книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие
.pdfИногда рабочий настил выполняется из брусков сечением не ме нее 4X5 см, которые также располагаются с просветами. Защит ный сплошной настил из досок толщиной 1,6—1,9 см и шириной 8—10 см, являющийся основанием для наклейки рулонного гидро изоляционного покрытия, прибивается под углом 45—60° к рабо чему настилу. Такой настил образует жесткую пластинку в плос
кости |
крыши, обеспечивающую |
пространственную неизменяе |
|
мость |
покрытия |
(при условии |
надежного соединения настила |
с нижележащими |
несущими конструкциями — стропилами, про |
||
гонами, фермами и др.). |
|
||
Однослойный сплошной или разреженный с зазорами 2—3 см настил из досок толщиной 2,5—4 см и шириной не более 15 см применяется в качестве основания под кровлю из асбестоцементных плоских плиток.
О б р е ш е т к а из брусков сечением не менее 5X5 см при меняется в качестве основания под кровлю из асбестоцементных
истеклопластиковых листов волнистого профиля, листовой стали
ичерепицы. Расстояние между брусками по скату кровли назна чается в зависимости от вида и размеров кровельного материала.
Настилы и обрешетку кровли рассчитывают по двухпролетной схеме (рис. 20, а, б) с пролетами, равными расстоянию между
прогонами или стропилами-, на следующие сочетания |
нагрузок: |
|||
а) |
собственный |
вес и снег (расчет на |
прочность |
и прогиб); |
б) |
собственный |
вес и сосредоточенный |
груз 100 кг с умноже |
|
нием последнего на коэффициент перегрузки 1,2 (расчет только на прочность). Расчетные сопротивления древесины изгибу при этом умножают на коэффициент условий работы 1,15. При расче те на сосредоточенный груз 100 кг расчетные сопротивления, кроме того, умножают на коэффициент 1,2.
Вертикальные силы при наклонной кровле раскладываются на составляющие: нормальные к скату gx и параллельные скату gy.
При сплошном одинарном или двойном настиле составляю щей вдоль ската обычно пренебрегают и рассчитывают рабочий настил только на составляющую, перпендикулярную к настилу gx.
При наклонных кровлях все действующие нагрузки должны |
быть |
||
приведены к одному измерению: от снега рх=рс |
cos2 |
а, собствен |
|
ного веса gx=g cos а, сосредоточенной нагрузки |
РХ=Р |
cos а. |
|
Настилы и обрешетка могут укладываться |
по прогонам — |
||
перпендикулярно к коньку крыши (поперечный настил, рис. 20, а) или по стропилам (продольный настил, рис. 20, б).
Для |
п о п е р е ч н о г о |
н а с т и л а |
при первом сочетании |
||
нагрузок |
(собственный вес + |
снег) |
наибольший момент над про |
||
межуточной опорой |
|
|
|
|
|
|
Моп=--^-(рс+-^-); |
cos |
а ' |
(49) |
|
|
|
8 х |
|
||
60
наибольший относительный прогиб |
|
|
2,13<г"/о3 |
(50) |
|
384£7 cos а |
||
|
При втором сочетании нагрузок (собственный вес + сосредо точенный груз) наибольший момент находится под грузом Р на расстоянии 0,432/ от крайней опоры:
0,07g/o2 |
+0,21 Я/о. |
(51) |
|
cos а |
|||
|
|
COSа
|
А |
_ / |
III |
7 К |
I 1 |
|
!' |
S |
> |
||
А |
1 |
|
1 \ - |
| |
cos а.
uiuiiiiiiimiu'uiiininii
Рис. 20. Расчетные схемы загружения настилов и наклонных стро пил (балок):
а — поперечный настил; 6 — продольный
настил; в — наклонная балка |
(растянуто- |
|||
изгибаемая с |
закрепленным |
верхним |
||
концом); |
/ — поперечный дощатый на |
|||
стил; 2 —прогоны; 3 — стропила |
или |
|||
верхний |
пояс |
фермы; 4 — продольный |
||
рабочий |
настил; 5 — защитный |
косой |
||
". |
|
настил. |
|
|
61
При |
первом сочетании |
нагрузок для п р о д о л ь н о г о |
на |
|||
с т и л а |
(собственный вес + снег) наибольший |
момент над про |
||||
межуточной опорой |
|
|
|
|
|
|
|
Моп=— 0,125(рс |
cos2 a+g cos а ) / 2 ; |
|
|||
наибольший относительный |
прогиб |
|
|
|||
|
± |
_ |
WTP |
( 5 |
2 ) |
|
|
/ |
~ |
|
384£/ • |
[ Ь |
' |
При втором сочетании нагрузок (собственный вес -4- сосредо |
||||||
точенный груз) наибольший момент находится |
под грузом |
Р на |
||||
расстоянии 0,432 / от крайней |
опоры: |
|
|
|||
М м а К с = 0 , 0 7 Ы 2 + 0 , 2 1 Р ж / .
