11. Основы расчета элементов конструкций цельного сечения по предельным состояниям

Принципы расчета КДиП по предельным состояниям. Нормативные и расчетные характеристики. Коэффициенты условия работы.

Элементы конструкций рассчитывают по методу предельных состояний. Предельным называют такое состояние конструкции, за пределами которого дальнейшая ее эксплуатация невозможна.

Для КДиП имеют значение, главным образом, два вида предельных состояний:

По несущей способности (прочности, устойчивости)

По деформациям (прогибам, перемещениям)

Расчет по первому предельному состоянию производится на расчетные нагрузки, а по второму – на нормативные, т.е. полученные без учета коэффициентов перегрузки. Н.С. Стрелецкий сформулировал принцип всякого инженерного расчета, который состоит в том, чтобы было соблюдено условие неразрушимости. Исходя из этого принципа наибольшая возможная (предельная) нагрузка должна быть меньше или равна наименьшей несущей способности конструкции, вычисленной с учетом рассеивания показателей качества материала, нагрузок и условий работы конструкции, а также с учетом фактора времени.

Расчетные сопротивления в СНиП II-25-80 установлены в зависимости от сорта древесины сосны и ели, а расчетные сопротивления других пород определяются по ним путем умножения на коэффициенты приведения. Расчетные сопротивления приведены в таблицах СНиП.

Базовой характеристикой в расчетах прочности деревянных конструкций служит нормативное сопротивление определяемое в результате стандартных испытаний с обеспеченностью 0,95.

- коэф надежности материала учитывающий большую обеспеченность

Непосредственно в расчетах используется расчетное сопротивление древесины имеющее обеспеченность 0,99.

При нормировании расчетных сопротивлений для разных сортов пиломатериалов испытания производят на образцах с максимально допустимыми для данного сорта пороками.

- базовый коэф длительного сопротивления=0,66. Принятый для конструкции нагрузок собственный вес + снег, длительностью примерно 2 месяца. Отклонения условий работы от нормальных учитывается в расчетах коэф надежности по условию работы:

- коэф условия работы для отклонения влажности и температуры;

- вводится в расчетах на длительную нагрузку и в расчетах на комбинацию нагрузок содержащих кратковременные нагрузки;

- учитывают концентрацию напряжения возле ослабления (возле отверстия 0,8), - для элементов подвергнутых глубокой пропитке антисептиками =0,9; - коэф условий работы дощатоклееных конструкций; первый вводится при больших размерах поперечного сечения (высота более 50см), второй учитывает повышение надежности элементов склеенных из более тонких слоев по сравнению с основным рекомендуемым слоем 33мм, третий учитывает начальные напряжения в слоях гнутоклееных конструкций, принимается в зависимости от радиуса гнутья и толщины доски (радиус гнутья не менее 150 толщин доски);

- переходный коэф к древесинам других пород, чем сосна или ель.

12. Центральное растяжение

Деревянные элементы, работающие на центральное растяжение, рассчитывают по наиболее ослабленному сечению. σ_р =N/A_нт ≤ R_рm₀

Коэффициент m_о=0,8 учитывает концентрацию напря­жений, которая возникает в местах ослаблений. А_нт– площадь сечения за вычетом ослаблений. При вычислении А_нт ослабление расположенные на участке длиной до 20см принимаются совмещенными в одном сечении. N - расчетная растягивающая сила.

Растяжение с изгибом.

В растянуто-изгибаемых элементов кроме изгибающего момента действуют центрально приложенное усилие, которое растягивает стержень, т.е. направленно в сторону по сравнению со сжато-изгибаемым элементом. Поэтому после прогиба стержня вызванного изгибающим моментом, нормальное усилие будет создавать дополнительный момент противоположного знака и таким образом уменьшать основной момент. Т.к. 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 по формуле: