Деревянные конструкции

11. Приведите примеры растянуто-изгибаемых деревянных элементов. Приведите рекомендации по назначению сорта древесины. Какие факторы влияют на прочность растянуто-изгибаемых элементов? Напишите расчетные формулы.

Примеры: арка, рама, нижний пояс ферм.

Характер разрушения – хрупкий. Древесина – 1 сорт

2) нижний пояс ферм, N A MRр Rр

WRи

N A MRр Rр , где М – момент от внешней нагрузки, Rр – расчетное со-

WRи

противление сжатию.

Факторы: сорт древесины, пороки, влажность и т.д.

12. Дайте классификацию соединений деревянных элементов. Приведите эскизы соединений. Какие соединения называются податливыми? Факторы, влияющие на податливость соединений.

Классификация соединений:

I. По цели:

а) сплачивание - увеличение геометрических характеристик (2 или 3 бруса соединяют пластинками на шпонках (тонкие вкладыши из дуба), склеивание)

б) сращивание (наращивание) - увеличение длины косым прирубом.

в) соединение под углом (врубки)

II. По способу передачи усилия. а) контактные соединения

Податливые соединения-все кроме клеевых. На податливость влияют неплотности, образующиеся при изготовлении от усадки и смятия древесины и от изгиба связей. В результате действия сжимающих сил возникают силы трения, уменьшающие усилия в связях.

б) с помощью механических связей (включение в работу дополнительных элементов) - болтовые соединения, шпонки, гвозди, пластинки, вкладыши.

в) клеевые соединения (монолитное соединение).

III. Соединения построечные (болтовые, гвоздевые) и заводского изготовления (клееные). IV. Плотные соединения - болтовые, гвоздевые т.к. сначала происходит обмятие древесины. Рыхлые соединения – врубка (почти все контактные соединения).

V. Хрупкое соединение – там, где присутствует растяжение и скалывание. Вязкие соединения - где имеет место сжатие и смятие.

13. Перечислите основные принципы расчета дощатых настилов. Приведите расчетные схемы, сочетания нагрузок, расчетные формулы.

Настил используется в скатных крышах из мягкого материала (Katepal, полимерно-битумная черепица). Является несущим элементом ограждающих деревянных покрытий. Расчет: по прочности (1 ГПС), по деформативности (2 ГПС). Нагрузки: собственный вес кровельного материала, от слоев покрытия, снеговая, вес рабочего с грузом.

M1=0,125q*l2; M2=0,07*q*l2+0,207*Р*l; Mрасч=Mmax; обычно М2>M1

M x M y Rи Wx Wy

ширина настила 1м.

14. Приведите конструктивные решения современных деревянных ферм: геометрические размеры, материалы, соединения. Основные положения расчета дощатых ферм с соединениями на МЗП.

I. Фермы на МЗП (металлических зубчатых пластинах) с шагом 0,9; 1; 1,1 м

Материал ферм: деревянные,(досчатые, брусчатые МДФ) металлодеревянные. Фермы являются балочными (безраспорными) конструкциями; независимо от места приложения внешней нагрузки. Раскосы всегда сжаты, а стойки растянуты. Это обстоятельство дает возможность при круглом и прямоугольном сечении элементов выполнять сопряжения раскосов с поясами ферм любой врубкой.

Расчет: 1) Выбор конструктивной схемы

2)Сбор нагрузок(постоянная, временные)

3)Статический расчет

4)Рсчет по 2 гпс f≤fu

5)Проверка прочности верхнего пояса, нижнего пояса, элементов решетки

NA MWd Rc верхний пояс

N M Rр Rр нижний пояс

A WRи

N Rc сжатые элементы решетки

A

NA Rр растянутые элементы решетки

6) Расчет узлов( момент от 1-осадка опор; 2-от внеузловой нагрузки по поясу; 3-от внеузловой на- грузки-пролетные моменты-находим максимальный изгибающий момент) МЗп рассчитываются на

смятие древесины, изгиб зубьев, сдвиг , сжатие N 2R * Fp ; несущая способность при растяжении N 2b * Rp , несущая способность соединения при срезе Qсp

15. Приведите конструктивные решения современных клеедеревянных балок: геометрические размеры, материалы, принципы расчета.

