокнам			- - - _

Примечания. 1. Расчётные сопротивления смятию и сжатию перпендикулярно плоскости листа для берёзовой фанеры марки ФСФ R_ф.с90 = R_ф.см90 = 4 МПа (40 кгс/см²) и марки ФБС R_ф.с90 = R_ф.см90 = 8 МПа (80 кгс/см²).

2. В числителе приведены значения в мегапаскалях (МПа), в знаменателе – в килограмм-силе на сантиметр квадратный (кгс/см²).

Таблица 11

Вид фанеры	Модуль упругости, МПа (кгс/см2), Еф	Модуль сдвига, МПа (кгс/см2), Gф	Коэффициент Пуассона νф
Фанера клееная берёзовая марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С, В/С Семислойная и пятислойная: вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С семислойная : вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам Фанера бакелизированная марки ФБС : вдоль волокон наружных слоёв поперёк волокон наружных слоёв под углом 450 к волокнам	9000 90000 6000 60000 2500 25000 7000 70000 5500 55000 12000 120000 8500 85000 3500 35000	750 7500 750 7500 3000 30000 800 8000 800 8000 1000 10000 1000 10000 4000 40000	0,085 0,065 0,60 0,07 0,06 0,085 0,065 0,70

Примечания: 1. Коэффициент Пуассона ν_ф указаны для направления, перпендикулярно оси, в направлении которой определён модуль упругости Е_ф.

2. . В числителе приведены значения в мегапаскалях (МПа), в знаменателе – в килограмм-силе на сантиметр квадратный (кгс/см²).

Таблица 12

Наименование элементов конструкций	Предельная гибкость
Для несущих конструкций Сжатые пояса, опорные раскосы и опорные стойки ферм, колонны Прочие сжатые элементы ферм и других сквозных конструкций Сжатые элементы связей Растянутые пояса ферм в вертикальной плоскости Прочие растянутые элементы ферм и других сквозных конструкций Для опор воздушных линий электропередачи Основные элементы (стойки, приставки, опорные раскосы) Прочие элементы Связи	120 150 200 150 200 150 175 200

Примечание. Для сжатых элементов переменного сечения величины предельной гибкости умножаются на , где коэффициент К_ЖН принимается по [2, прил. 4, табл.1].

Таблица 13

Вид соединения	Деформация соединения, мм
На лобовых врубках и торец в торец На нагелях всех видов В примыканиях поперёк волокон В клеевых соединениях	1,5 2,0 3,0 0,0

Таблица 14

Элементы конструкций	Предельные прогибы в долях пролёта не более
Балки междуэтажных перекрытий Балки чердачных перекрытий Покрытия (кроме ендов): прогоны, стропильные ноги балки консольные фермы, клееные балки (кроме консольных) плиты обрешётки, настилы Несущие элементы ендов Панели и элементы фахверка	1/250 1/200 1/200 1/150 1/300 1/250 1/150 1/400 1/250

Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролёта.

2. При наличии строительного подъёма прогиб ферм и клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролёта.

Таблица 15

Породы древесины	Плотность древесины, кг/м3, в конструкциях для условий эксплуатации
	А1, А2, Б1, Б2	А3, Б3, В1, В2, В3, Г1, Г2, Г3
Хвойные Лиственница Сосна, ель, кедр, пихта Твёрдые породы Дуб, берёза, бук, ясень, клён, граб, акация, вяз, ильм Мягкие лиственные Осина, тополь, ольха, липа	650 500 700 500	800 600 800 600

Примечания: 1. Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких лиственных пород следует принимать равной 850 кг/м³ , твёрдых лиственных пород – 1000 кг/м³.

2. Плотность клееной древесины следует принимать так же, как и неклееной.

3. Плотность обычной фанеры следует принимать равной плотности древесины шпонов, а бакелизированной 1000 кг/м³.

_____________

Литература

1. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1976. Ч.2. Нормы проектирования. Гл.6. Нагрузки и воздействия: СНиП II-6-74. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.09.74.

2. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1982. Ч.2. Нормы проектирования. Гл.25. Деревянные конструкции: СНиП II-25-80. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.01.82.

3. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1982. Ч.2. Нормы проектирования. Гл.23. Стальные конструкции: СНиП II-23-81. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.01.82.

4. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1976. Ч.3. Правила производства работ. Гл.19. Деревянные конструкции: СНиП III-19-76. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.01.76.

5. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1980. Ч.2. Нормы проектирования. Гл.28. Защита строительных конструкций от коррозии: СНиП II-28-73^*. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.10.73.

6. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1981. Ч.2. Нормы проектирования. Гл.2. Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений: СНиП II-2-80. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.01.82.

7. Строительные нормы и правила: Изд. офиц. –М.:Стройиздат, 1979. Ч.2. Разд.А.Основные положения проектирования. Гл.10. Строительные конструкции и основания: СНиП II-А.10-71. Утв.Гос.ком. по делам стр-ва. Срок введ.01.01.72.

8. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. –М.:Стройиздат, 1977.-189 с.

9. Рекомендации по проектированию и расчёту конструкций с применением пластмасс. –М.:Стройиздат, 1969.-56 с.

10. Указания по применению деревянных конструкций в условиях химически агрессивной среды. –М.:Стройиздат, 1969.-70с.

11. Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций. –М.:Стройиздат, 1982.-79 с.

12. Рекомендации по испытанию деревянных конструкций. –М.:Стройиздат, 1976.-28 с.

13. Рекомендации по испытанию соединений деревянных конструкций. –М.:Стройиздат, 1981.-40 с.

14. Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных конструкций при воздействии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов. –М.:Стройиздат, 1981.-96 с.

15. Конструкции из дерева и пластмасс/ Под ред. Г.Г.Крлсена. 4-е изд. –М.:Стройиздат, 1975.-688 с.

16. Иванов В.Ф. Конструкции из дерева и пластмасс. –М.;Л.:Стройиздат, 1966.-352 с.

17. Индустриальные деревянные конструкции: Примеры проектирования/Под ред. Г.Г.Карлсена. –М.:Стройиздат, 1967.-320 с.

18. Светозарова Е.И., Овчинников Ю.С., Санников Ю.Д. Проектирование элементов каркасных зданий с применением клееной древесины и пластмасс: Примеры проектирования. –М.:ЛИСИ, 1976.-76 с.

19. Конструкции из дерева и пластмасс: Примеры расчёта и конструирования / Под ред. В.А.Иванова.-Киев: Высшая школа, 1981.-392 с.

20. Гринь И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов: Проектирование и расчёт. -Киев: Высшая школа, 1975.-280 с.

21. Иванин И.Я. Примеры проектирования и расчёта деревянных конструкций.-М.: Госстройиздат, 1957.-224с.

22. Светозарова Е.И., Е.И. Душечкин С.А. Серов Е.Н. Конструкции из клееной древесины и водостойкой фанеры: Примеры проектирования. – Л.; 1974.-134 с.

23. Отрешко А.И. Справочник проектировщика: Деревянные конструкции.

-М.: Госстройиздат, 1957.-224с.

24. Овчинникова Ю.С. Методические указания для выполнения курсового проекта по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс». –Л.: ЛИСИ, 1977.-42 с.

Оглавление

1. Тема и объём курсового проекта

2. Задание на проектирование

3. Компоновочная часть технического проекта

4. Общие положения по расчёту

5. Требования к материалам конструкций

6. Расчётные характеристики материалов

7. Приложение

Литература