Бруски обрешетки, не раскрепленные в плоскости ската кров ли, должны быть рассчитаны на обе составляющие, вызывающие косой изгиб бруска. В этом случае проверка прочности произво дится по формуле (29). Прогиб бруска с учетом косого изгиба определяется по уравнению (33). При малых углах наклона кров ли к горизонту а ^ 1 5 ° расчет элементов кровли можно произ водить на вертикальные нагрузки.
При сплошном настиле или расстоянии между осями досок или брусков не более 15 см принимается, что сосредоточенный
груз |
передается двум доскам или брускам, а при расстоянии бо |
|||
лее |
15 см — одной доске или одному |
бруску. При двух настилах |
||
(рабочем и защитном, направленном |
под углом к первому) или |
|||
однослойном с распределительным |
бруском, |
подшитым снизу |
||
в середине пролета, сосредоточенный |
груз принимается распреде |
|||
ленным на ширину 0,5 м рабочего |
настила. |
|
||
|
Н а к л о н н ы е с т р о п и л а |
(рис. 20, в), |
расположенные |
|
перпендикулярно к коньку крыши, рассчитываются на составляю щую от вертикальной (от снега) нагрузки рс, направленную пер пендикулярно к скату крыши, рс cos а. Пролет стропильной ноги по наклонному направлению
/=-*-.
cos а
Составляющая от вертикальной нагрузки, перпендикулярная к скату крыши, на 1 пог. м стропильной ноги
Рж=Рс cos а : cos1 а—Рс cos2 а.
Расчетный изгибающий момент
62
м= |
|
р с cos2a/o2 |
Рек2 |
(53) |
|
8 |
8 cos2 a |
8 |
|||
|
|
где рс •— равномерно распределенная нагрузка от снега (в кГ/м) горизонтальной проекции стропильной ноги;
/о — горизонтальная проекция наклонной стропильной ноги.
Собственный |
вес g конструкции обычно подсчитывается на |
|||
1 м2 поверхности |
покрытия. В этом случае gx=g |
cos а, а расчет |
||
ный момент |
|
|
|
|
от обоих видов нагрузки |
|
|
||
|
|
М |
|
(55) |
Составляющая нагрузок |
(ру и gv), параллельная скату кры |
|||
ши и создающая |
растяжение или сжатие (в зависимости от спо |
|||
соба |
закрепления |
стропил вверху или внизу), обычно не учиты |
||
вается, так как дополнительные напряжения от нее невелики. |
||||
Учет ветровой нагрузки на стропильные конструкции и нас |
||||
тилы |
производится согласно |
СНиП П-А. II—62, |
табл. 11. При |
|
углах |
наклона к горизонту до 30° давление ветра вызывает на |
|||
кровле только отрицательное давление (отсос), что облегчает работу элементов покрытия. В этом случае нагрузку от ветра не учитывают.
При углах наклона кровли более 30° ветровая нагрузка соз дает как положительное, так и отрицательное давление.
Г л а в а V
СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ
§ 20. КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ
По действующему сортаменту на лесоматериалы применяе мые в строительстве размеры цельной древесины ограничены как по площади поперечного сечения, так и по длине. Если необхо димо увеличить размеры деревянных элементов, а также обра-
Рис. 21. |
Разновидности соединений: |
|
а — сплачивание (составная |
балка на пластинчатых нагелях и |
составной |
сжатый стержень на гвоздях); б — сращивание (стык); в — узловое |
(врубка); |
|
1 — гвозди; 2 — пластинчатые нагели; 3 — нагельные болты; 4 — скоба.
зовать узловые сопряжения, применяют следующие способы сое динений (рис. 2 1 ) :
а) |
сплачивание |
(в поперечном направлении); |
|
||
б) |
сращивание |
или |
наращивание (в |
продольном |
направ |
лении) ; |
|
|
|
|
|
в) |
узловые соединения (под углом). |
|
|
||
Для осуществления |
этих соединений |
используются |
весьма |
||
разнообразные средства |
(связи). |
|
|
||
По характеру работы средства соединений в деревянных кон струкциях можно разбить на семь групп: врубки; шпонки; наге ли; шайбы; связи, работающие на растяжение; связи, работаю щие на выдергивание; клей.