Слои из досок 1 или 2 сортов укладывают в наиболее напряженные зоны балки, а слои из досок 2 и 3 сортов - в менее напряженных. Кроме того, можно использовать маломерные пиломатериалы. Высота сечения балок определяется расчетом и находится в пределах от 1/10 до 1/12 пролета. Типы балок: -одно, –двускатная, двускатная зубчато-стыкованная, гнутоклееная. Балки склеиваются из досок толщиной не более 44мм.

Принципы расчета:

По 1 ГПС: (расчет по прочности)

M W Ru mсл mб / n ,

где Rи- расчетное сопротивление дерева, mб- коэффициент условия работы древесины,

mсл- коэффициент условия работы слоя. При δдос=33мм→ mсл=1, δдос=27мм→ mсл=1,05,

δдос=42мм→ mсл=0,95.

Расчет на скалывание: QSIb Rск 1,5МПа

16. Перечислите конструктивные мероприятия по защите деревянных конструкций от загнивания и гниения.

Гниение – разрушение древесины простейшими растительными организмами – дереворазрушающими грибами, для которых она является питательной средой.

Конструктивные меры защиты должны предусматривать:

1) Предохранение деревянной конструкции от непосредственного увлажнения эксплуатационными и производственными водами. 2) Предохранение древесины от промерзания, конденсационного увлажнения. 3) Систематическую просушку деревянных конструкций путем осушающего температурно-влажностного режима (естественная и принудительная вентиляция, продухи и т.д.)

Боковые поверхности несущих и ограждающих конструкций, а также поверхности, соприкасающиеся с утепленными ограждающими конструкциями (в местах пересечения) д.б. защищены декоративными и влагозащитными материалами (ПФ-283, ХВ-182, ГФ-166 и т.д.) или лакокрасочными материалами на основе органорастворимых смол или водных дисперсий (ПНК-33, БС-50,

БСК-70/2 и т.д.)

В местах опирания несущей конструкции на фундамент должны быть прокладки из рубероида. Стены с каркасом из древесины, фанеры или древесных плитных материалов должны устанавливаться на фундамент или цокольную панель таким образом, чтобы наружный воздух мог свободно поступать снизу и через вентиляционные продухи выходить у карниза. В целях предохранения наружных стен от намокания расстояние от отмостки до низа панелей должно быть не менее 40 см, а вынос карниза (свес кровли) при неорганизованном водостоке не менее 50 см.

Предложенная конструктивная защита всегда имеет место, химическая нужна не всегда.

При изготовлении надо использовать сухой пиломатериал с влажностью≤12% -для кдк и 20% для цельнодеревянных. Конструкции надо защищать от влаги в период транспортирования и монтажа. Деревянные конструкции должны находиться только в пределах отапливаемого либо только в пределах неотапливаемого помещения. Необходимо предусматривать вентиляцию и правильно раполагать слои паро- и теплоизоляции

17. Назовите мероприятия по обеспечению пространственной устойчивости зданий с применением деревянных конструкций. Функции связей. Приведите примеры конструктивных решений деревянных зданий со связями.

Каркас представляет собой сложную пространственную конструкцию. Элементы каркаса, их соединения, расположение этих элементов д/б расположены так, чтобы воспринимать внешние силы любого направления, возникающие при эксплуатации зданий. Связи обеспечивают пространственную жесткость и неизменяемость зданий и сооружений. Связи объединяют все конструкции здания в единую целостную конструкцию.

Функции связей: 1) Общая устойчивость и неизменяемость сооружений

2)Устойчивость сжатых элементов из плоскости конструкции

3)Восприятие усилий, действующих перпендикулярно плоскости поперечной рамы

4)Обеспечение условий для удобного и надежного монтажа элементов сооружений

18. Клеедеревянные арки: геометрические размеры, основные положения расчета, опорный и коньковый узлы.

