7. Основы проектирования деревянных конструкций зданий с соблюдением требований индустриальности и экономичности

В качестве конструкций покрытий зданий целесообразно использовать клееные двухскатные балки и балки постоянной высоты, клееные сегментные фермы и треугольные арки (с прямоугольными клееными элементами), клееные рамы, арки, клееные армированные балки, клееные фанерные конструкции, клееные фанерные плиты, а также купола, кружально-сетчатые своды и т.д. Не рекомендуется применение дощато-гвоздевых многослойных конструкций-балок с перекрестной стенкой, сегментных ферм с гнутым поясом, сводов-оболочек, двойных гнутых сводов и т.д.

Ограждающие конструкции рекомендуется проектировать в виде готовых панелей. Применение деревоплиты в покрытиях и перекрытиях не допускается.

Деформацию конструкции в целом или отдельного ее элемента определяют в предположении упругой работы материалов с учетом деформаций податливых соединений. Величины деформаций податливого соединения при полном использовании его расчетной несущей способности принимают следующие:

1) в соединениях на лобовых врубках и торец в торец – 1,5 мм;

2) в соединениях на нагелях всех видов – 2 мм;

3) в примыканиях поперёк волокон – 3 мм.

При неполном использовании расчётной несущей способности податливого соединения величины деформаций принимают пропорциональными действующему на соединение усилию.

Прогибы изгибаемых элементов зданий не должны превышать следующих величин от доли пролета:

Междуэтажные перекрытия ………………1/250
Чердачные перекрытия ……………………1/200
Покрытия (кроме ендов)
прогоны, стропильные ноги ………… 1/200 основные клееные ноги ………………1/300 плиты …………………………………..1/250 обрешетка и настилы …………………1/150

При наличии мокрой штукатурки прогиб элементов перекрытий от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролета.

Усилия, действующие в отдельных ветвях составного элемента, принимают пропорциональными числу и несущей способности связей (например, срезов нагелей), прикрепляющих эти ветви.

Напряжения и деформации, возникающие в деревянных конструкциях от изменения температуры древесины, а также усушки или разбухания древесины вдоль волокон, не учитывают.

Расчет элементов из круглых лесоматериалов рекомендуется производить с учетом сбега. Величина сбега (изменение диаметра по их длине) принимается 0,8 см на 1 м длины.

Расчет элементов из круглых лесоматериалов на прогибы и устойчивость допускается производить по сечению, расположенному в середине расчетной длины элемента. Расчет на прочность – по сечению с максимальным изгибающим моментом.

При проектировании деревянных конструкций рекомендуется применять клееные элементы сплошного сечения.

Для несущих деревянных конструкций рекомендуется пользоваться сокращенным сортаментом пиломатериалов.

Стыки деревянных растянутых элементов следует осуществлять сов-мещенными в одном сечении, перекрывая их деревянными накладками на стальных цилиндрических нагелях, располагаемых в два продольных ря-да. Конструкция стыков растянутых элементов должна обеспечивать осе-вую (без эксцентриситета) передачу растягивающего усилия. В дощатых растянутых элементах необходимо избегать ослаблений по кромке.

Стыки сжатых поясов следует располагать в узлах или вблизи узлов, закрепленных от выхода из плоскости системы. Сжатые стыки рекомендуется выполнять взаимным упором элементов торец в торец с постановкой деревянных накладок на болтах.

Элементы деревянных конструкций центрируются в узлах, стыках и на опорах, за исключением случаев, когда предусматривают эксцентричное примыкание элементов для уменьшения действующего на них изгибающего момента от межузловой нагрузки.

Элементы конструкций должны быть стянуты болтами в узлах и стыках, а составные элементы на податливых связях должны быть стянуты и между узлами. Диаметр стяжных болтов d_б принимают в зависимости от соединяемого пакета, но не менее 12 мм. Шайбы стяжных болтов должны иметь размер сторон или диаметр не менее 3,5d_б и толщину не менее 0,25d_б.

Площадь рабочего поперечного сечения нетто составных деревянных элементов стержневых несущих конструкций должен быть не менее 50 см², а также не менее 0,5 полной площади сечения брутто при симметричном ослаблении и 0,67 – при несимметричном ослаблении.

Сжатые пояса плоских конструкций должны быть закреплены плитами покрытия, прогонами, связями жесткости и т.п. Поперечные связи жесткости в арочных, рамных и т.п. конструкциях должны быть решетчатыми, связывающими конструкцию попарно. Не допускается устройство подкосных связей для крепления поясов. При проверке устой-чивости сжатого нижнего пояса стержневых арочных, рамных и т.п. конструкций, закрепленного поперечными связями жесткости, за расчет-ную длину пояса принимают расстояние между этими связями, увели-ченное на 25%. Связи жесткости, раскрепляющие сжатые элементы кон-струкций, рассчитывают на усилия, направленные перпендикулярно элементу и равные 0,02 от действующего в элементе усилия сжатия.

Длина опорной части плиты покрытия должна быть не менее 6 см. Такие плиты прикрепляют к несущей конструкции с каждой стороны связями, работающими на усилия сдвига и отрыва.

Прогоны и связи в свою очередь должны быть раскреплены жесткими в своей плоскости и связанными со стенами здания, крышей или пе-рекрытием связями, а также другими способами, обеспечивающими не-смещаемость узлов раскрепления конструкций. В системах с пониженным растянутым поясом (например, шпренгельные балки) раскрепляют связями также и растянутый пояс.

При пролете деревянных безраспорных конструкций, превышающем 30 м, одна из опор должна быть подвижной.

В проектах должны быть предусмотрены конструктивные меры защиты деревянных конструкций зданий и сооружений от биологического разрушения, возгорания и действия химически агрессивной среды, а в необходимых случаях – также защитная обработка древесины против перечисленных воздействий в соответствии с указаниями строительных норм и правил и специальных инструкций.

Плоские конструкции, монтируемые в целом виде (заводского изго-товления или собираемые на площадке из отдельных элементов), должны быть проверены на монтажные силовые воздействия. В расчете необхо-димо учитывать три стадии монтажа, при которых в конструкции появляются особые усилия в элементах, узлах и соединениях:

1. Кантовка собранной конструкции из горизонтального в вертикаль-ное положение. При этом происходит выгиб конструкции из ее плос-кости. Поэтому необходима проверка стыковых соединений в узлах;

2. Подъем конструкций. При этом часто знак усилий в элементах ме--няется на противоположный по сравнению с усилиями от расчетных эксплуатационных нагрузок. Работа узла меняется полностью, а также меняется характер передачи усилий от одного элемента на другой. Здесь важно выбрать схему захвата и необходима обязательная проверка расчетных усилий в элементах и узловых соединениях в зависимости от этой схемы.

3. После установки конструкции в проектное положение и раскреп-ления временными связями. На этой стадии конструкция, особенно сжа-тые ее элементы должна, быть проверена на устойчивость из плоскости.

Расчетной нагрузкой при монтаже является собственный вес.

Монтажная гибкость для поясов без стыков не должна превышать 400, для поясов со стыками – 350 (при подъеме и установке на опоры). При временном раскреплении – для поясов без стыков – 350; для поясов со стыками – 300.

Расчетная длина при монтаже принимается:

1) для нижнего пояса – пролету конструкции или двойному рассто-янию от свободного конца пояса до места перехода к усиленному оснасткой (при ее наличии) сечению;

2) для верхнего пояса – равной наибольшему расстоянию между точками закрепления, обжимающими траверсами или временными связями и опорными болтами.