Основным недостатком этих средств связи (за исключением клея) является то, что они не создают монолитного соединения,
а обладают той или иной степенью |
податливости. |
|
|
Допустимые деформации соединений при полном использо |
|||
вании их расчетной несущей способности |
не должны превышать |
||
следующих размеров: |
|
|
|
в соединениях на врубках под углом |
а ^ 3 0 ° , |
в сжатых сты |
|
ках и нагельных соединениях всех видов — 1,5—2 |
мм; |
||
во врубках поперек волокон |
и под |
углом а ^ 3 0 ° , а также |
|
в шпоночных соединениях — 2—3 |
мм; |
|
|
всоединениях на колодках — до 4 мм;
всоединениях на гвоздях — 0,5—1,5 мм.
Развитие деформаций для различных видов связей не одина ково. Для врубок, например, деформации в основном появляются в период загружения конструкции; величина их зависит от точ ности изготовления врубки, а в процессе эксплуатации нараста ние деформации незначительно. Гвозди же обладают хорошей плотностью в начальный период загружения, но со временем да ют большие деформации. Поскольку отдельные связи обладают различной податливостью, не разрешается в одном сопряжении применять различные типы связей.
§ 21. СОЕДИНЕНИЯ НА ВРУБКАХ
Одним из наиболее старых способов соединения деревянных элементов при непосредственной передаче усилия от одного эле мента другому являются врубки. С*появлением новых прогрес сивных типов связей некоторые виды врубок в настоящее время не применяются, но простейшие из них сохранили свое значение.
К простейшим врубкам относятся:
л о б о в ы е |
в р у б к и |
— применяются в узловых |
соединениях |
||||
брусчатых и бревенчатых |
конструкций; |
|
|
||||
л о б о в ы е |
у п о р ы |
— в |
узловых соединениях |
и в |
стыках |
||
сжатых элементов (рис.22); |
|
|
|
|
|||
т р е х л о б о в ы е |
у п о р ы |
— в узловых соединениях |
некото |
||||
рых элементов в рамах и фермах |
(рис. 31); |
|
|
||||
ш и п ы — преимущественно |
в соединениях деревянных эле |
||||||
ментов под углом 90° (рис. 23). |
|
|
|
||||
Лобовые врубки |
(с одним или с двумя зубьями) |
используют |
|||||
ся для передачи в соединениях только усилий сжатия. Расчет лобовых врубок с одним зубом.(рис. 27) производится:
по смятию площадки )—2 |
(FCM); |
|
по скалыванию площадки 2—4 |
(FCK); |
{FHT). |
по разрыву ослабленного врубкой элемента |
||
Площадка 2—3 является нерабочей. Оставляемый зазор по этой площадке обеспечивает более центрированную передачу сжимаемого усилия Nc на площадку смятия врубки.
5 И. М. Ветркж |
65 |
Из условия смятия древесины расчетная несущая способ ность врубки
с= Ахм a Fсм = RCM а " • cos а
Рис. 22. Простые лобовые упоры:
а — в узловом соединении нижнего пояса фермы; б — в стыке сжатого верхнего пояса фермы; J — опорная подушка; 2 — штырь; 3 — деревянные накладки стыка.
а |
2 |
5 |
Рис. 23. Шипы:
а — деревянный; б — металлический (се сквозным отверстием |
в насадке); |
/ — скоба; 2 — зазор 0,5 — 1 см; 3 — насадка; 4 — антисептическая |
паста; 5 — |
штырь из круглой стали. |
|
Заменяя NC выражением — — , получаем более удобную рас четную формулу
h Ъ
NV=RCMO,———cos |
a=RcMaKl)b, |
(56) |
||
|
cos a |
|
|
|
где RCM a—расчетное |
сопротивление |
древесины |
смятию под уг |
|
лом а к направлению волокон, определяемое по фор |
||||
муле (4) или по графику |
(рис. 29); |
|
||
ЛВр — глубина врубки, см; |
|
|
|
|
66
b — ширина бруса (принимается меньшая из двух соеди няемых элементов), см.
Глубина врубки
(57)
Лсм а и
Глубина лобовой врубки в опорном узле фермы /iBp=
1
в промежуточных узлах hBp^ — h. При этом глубина врубок
Рис. 24. Виды скалывания:
а — одностороннее; б — промежуточное; в, г — эпюры скалывающих на пряжений.