Пологие арки f=1/6l. Высокие арки f=(1/3-2/3)l. Классификация:

1)По статической схеме - трех и двухшарнирные

2)По способу опирания – без затяжки и с затяжкой

3)По очертанию оси – сегментная, стрельчатая, треугольного очертания, свободного очертания Пролет 12-24-36 м. Шаг арок-3;4,5;6м Расчет:

1)геометрический

2)статический

3)проверка сечений

4)расчет узлов

Цель статического расчета – определение усилий и составление комбинаций - минимально 10 сечений.

Нагрузки - постоянные, временные. Распределение снеговой нагрузки начинается с точки, где касательная к дуге образует с горизонтальной плоскостью угол не более 50 градусов.Стат расчетопределяем М,N,Q

Расчет сечений арки:

1) Задаемся шириной сечения по сортаменту

3)Увязываем h с сортаментом

4)Проверка нормальных напряжений

5)Проверка касательных напряжений

QSIb Rск для сегментной арки

6)Расчет на устойчивость

Узлы-коньковый-на гвоздях с накладкой, а опорный-через башмак-две диафрагмы обжимают арку и через анкер крепятся к фундаменту. Может еще присутствовать затяжка из двух угол-

ков.

Коньковый узел: NA Rc,

Опорный узел NA Rc,

19. Какие болтовые соединения применяются в деревянных конструкциях? Укажите материалы, характер работы болтов в изгибаемых соединениях, определение несущей способности.

0.8 учитывает концентрацию напряжений.

Соединения бывают симметричные и несимметричные, одно-, двухсрезные и т.п. Соединения на болтах-25%, остальное - нагели. Материал для болтов и нагелей - металл, алюминий, стеклопластик.

Характер работы болтов: происходит смятие соединительных элементов в нагельном гнезде и изгиб самого нагеля. Разрушение нагельного соединения происходит в результате изгиба нагеля, смятия древесины нагельного гнезда, скалывания и растяжения поперек волокон древесины между отверстиями.

Определение несущей способности:

1)по смятию древесины Та=К1*а*d (кН)(крайний элемент)

2)по смятию среднего элемента Тс=К2*с*d (кН)

3)изгиб болта Ти=К3*d2+К4*а2

4)граничное условие Ти=К5*d2

Nнесущ сп-ть нагеля =Тmin*n*m, n- число нагелей, m- количество плоскостей среза

S-зависит от толщины сплачиваемых элементов; для стальных болтов S1>7dб; S2>3dб;

S3>3,5dб

При соединении под углом несущая способность снижается вводятся коэффициенты кα и

k

20. Какие гвоздевые соединения применяются в деревянных конструкциях? Укажите материалы, характер работы гвоздей в изгибаемых соединениях, определение несущей способности.

Соединения бывают: с изгибаемыми гвоздями 1, с выдергиваемыми гвоздями 2, одно-, двухсрезные. И с конструктивными гвоздями

l1=0,7*lгв

Материалы: обычно гвозди изготовляются из холоднотянутой высокопрочной стальной проволоки в соответствии с ГОСТ.

Характер работы гвоздей: гвозди работают на изгиб, а окружающая древесина на смятие. Гвоздевые соединения обладают повышенной ползучестью вследствие малой изгибной жесткости гвоздей

Несущая способность:

1)по смятию древесины Та=К1*а*d (кН) крайние элементы

2)по смятию Тс=К2*с*d (кН)

3)изгиб гвоздя Ти=К3*d2+К4*а2 К3=2,5, К4=0,01 4)граничное условие Ти=К5*d2 К5=4

Тобразца = Тmin*n*m, n-число гвоздей, m-количество плоскостей среза

lгв=l1+2мм+a+1,5d, l1≥10d

Тгв на выдерг=π*d*l1*Rвыд, Rвыд=3кг (сухая древесина), Rвыд=1кг (сырая древесина)