МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова

В. С. Малыхина

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДЕРЕВА

И ПЛАСТМАСС

Учебное пособие

Белгород

2014

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Белгородский государственный технологический университет

им. В. Г. Шухова

В. С. Малыхина

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДЕРЕВА

И ПЛАСТМАСС

Утверждено ученым советом университета в качестве учебного

пособия для студентов направления бакалавриата

270010 - Строительство

Белгород

2014

УДК 624.01/.04(075.8)

ББК 38.5я 73

М18

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор Белгородского государственного национального исследовательского университета (НИУ «БелГУ»)

С. В. Сергеев

Кандидат технических наук, доцент Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова И. Р. Серых

Малыхина, В. С.

М18 Проектирование и расчет конструкций из дерева и пластмасс: учеб. пособие/В. С. Малыхина. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2014. – 369 с.

В учебном пособии даны примеры проектирования и расчета ограждающих конструкций – настилов, плит покрытий; плоских несущих конструкций – балок, ферм, арок, рам, а также пространственных конструкций – кружально-сетчатых сводов, куполов. Методика изложения материала помогает понять принцип работы конструкций из дерева и пластмасс и освоить процесс автоматизированного расчета, что позволит студентам выполнить вариантное проектирование.

Пособие предназначено для студентов направления бакалавриата

270010 -Строительство.

Данное издание публикуется в авторской редакции.

УДК 624.01/.04(075.8)

ББК 38.5я73

© Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В. Г. Шухова, 2014

© Малыхина В.С., 2014

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 7

1. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ 8

1.1. Настилы и обрешетки покрытий 9

Пример 1.1. ДОЩАТЫЙ ДВОЙНОЙ ПЕРЕКРЕСТНЫЙ НАСТИЛ 13

Пример 1.2. НАСТИЛ ИЗ ВОЛНИСТЫХ ЛИСТОВ СТЕКЛОПЛАСТИКА 16

1.2. Прогоны 19

Пример 1.3. ОДНОПРОЛЕТНЫЙ ПРОГОН 25

Пример 1.4. НЕРАЗРЕЗНЫЕ ПРОГОНЫ 27

1.3. Плиты покрытий 32

Пример 1.5. СПЛОШНАЯ ТРЕХСЛОЙНАЯ ПЛИТА С

МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОБШИВКАМИ 39

Пример 1.6. УТЕПЛЕННАЯ КЛЕЕНАЯ ФАНЕРНАЯ ПЛИТА

ПОКРЫТИЯ 42

Пример 1.7 УТЕПЛЕННАЯ ПЛИТА ПОКРЫТИЯ С

АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫМИ ОБШИВКАМИ 48

2. ПЛОСКИЕ СПЛОШНЫЕ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ 53

2.1. Балки 53

Пример 2.1. ДВУСКАТНАЯ ДОЩАТАЯ КЛЕЕНАЯ БАЛКА 56

Пример 2.2. КЛЕЕНАЯ ДОЩАТАЯ АРМИРОВАННАЯ БАЛКА 67

Пример 2.3. ФАНЕРНАЯ КЛЕЕНАЯ БАЛКА КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ 71

Пример 2.4. КЛЕЕНАЯ ФАНЕРНАЯ БАЛКА С ВОЛНИСТОЙ СТЕНКОЙ 81

2.2. Деревянные стойки 87

Пример 2.5. ДОЩАТАЯ КЛЕЕНАЯ СТОЙКА ОДНОПРОЛЕТНОГО

ЗДАНИЯ 94

3. ПЛОСКИЕ СКВОЗНЫЕ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ 106

3.1. Фермы 106

Пример 3.1. СЕГМЕНТНАЯ КЛЕЕНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ ФЕРМА 114

Пример 3.2. МНОГОУГОЛЬНАЯ БРУСЧАТАЯ ФЕРМА 130

Пример 3.3. ПЯТИУГОЛЬНАЯ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННАЯ ФЕРМА С

КЛЕЕНЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ 147

Пример 3.4. ТРЕУГОЛЬНАЯ КЛЕЕНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ ФЕРМА С

РАЗРЕЗНЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ 164

4. ПЛОСКИЕ РАСПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ 175

4.1. Арки 175

Пример 4.1. ТРЕУГОЛЬНАЯ РАСПОРНАЯ СИСТЕМА С ЗАТЯЖКОЙ 183

Пример 4.2. СЕГМЕНТНАЯ КЛЕЕНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ АРКА

С ЗАТЯЖКОЙ 191

Пример 4.3. СТРЕЛЬЧАТАЯ КЛЕЕНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ АРКА 201