в брусьях и досках должна |
быть не менее 2 см, в бревнах — не |
|||
менее 3 см. Срезка |
опорного |
конца верхнего пояса по площадке |
||
2—3 должна быть |
такой, чтобы его ось проходила через |
центр |
||
площадки смятия. Высота сечения нижнего пояса h должна |
удов |
|||
летворять условию |
h^3hBV. |
|
|
|
Из условия скалывания расчетная несущая способность |
||||
врубки |
|
|
|
|
|
Np=R%FCK=RccllCKb, |
(58) |
||
где Rw — расчетное |
среднее |
сопротивление древесины |
скалыва |
|
нию, которое устанавливается с учетом неравномерно |
||||
сти распределения |
напряжений по рабочей |
площадке |
||
в зависимости от работы элемента и схемы |
приложе |
|||
ния сил, определяющей вид скалывания — односторон |
||||
ний (врубка, рис. 24, а) или промежуточный |
(шпонка, |
|||
рис. 24, б): |
|
|
|
|
5» |
67 |
где RCK — расчетное сопротивление |
скалыванию вдоль волокон |
при изгибе, равное 24кГ/см2 |
и умноженное на соответ |
ственные коэффициенты, учитывающие породу древе |
|
сины, режим эксплуатации |
и пр. (см. табл. 10, 12, 13); |
Р— коэффициент, зависящий от схемы приложения скалы вающих усилий. Для растянутых элементов с одно
сторонним |
расположением |
площадок |
скалывания |
(рис. 24, а) |
р = 0 , 2 5 , а для |
сжатых с промежуточным |
|
расположением площадок |
скалывания |
(рис. 24, б) |
|
Р = 0,125; |
|
|
|
1ск — расчетная длина площадки скалывания;
е— плечо сил скалывания, равное при односторонней врез ке 0,5 h;
FCK—расчетная |
площадка скалывания, |
FCK=lCKb. |
||
Подставляя в формулу |
(58) значение R&K, получаем |
|||
|
NV= |
R™ |
i m b , |
|
|
|
1 + P - |
е |
|
|
|
|
C K |
|
откуда |
|
|
|
|
|
*ск= |
^ Ч г - . |
(60) |
|
|
|
Я с к б - Р |
|
|
|
|
|
е |
|
Расчетная длина площадки скалывания не должна превы
шать 10 hBp.
Нормальная длина площадки скалывания считается тогда, когда соблюдается условие l,5h^.lCK^.\0hBp.
Введение в расчет среднего скалывающего напряжения RCK объясняется тем, что распределение напряжения скалывания вдоль площадки неравномерное. У места приложения скалываю щего усилия напряжение значительно больше, чем на конце пло щадки скалывания.
Расчетное среднее сопротивление древесины скалыванию Rlu, определяемое по формуле (59), можно записать в виде
А'ск = = kcuRcK,
где kCK — коэффициент, принимаемый по приложению X X I I I в за висимости от отношения 1Ск/е и условий работы рас сматриваемого элемента соединения:
68
|
r, CP |
|
|
ДСК |
|
|
RCK |
|
RCK — расчетное |
сопротивление древесины |
скалыванию |
(табл. 9). |
|
|
Расчетное сопротивление скалыванию древесины сосны и ели в лобовых врубках при длине скалывания не более двух толщин брутто элемента и 10 глубин врезки принимается равным 12 кГ/см2.
Под опорный узел фермы ставятся антисептированная подферменная подкладка и подушка для защиты узла от конденса ционного увлажнения и центрирования передачи опорного дав ления.
Опорная подушка центрируется подрезкой подферменной подкладки с таким расчетом, чтобы вертикальная ось подушки проходила через точку пересечения оси примыкающего элемента (верхнего пояса фермы) и оси ослабленного сечения (нижнего пояса фермы).
При расчете лобовой врубки может получиться, что глубина врубки будет больше l/3/i в опорном узле или 1/4/г в промежу точных узлах (что недопустимо). В этих случаях применяют ло бовую врубку с двумя зубьями (рис. 28). Проектируется она таким образом, чтобы вершина второго зуба находилась на пере сечении оси примыкаемого (сжатого) элемента и верхней грани пояса, а площадка скалывания второго зуба была ниже площадки скалывания первого зуба не менее чем на 2 см.
Брусчатая врубка с двумя зубьями рассчитывается в следую щем порядке. Требуемая сумма глубин врубки
Н |
Р — п и |
Л т |
|
|
А см а и |
Из условия /г"вр^/г'вр+2 см определяется:
глубина первого зуба |
|
|
|
w |
— |
^тр |
2 ^ |
в |
р - |
2 |
' |
второго зуба |
|
|
|
ii> |
вр — "тр |
вр- |
|
Доля усилия, приходящаяся на площадку скалывания перво го зуба Г'ск, равна полному усилию скалывания Nv, умноженному на отношение площадки смятия первого зуба к суммарной пло щади первого и второго зуба:
Г » - Д Г , |
f ' c " |
• |
(61) |
|
г с м + ^ |
см |
|
69