Достоинства древесины
- относительно легкий и прочный материал, особенно вдоль волокон, плот-
ность сухой сосны и ели всего 500 кг/м 3 (это позволяет возводить конструк-
ции пролетом 100м и более); отношение прочности к удельной массе позво-
ляет отнести дерево к наиболее прочным легким строительным материалам;
- высокая надежность (при спецобработке);
- микропористый теплоизоляционный материал;
- хорошо переносит кратковременные ударные и динамические нагрузки;
- хорошо склеиваемый, в том числе и с пластмассами;
- относительно дешевый;
Недостатки
- гниение, без специальной защиты;
- изменение характеристик при изменении температуры и влажности;
- анизотропность.
Древесина - ценный конструкционный строительный материал, запасы ко-
торого могут возобновляться.
Пластическими массами (или пластмассами) называют материалы, кото-
рые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер.
Классификация пластмасс.
В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные
группы:
1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);
2) пластмассы с наполнителем (наполненные).
Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструк-
ций объясняется рядом достоинств этого материала:
- высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме
пенопластов) 50-100 НПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 НПа;
- малой прочностью (объемной массой) находящихся в пределах от 20 (для
пенопластов) до 2000 кг\м 3 (для стеклопластиков);
- стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;
- биостойкостью (неподверженность гниению);
- простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;
- высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими по-
ложительными свойствами.
Физические свойства древесины (влажность, плотность, теплопроводность, теплоемкость, термическое расширение).
Влажность – содержание свободной и связанной влаги, в процентном отношении к сухому весу. Максимальное количество связанной влаги составляет около 30% и называется точкой насыщения волокон. Дальнейшее увеличении влажности может происходить только за счет свободной влаги путем заполнения пустот в древесине. При испытании образцов влажность от 8 до 23% предел их прочности или другой показатель должен быть приведен к значению его при стандартной влажности с учетом коэффициента L, равного для сжатия и изгиба 0,05 и для скалывания 0,03.
B12=Bw(1+L(W-12)). Применении древесины с влажностью ниже стандартной приводит к увеличению прочности, выше к ее уменьшению.
Плотность древесины хвойных пород составляет для лиственных 650 кг/м3. Для сосны, ели, кедры и пихты 500 кг/м3. Плотность древесины лиственных пород – 700. Плотность в большой степени зависит от содержания влажности.
Теплопроводность — это способность толщи древесины проводить тепло от одной поверхности к противоположной. Для древесины характерен низкий коэффициент теплопроводности древесины 0,17 — 0,31 Вт/ (м*°С), зависящий от породы, плотности, влажности и направления разреза. Сухая древесина плохой проводник тепла.
Теплоемкость - способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град.
Термическое расширение - это способность древесины увеличивать линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.
Основы расчета элементов конструкций по предельным состояниям.
Расчёт на устойчивость
φ м — коэффициент;п — показатель степени.
16. Классификация соединений и требования к ним.
Цельные деревянные элементы ограничены по сортаменту размерами поперечного сечения и длинами. При конструировании крупноразмерных элементов и конструкций применяют различные способы соединения: сплачивание, применяемое для увеличения размеров поперечного сечения; сращивание, применяемое для увеличения длины элементов; узловое, применяемое для скрепления элементов под углом.
Соединения деревянных элементов выполняются при помощи: клея; вкладышей в виде нагелей, шпонок и других деталей, заложенных между соединяемыми элементами; врубок; стальных растянутых связей (болтов, хомутов, накладок, листовых шарниров и др.).
Большое значение для работы конструкций имеет характер разрушения соединения. Если разрушение происходит постепенно, с сильным развитием пластических деформаций, то оно называется вязким. При отсутствии пластических деформаций происходит хрупкое разрушение. Такое разрушение наблюдается в тех соединениях, которые разрушаются от скалывания, раскалывания или разрыва древесины, а вязкое — там, где прочность зависит от смятия.
Хрупкость соединений является недостатком, нередко вызывающим разрушение конструкции, причиной которого являются непредусмотренные в расчете перенапряжения одних частей составного элемента за счет разгрузки других. При выполнении соединений следует считаться с возможностью наличия в этих местах пороков древесины — сучков, трещин, косослоя. Вызванное этим ослабление работы соединения и элементов будет тем больше, чем мощнее связь. Для избежания этого следует соблюдать принцип дробности связей — распределение усилия на большое количество относительно слабых связей.
Расчет лобовой врубки.
Расчет на смятие по площадке СВ ведется по формуле:
N≤T=Rсм,α*Fсм, где N - расчетная сжимающая сила, Fсм - расчетная площадь смятия, Rсм,α – расч.сопротивление древесины смятию.
Площадка смятия в сжатом элементе расположено перпендикулярно напряжению волокон древесины, а в растянутом элементе под углом α к напряжению волокон.
