- •1. Древесина как материал инженерных сооружений
- •Группы деревянных конструкций по условиям эксплуатации
- •1.1. Свойства древесины
- •Объемный вес древесины
- •1.2. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания
- •1.3. Достоинства и недостатки древесины как строительного материала
- •2. Расчетные характеристики и расчет элементов деревянных конструкций
- •Расчетные сопротивления сосны и ели
- •2.1. Центрально-растянутые элементы
- •2.2. Центрально-сжатые элементы
- •Значения коэффициента
- •Предельные гибкости элементов конструкций
- •Расчетная площадь сжатых элементов при различных симметричных ослаблениях поперечного сечения
- •2.3. Изгибаемые элементы
- •Предельные прогибы элементов строительных конструкций
- •2.4. Косой изгиб
- •2.5. Сжато-изгибаемые элементы
- •2.6. Растянуто-изгибаемые элементы
- •2.7. Сжатие и смятие древесины поперек волокон
- •2.8. Скалывание древесины
- •2.9. Краткие рекомендации по компоновке сечений деревянных элементов
- •3. Соединения элементов деревянных конструкций
- •3.1. Контактные соединения деревянных элементов
- •3.2 Соединения на механических связях
- •Расчетная несущая способность на один срез
- •Минимальные расстояния между нагелями
- •Значения коэффициента kн
- •Значения коэффициента угла смятия
- •4. Простейшие деревянные конструкции
- •4.1. Настилы
- •4.2. Стропильные ноги
- •4.3 Прогоны
- •Моменты и прогибы консольно-балочных прогибов
- •4.4 Плоские сквозные деревянные конструкции
- •5. Расчет и проектирование фундаментов
- •5.1 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований и фундаментов
- •5.2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
- •5.3. Вариантность решения
- •5.4. Пучинистые свойства грунтов
- •Значение Pf, создаваемое 1 см промерзающего слоя грунта в мПа (кгс/см2)
- •Значение расчетной удельной касательной силы морозного пучения (Tfh) в зависимости от вида и состояния грунта , степени влажности (Sr) и глубины промерзания (df)
- •5.5. Конструкции фундаментов
- •5.6. Общие принципы выбора фундаментов
- •5.7. Влияние конструктивных особенностей дома на выбор фундамента
- •5.8. Мелкозаглубленные фундаменты
- •5.9 Эффективные типы фундаментов для легких зданий на пучинистых грунтах
- •5.10. Проектирование подсыпок для легких зданий на пучинистых грунтах
- •(По данным в. И. Федорова)
- •6. Прочностной расчет деревянных конструкций в apm Structure3d (расчет конструктивных элементов по сто 3654501-002-2006)
- •6.1. Создание геометрической модели конструкции
- •6.2. Построение произвольной пользовательской модели
- •Отрисовка и редактирования стержней
- •6.3. Задание параметров материала
- •6.4 Задание нагрузки
- •Комбинация загружений...
- •6.5. Результаты расчета
- •6.6. Расчет и проектирование элементов и узлов в системе apm Wood (распиловка и мзп)
- •6.7. Автоматизированный расчет мзп и его особенности
- •6.8. Ручная установка пластин и проверочный расчет мзп
- •6.9 . Расчет оснований и фундаментов в apm Structure3d
- •6.10. Расчет основания под ленточный фундамент
- •6.11. Расчет основания под сплошной фундамент
2.6. Растянуто-изгибаемые элементы
Растянуто-изгибаемые (внецентренно-растянутые) элементы работают одновременно на растяжение и изгиб. Такое напряженное состояние возникает, например, в нижнем поясе деревянных ферм при внеузловой нагрузке от веса подвесного потолка. Так же работают элементы при внецентренном приложении растягивающего усилия (например, при несимметричных ослаблениях, выходящих на кромки).
В нижних волокнах за счёт суммирования напряжений от продольной силы и изгибающего момента возникают максимальные напряжения растяжения. При проектировании деревянных конструкций необходимо избегать появления такого сложного напряженного состояния путем центрирования по ослабленному сечению.
В растянуто-изгибаемых элементах кроме изгибающего момента действует центрально приложенное усилие, которое растягивает стержень. Поэтому после прогиба стержня, вызванного изгибающим моментом, нормальное усилие будет создавать дополнительный момент противоположного знака и, таким образом, уменьшать основной момент. Так как на деревянные элементы при растяжении сильно влияют пороки древесины, снижая их прочность, то растянуто-изгибаемые элементы рассчитывают в запас прочности без учета дополнительного момента от продольных сил при деформации стержня:
,
где Ант, Wнт - площадь и момент сопротивления сечения нетто; M - изгибающий момент от поперечной нагрузки.
В расчет вводится отношение расчетных сопротивлений растяжению и изгибу, которое позволяет привести напряжения от изгиба к общему значению, что необходимо для его сравнения с расчетным сопротивлением древесины на растяжение.
При определении Ант, Wнт ослабления, расположенные на участке элемента длиной 200 мм, совмещаются в одно сечение. Уменьшение прогиба от дополнительного разгружающего момента от действия продольной силы не учитывается также при проверке элемента по второму предельному состоянию.
2.7. Сжатие и смятие древесины поперек волокон
На сжатие и смятие поперек волокон по всей поверхности древесина работает значительно хуже, чем на сжатие и смятие вдоль волокон. При сжатии и смятии поперек волокон под углом 90 ° стенки клеток работают в неблагоприятных условиях, они сплющиваются за счёт внутренних пустот, что приводит к значительным деформациям.
Процесс можно разделить на три стадии:
I - упругая стадия работы древесины в начале загружения до наступления предела пластического течения;
II - стадия ускоренного роста деформаций за счёт смятия оболочек клеток ранней зоны годичных слоев;
III - стадия уплотнения древесины, когда рост деформаций замедляется, происходит смятие клеток поздней зоны годичных слоев.
Средний временный предел прочности древесины при сжатии и смятии поперек волокон значительно ниже, чем вдоль волокон. При работе древесины на сжатие и смятие поперек волокон за счёт пластических деформаций происходит выравнивание напряжений и фактического разрушения образца не происходит, при этом влияние пороков на прочность древесины при сжатии и смятии поперек волокон незначительно.
Расчётное сопротивление древесины сжатию и смятию поперёк волокон установлено нормами, исходя из предельных деформаций обмятия, в соединениях элементов деревянных конструкций и составляет всего 1,8 МПа при сжатии и смятии по всей поверхности.
В деревянных конструкциях сжатие и смятие поперёк волокон древесины возможно:
по всей поверхности;
на части длины (в опорных подушках);
на части длины и ширины (под шайбами болтов).
Чем меньше сминаемая часть по отношению ко всей площади, тем выше сопротивление древесины. Это объясняется поддерживающим влиянием волокон ненагруженной части сминаемого элемента.
к направлению волокон занимает промежуточное положение между значениями прочности древесины на смятие вдоль и поперек волокон и определяется по формулеПрочность древесины на сжатие и смятие под углом α
Расчёт элементов на сжатие и смятие поперёк волокон производится по формуле
,
где N - расчетная сжимающая (сминающая) сила; А- расчетная площадь сжатия (смятия); - расчётное сопротивление древесины сжатию и смятию поперёк волокон, принимается в зависимости от вида смятия по СниП II-25-80 (см. табл. 2.3).