8. Указать типы деревянных балок, приведенные на рисунке. Описать область применения клееных деревянных балок.

Подобрать прямоугольное сечение (соотношение сторон h/b=2) клееной деревянной балки перекрытия жилого дома. Класс условий эксплуатации - 2. Материал балки – кедр сибирский 2 сорта. Расчетная длина балки – l_d = 4,78 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d = 5,65 кН/м (длительная). Выполнить проверку принятого сечения на скалывание.

Рисунок 1 – Типы дощатоклееных деревянных балок

ОТВЕТ

а – балка постоянного сечения; б – двухскатная балка зубчато стыкованная; в – двухскатная балка; г – гнутоклееная балка.

Клееные балки применяют для междуэтажных перекрытий пролетом 3...7 м, а также покрытий производственных, сельскохозяйственных и складских зданий пролетом до 15 м.

Задача

Из условия прочности определяем требуемый момент сопротивления.

Определяем расчётный момент:

Определяем расчётное сопротивление:

из соотношения сторон принимаем 2b=h следовательно

Выражаем ширину сечения балки:

мм

принимаем сечение балки 160х320 мм

Проверяем прочность на скалывание:

Определяем расчётное сопротивление древесины на скалывание:

0,4 МПа>1,37 МПа, прочность на скалывание обеспечена, окончательно принимаем сечение 160х320 мм.

9. Назвать следующие коэффициенты, которые могут быть применены для преобразования расчетных сопротивлений древесины, в условиях, отличающихся от стандартных: k_mod; k_o; k_x. Описать факторы, влияющие на прочность древесины при изгибе.

Проверить прочность деревянной балки перекрытия жилого дома сечением 200х200 мм по нормальным напряжениям и на скалывание, выполненной из цельной древесины. Класс условий эксплуатации - 1. Материал балки – дуб 2 сорта. Расчетная длина балки – l_d = 5,28 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d = 5,5 кН/м (длительная).

ОТВЕТ

k_mod – коэффициент условий работы, учитывающий условия эксплуатации и длительность действия нагрузок.

k_o – коэффициент учитывающий концентрацию напряжений при наличии ослаблений.

k_x – коэффициент учитывающий изменение расчетных сопротивлений при изменении породы древесины.

Основными факторами, влияющими на прочность древесины при изгибе являются:

- Сорт древесины – наличие естественных пороков на единице длины элемента. Прочность снижается при наличии пороков в растянутой зоне изгибаемых элементов.

- Форма и размеры поперечного сечения элемента. Для прямоугольных сечений прочностные характеристики возрастают при увеличении размеров поперечного сечения.

Задача

Проверка прочности выполняется по следующим формулам.

прочность по нормальным напряжениям

прочность сечения на скалывание

Определяем расчётный изгибающий момент:

Определяем расчётную поперечную силу:

Определяем геометрические характеристики сечения:

Определяем расчётные сопротивления древесины:

а

14,36МПа<18,5 МПа, прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

0,55 МПа >1,98 МПа, прочность на скалывание обеспечена.

Прочность балки обеспечена.

10. Дать название следующим прочностным характеристикам древесины: f_m,d, f_t,90,d, f_v,0,d. Объяснить каким образом устанавливаются нормативные сопротивления древесины.

Определить размеры квадратного поперечного сечения цельной центрально сжатой стойки длиной l_d = 3,6 м. Материал – сосна 1-го сорта. Расчетное усилие, действующее на стойку с учетом коэффициента надежности по ответственности N_d = 380 кН (длительная). Класс условий эксплуатации - 3. Проверить устойчивость подобранного сечения стойки.

ОТВЕТ

f_m,d - расчетное сопротивление древесины изгибу

f_t,90,d - расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон

f_v,0,d.- расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон

Нормативное сопротивление древесины f_iak(MПa) является ос­новной характеристикой прочности древесины чистых от пороков участ­ков. Эта величина определяется по результатам многочисленных лабора­торных кратковременных испытаний малых стандартных образцов сухой древесины влажностью 12 % на растяжение, сжатие, изгиб, смятие и ска­лывание. Статическая обработка таких испытаний позволяет определить нор­мативное сопротивление, для которого доверительная вероятность уста­новлена не ниже 0,95. Это значит, из 100 % отобранных образцов не менее 95 % должны иметь прочность, большую нормативного сопротивления или равную ему.

Задача

Из условия устойчивости определяем площадь поперечного сечения

Задаёмся гибкостью элемента λ=70.

c=0,8 для древесины

Определяем расчётное сопротивление сжатию.

По сортаменту пиломатериалов подбираем сечение 250×250.

Определяем гибкость стойки:

Проверяем условие 49,8<70 определяем коэффициент продольного изгиба

7,6 МПа < 13,6МПа

Окончательно принимаем сечение 250×250.

11. Привести примеры марок кирпича по прочности на сжатие и морозостойкости. Расшифровать обозначение марок кирпича.

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из кирпича глиняного пластического прессования полнотелого М100 и раствора М75. Высота этажа Н= 3,6 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента на­дежности по ответственности N = 538,16 кН. Проверить несущую способность колонны.

ОТВЕТ

Основной характеристикой каменных материалов и бетонов явля­ется их прочность, определяемая марками и классами. Марка камня устанавливается по значению временного сопротивления (предел проч­ности) в кг/см². Марка М100 обозначает, что предел прочности камня 100 кг/см² или 10 МПа.

а) марки камней 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50 (камни малой прочнос­ти — легкие бетонные и природные камни); 75, 100, 125, 150, 200 (средней прочности — кирпич, керамические, бетонные и природ­ные камни); 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000 (высокой прочности — кирпич, природные и бетонные камни);

Морозостойкость камней также, как и бетонов, в значительной степени определяет их долговечность. Она характеризуется марками, обозначающими количество циклов замораживания и оттаивания, в насыщенном водой состоянии, которое камни выдерживают без види­мых повреждений и снижения прочности.

По морозостойкости имеются следующие марки камней и бетонов; Мрз 10, 15, 25, 35, 60, 100, 150, 200 и 300.

Задача

Площадь сечения центрально-сжатой колонны выражаем из условия прочности:

Задаемся .

Расчетное сопротивление кладки сжатию R=1,7МПа.

принимаем размер столба кратно размеру кирпича с учетом швов 640х640мм А=640²=409600мм²

Проверяем прочность принятого сечения столба.

так как b>30см

Определяем гибкость столба:

;

;

Упругая характеристика кладки

Коэффициент продольного изгиба

Окончательно принимаем сечение 640х640мм.