Угол α к напряжению волокон, определяется по формуле:
Rсм,α= Rсм/1+( Rсм/ Rсм,90-1)* Sin³α
Врезкой по формуле:
N≤Rр*Fнт,где N-расчетное усилие растяжению, Fнт - пл.сечения нетто раст. элемента, Rр – расчетное сопротивление растяжению древ. с учетом ослабления врезкой.
Расчет клеефанерные панели
Обшивки принимаем толщиной: верхнюю и нижнюю - из фанеры толщиной 10 мм. Для ребер каркаса принимаем по сортаменту (ГОСТ 24454-80Е) доски сечением.
1) Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия, далее нагрузку на погонный метр ширины панели 
, Приведенная площадь сечения: 
Расстояние от нейтральной линии до центра тяжести нижней и верхней обшивки:
Приведенный момент инерции относительно центра тяжести сечения 
Расчетный изгибающий момент 
Напряжение в растянутой нижней обшивке 
Проверка устойчивости верхней сжатой обшивки 
Консольно-балочные прогоны
Консольно-балочные прогоны проектируются в виде многопролетных статически определимых шарнирно-стержневых систем. Такие системы применяются в тех случаях, когда временная нагрузка постоянна и равномерно распределена по всем пролетам. Так работают продоль-
ные балки подвесных потолков, прогоны кровли. Различают две схемы:
а) равномоментную - х = 0,15 l ;
б) равнопрогибную - х = 0,21 l
По конструктивным соображениям предпочтительнее равнопрогибное
решение. Чаще всего по такой схеме и выполняются консольно-балочные про-
гоны . Стыки прогонов по длине осуществляются в местах располо-
жения шарниров косым прирубом .
25. Клееные сплошные балки. Область применения, конструкции, расчет, узлы. Клеефанерные балки. Область применения, конструкции, расчет, узлы.
Балки цельного сечения.
Балки цельного сечения изготавливаются из досок, брусьев или
круглых лесоматериалов. Пролеты балок из-за ограниченного сортамента
лесоматериалов не превышают 6,5 м. Такие балки широко применялись в
середине ХХ века в чердачных и междуэтажных перекрытиях жилых домов.
Клееные деревянные балки.
Основные типы клееных деревянных балок (постоянного по длине сечения, односкатные, двускатные, ломаного очертания и криволинейные) и их поперечные сечения. Расчет клееных деревянных балок ведется по известным формулам для изгибаемых элементов с введением поправочных коэффициентов к моменту сопротивления сечения и расчетному сопротивлению древесины на изгиб, учитывающих толщину слоев, высоту сечения, наличие ослаблений и другие факторы для клееных элементов.
а) для балок прямоугольного сечения
где: l - расчетный пролет балки; h оп - высота балки на опоре с меньшей
высотой; h cp - высота балок в середине пролета;
б) для балок двутаврового сечения: 
Узлы.
Клеефанерные ребристые балки бывают коробчатого и двутаврового сечения. Первые отличаются от вторых повышенной жесткостью из плосткости изгиба и гладкими боковыми поверхностями. Клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерной стенки.
Для изготовления таких балок используются пиломатериалы хвойных пород
1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера. Нижние растянутые пояса балок должны изготовляться из досок первого сорта. Верхние сжатые пояса и ребра клеефанерных балок изготовляют из досок 2-го сорта. В коробчатых балках ребра располагаются в полости между двумя фанерными стенками, а двутавровых — по обе стороны стенки. Их рекомендуется совмещать со
стыками стенок и опорами прогонов. Основные правила конструирования клееф-ных балок
- рекомендуемые пролеты 9÷12 м (за рубежом до 40 м);
- размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из
проектируемых нагрузок /2 (1/10÷1/12)1,
- пояса балок выполняются из досок 6 ÷50 мм и шириной не более 100 мм,
при большей ширине в поясах делаются пропилы для снижения напряжений
в клеевом шве между древесиной и фанерой;
- фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанерной
стенки по длине выполняются “на ус” или в стык с накладками;
Гнутоклееные рамы
Расчет на прочность элементов трехшарнирных рам в их плоскости допускается выполнять по правилам расчета сжато-изгибаемых элементов с расчетной длиной, равной длине полурамы по осевой линии:
2. Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам допускается выполнять по формуле:
Рисунок 10 – Опорный узел
Узлы треугольных арок, в которых действуют в основном положительные моменты и значительные поперечные силы, центрируются по расчетным осям, расположенным с эксцентриситетом относительно осей полуарок, а опорный башмак перпендикулярен равнодействующей вертикальной и горизонтальной опорных реакций.