4.2. Рамы 216

Пример 4.4. ГНУТАЯ КЛЕЕНАЯ ТРЕХШАРНИРНАЯ РАМА 220

Пример 4.5. КЛЕЕНАЯ ДОЩАТАЯ ТРЕХШАРНИРНАЯ РАМА ИЗ

ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 235

5. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ 237

5.1. Кружально-сетчатые своды, купол 239

Пример 5.1. КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫЙ СВОД ИЗ КОСЯКОВ ЦЕЛЬНОГО

СЕЧЕНИЯ С УЗЛАМИ НА БОЛТАХ 248

Пример 5.2. КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫЙ СВОД ИЗ КЛЕЕНЫХ

ФАНЕРНЫХ КОСЯКОВ 267

5.2. Ребристо-кольцевой купол 309

Пример 5.3. РЕБРИСТО-КОЛЬЦЕВОЙ КУПОЛ 313

ПРИЛОЖЕНИЯ 334

Приложение 1. Перечень нормативных документов 334

Приложение 2. Геометрические характеристики и масса круглых

лесоматериалов 336

Приложение 3. Сортамент пиломатериалов хвойных пород по

ГОСТ 24454 337

Приложение 4. Плотность основных строительных материалов,

кг/м³, применяемых при строительстве зданий и сооружений из

деревянных конструкций 337

Приложение 5. Характеристики утеплителей 338

Приложение 6. Расчетные сопротивления LVL из

однонаправленного шпона 339

Приложение 7. Классификация условий эксплуатации деревянных

конструкций 340

Приложение 8. Клеи для склеивания древесины, LVL, фанеры 340

Приложение 9. Расход клея на 1 м ³ клееных деревянных

конструкций, кг/м ³ 340

Приложение 10. Составы для защиты древесины от увлажнения,

гниения и возгорания 341

Приложение 11. Расчетные сопротивления древесины сосны,

ели и лиственницы европейской влажностью 12% 342

Приложение 12. Переходные коэффициенты m _n для других

пород древесины 343

Приложение 13. Коэффициенты условий эксплуатаций конструкций

m _в 344

Приложение 14. Коэффициенты m _б, по высоте сечения элементов 344

Приложение 15. Коэффициенты m _сл в зависимости от толщины

слоев клееных элементов 344

Приложение 16. Коэффициенты m _гн для гнутых элементов

конструкций 344

Приложение 17. Коэффициенты надежности по сроку службы

сооружения_{н (сс)} 344

Приложение 18. Упругие характеристики LVL 345

Приложение 19. Расчетные сопротивления фанеры 346

Приложение 20. Упругие характеристики фанеры 347

Приложение 21. Коэффициенты податливости соединений k _c

составных деревянных элементов 348

Приложение 22. Коэффициенты k _w и k _ж для изгибаемых

составных элементов на податливых соединениях 348

Приложение 23. Гибкость элементов и их отдельных ветвей

λ _мах в деревянных конструкциях 349

Приложение 24. Предельные прогибы изгибаемых элементов 349

Приложение 25. Деформации податливого соединения при

полном использовании его несущей способности 350

Приложение 26. Размеры и масса круглых строительных гвоздей 351

Приложение 27. Размеры и масса болтов и тяжей 352

Приложение 28. Расчетная несущая способность цилиндрического

нагеля Т на один шов сплачивания 353

Приложение 29. Расстояние между осями нагелей 355

Приложение 30. Коэффициент k _α при расчете на смятие

древесины в нагельном гнезде 356

Приложение 31. Коэффициенты k _н для односрезных соединений 356

Приложение 32. Плоность древесины, фанеры и LVL 357

Приложение 33. Сортамент и плотность фанеры,

древесно-слоистого пластика, древесно-волокнистых и

древесно-стружечных плит 358

Приложение 34. Сортамент фанерных труб 359

Приложение 35. Расчетные сопротивления древесных пластиков 359

Приложение 36. Упругие характеристики древесных пластиков

в плоскости изделия 360

Приложение 37. Расчетные сопротивления стеклопластиков 361

Приложение 38. Упругие характеристики стеклопластиков 361

Приложение 39. Расчетные сопротивления и модули упругости

термопластов, МПа 361

Приложение 40. Расчетные сопротивления и модули упругости

тканей, МПа 361

Приложение 41. Расчетные и физические характеристики

асбестоцемента 363

Приложение 42. Сортамент и плотность изделий из

стеклопластика 363

Приложение 43. Сортамент и плотность термопластов 364

Приложение 44. Сортамент воздухонепроницаемых

прорезиненных тканей, армированных пленок и резин 364

Приложение 45. Сортамент и плотность тепло- и

звукоизоляционных материалов 365

Приложение 46. Нормативные временные нагрузки от людей,

мебели, оборудования на перекрытия, лестницы и полы 366

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 367