Рисунок 11 – Опорная площадка, воспринимающая опорную реакцию без сдвига
Расчет опорного узла заключается в расчете торца полуарки на смятие от действия максимальной сжимающей силы Nсм. В сегментных и стрельчатых арках она равна максимальной продольной силе N и действует вдоль волокон. В треугольных арках она равна равнодействующей опорных усилий
и действует под углом к волокнам α, определяемом из выражения
Опорные узлы арок с затяжками
Опорные узлы клееных арок с затяжками выполняются обычно при помощи лобового упора и сварных металлических башмаков несколько другой конструкции
Рисунок 13 – Опорный узел с металлической затяжкой
Опорный узел сегментной арки с деревянной затяжкой на болтах:
Рисунок 14 – Опорный узел с деревянной затяжкой
Коньковые узлы сплошных арок малых и средних пролетов решаются в виде прямых или наклонных лобовых упоров со стальными креплениями или деревянными накладками на болтах. Сегментные и стрельчатые клееные арки центрируются в этих узлах по осям полуарок, а треугольные – с эксцентриситетами (с той же целью, что и в опорных узлах).
Рисунок 16 – Коньковый узел треугольной арки
Рисунок 17 – Коньковый узел сегментной арки
Лобовые упоры конькового узла рассчитывают на смятие под углом или вдоль волокон на действие продольной силы N. Количество болтов в стальных креплениях определяется в зависимости от величины поперечной силы Q с учетом угла смятия древесины под болтами. Монтажные болты рассчитывают на срез и смятие от действия той же силы Q.
Коньковые узлы большепролетных арок выполняются в виде стальных шарниров качающегося типа
Классификация арок
Треугольные арки изготавливают:
1) из клееных дощатых блоков
Способ соединения арок в коньке (накладки на болтах, стальной шарнир, штыри и др.) выбирают в зависимости от стрелы подъема, угла примыкания блоков и распора. Распор воспринимает затяжки, которые изготовляют из армированной стали, из профильной или круглой стали. Для предупреждения провисания длинных затяжек ставят подвески.
Расчет арок:
Арки являются наиболее рациональным видом современных деревянных конструкций, т.к. являются распорной системой, и имеют горизонтальную опорную реакцию, которая снижает изгибающий момент. Основными нагрузками для арки без подвесного оборудования являются вес ее покрытия, собственный вес арки, вес снега и ветровая нагрузка.
Расчет арок следует начинать со сбора нагрузок.
Снеговая нагрузка: полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяются по формуле
S=Sg*µ
Для арок снеговые нагрузки учитываются только на той части длины дуги арки, где угол наклона касательной к горизонту меньше 50о.
Общие сведения о фермах.
В определение “стропильная ферма” входит ряд конструктивных элементов: раскосов, стоек, обрешеток. Подобная жесткая конструкция в результате сборки будет обеспечивать скелет кровли.
Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания. Материалом для изготовления ферм в основном служит дерево, но возможны также альтернативные варианты. Основой для создания деревянных конструкций являются доски, лес-кругляк, брус. Отдельные элементы соединяются методом врубки. В том случае, когда детали сделаны из досок, в ход идут болты, гвозди, зубчатые кольцевые шпонки.
По признаку конструктивного оформления фермы делятся на следующие виды:
легкие, или одностенные — отличаются наличием одной фасонки в узлах; тяжелые, или двустенные – их особенностью является наличие в узлах двух фасонных листов.
В соответствии с материалом изготовления стропильные фермы бывают:
деревянными; металлическими; смешанными (или комбинированными).
Пояса фермы - элементы, ограничивающие ее контур сверху (верхний пояс) и снизу (нижний пояс).
· Стойки - вертикальные стержни решетки.
Раскосы - наклонные стержни решетки.
· Стойки, поддерживающие в узлах только элемент нижнего пояса (без раскосов), называют подвесками. Подвески работают только на восприятие нагрузки, подвешенной к узлу нижнего пояса. При отсутствии такой нагрузки усилия в подвесках равны нулю.
· Расстояние между ближайшими узлами пояса называется длиной панели.
· Расстояние между осями опор ферм называется пролетом фермы.
35. Сегментные фермы (конструкция, особенности расчёта).
Сегментные фермы являются одними из основных несущих конструкций покрытий зданий. Широкое распространение сегментных ферм в строительстве обусловлено рядом преимуществ этой системы ферм, важнейшими из которых являются:
1) малая напряженность решётки, допускающая эксцентричное крепление её к поясам;
2) надёжность конструкций, проверенная многолетним опытом в самых разнообразных условиях строительства и эксплуатации;
3) сравнительная простота производства работ по изготовлению ферм;
4) полное использование несущей способности древесины в поясах фермы;
5) высокая экономическая эффективность конструкций.
Сегментные фермы применяются для перекрытия пролётов от 12 до 36 метров, а при использовании арок состоящих из двух сегментных ферм.
Очертания верхнего пояса;
2) высота фермы;
3) схема решётки;
4) число панелей верхнего или нижнего пояса;
Верхний пояс может иметь очертание по дуге окружности, параболы эллипса и других кривых, симметричных относительно какой-либо оси.
Расчет
Расчетная высота фермы 
, Радиус оси верхнего пояса 
, Длина дуги верхнего пояса 
, где a – центральный угол. Длина панели верхнего пояса 
Достоинства древесины
- относительно легкий и прочный материал, особенно вдоль волокон, плот-
ность сухой сосны и ели всего 500 кг/м 3 (это позволяет возводить конструк-
ции пролетом 100м и более); отношение прочности к удельной массе позво-
ляет отнести дерево к наиболее прочным легким строительным материалам;
- высокая надежность (при спецобработке);
- микропористый теплоизоляционный материал;
- хорошо переносит кратковременные ударные и динамические нагрузки;
- хорошо склеиваемый, в том числе и с пластмассами;
- относительно дешевый;
Недостатки
- гниение, без специальной защиты;
- изменение характеристик при изменении температуры и влажности;
- анизотропность.
Древесина - ценный конструкционный строительный материал, запасы ко-
торого могут возобновляться.
Пластическими массами (или пластмассами) называют материалы, кото-
рые в качестве основного компонента содержат синтетический полимер.
Классификация пластмасс.
В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основные
группы:
1) пластмассы без наполнителя (не наполненные);
2) пластмассы с наполнителем (наполненные).
Применение пластмасс в качестве материала для строительных конструк-
ций объясняется рядом достоинств этого материала:
- высокой прочностью, составляющей для большинства пластмасс (кроме
пенопластов) 50-100 НПа, а для некоторых стеклопластиков прочность достигает 1000 НПа;
- малой прочностью (объемной массой) находящихся в пределах от 20 (для
пенопластов) до 2000 кг\м 3 (для стеклопластиков);
- стойкостью к воздействию химически агрессивных сред;
- биостойкостью (неподверженность гниению);
- простотой формообразования и легкой обрабатываемостью;
- высокими электроизоляционными свойствами и некоторыми другими по-
ложительными свойствами.
Древесина как конструкционный материал. Строение и пороки. Лесоматериалы для строительства и их качество.
Древесина это единственный легко доступный, самовозобновляющий строительный материал. Это микропористый материал с хорошими теплоизоляционными и санитарно гигиеническими свойствами. Это технологический материал химически стойкий хорошо переносит ударные и динамические нагрузки.
Достоинства:1) легкий и прочный материал, 2) высокая надежность при спец обработке3) технологичность 4) самовозобновление, 5) микропористый теплоизоляционный материал, 6) высокие санитарно-гигиенические свойства, 7) хорошо склеиваемый, 8) относительно дешевый. В определенных условиях продолжает сохранять несущую способность при пожаре, выше чем у стальных конструкций.
Недостатки:1) гниение без специальной защиты, 2) изменение характеристик при изменении температуры, влажности, 3) анизотропность.
Структура и состав древесины состоит из трубчатых клеток расположенных вдоль ствола, древесина на 90% состоит из полых клеток сильно вытянутых в длину и заостренных концами. Их стенки представляют собой слоистые оболочки, состоящие в основном из целлюлозы и лигнины. Клетки склеены между собой межклеточным веществом. Прочность на растяжение обеспечивается целлюлозой, а на сжатие легниной.
Пороки древесины. 1)Гниль, трещины в зоне скалывания в соединении, 2) Косослой – винтовой наклон волокон к оси, 3) Косослой при распиловке с учетом сбега, 4) Трещины в результате усушки, 5) Мягкая сердцевина. Допустимые пороки – сучки, но их размеры строго ограничены.
Пиломатериалы (Лесоматериалы) получают в результате продольной распиловки бревен. Они имеют прямоугольный вид, квадратное сечение, более широкие стороны называются – пластями, более узкие – кромки. Различают обрезные с четырех сторон и обрезные с двух боковых сторон, часть поверхности в результате сбега неопиленные называется обзол. Стандартная длина от 1 до 6,5 м с шагом 0,25 м. Делятся на доски, бруски и брусья.
Доски шириной от 60 до 250 мм, толщина от 11 до 100мм.
Бруски шириной от 100 до 175 мм, толщина от 50 до 100мм.
Брусья ширина и толщина от 125 до 250 мм. Ширин анне превышает 1,5 толщины.
Качество древесины определяется сортами: 1 сорт – сучки общим диаметром на длине 20 см не более ¼ ширины доски (применяется для ответственных элементов конструкции). 2 сорт – ширина сучков не более ¼ ширины доски (для прочих несущих элементов). 3 сорт ширина сучков не более 1/2 ширины доски (в малонапряженных конструкциях).
Дата: 2019-03-05, просмотров: 200.
