// //
Дом arrow Научная литература arrow Конструкции из пластмасс arrow КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ ОТ БИОВРЕДИТЕЛЕЙ
КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ ОТ БИОВРЕДИТЕЛЕЙ
   3.  КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ ОТ БИОВРЕДИТЕЛЕЙ

 

§ 3.1. Общие сведения

В строительной практике находит применение как конструкционная, так и химическая защита деревянных конструкций от биологических вредителей. Для борьбы с гниением пригодна конструкционная и химическая за­щита, а для борьбы с насекомыми — только химическая защита. Мероприятия по защите древесины и материа­лов, изготовленных с ее применением, разделяются на профилактические и активные (если поражение гнилью или насекомыми уже имеет место). Все защитные меро­приятия должны носить планомерный характер. Это касается выбора средств защиты и осуществления мер по защите в соответствии со строительным законодательст­вом.

 

§ 3.2. Конструкционные мероприятия по защите деревянных конструкций от гниения

Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гни­ением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-су­хое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных сло­ев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой, или обеспе­чением надлежащего режима для удаления из древеси­ны влаги.

Недопустимая влажность древесины может возник­нуть в результате атмосферных осадков, капиллярной влаги, поступающей из частей зданий, соприкасающихся с древесиной, а также из-за увлажнения конденсатом.

Конструкционные мероприятия по борьбе с недопус­тимым увлажнением древесины при эксплуатации сле­дующие:

предотвращение увлажнения атмосферными осадка­ми, увеличением свесов крыши, надлежащим отводом во­ды с крыш, устройством достаточно большого (не менее 30 см) разрыва между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания для предотвращения увлажнения брызгами падающей сверху воды и др. Деревянная наружная обшивка долж­на быть по возможности водонепроницаемой, причем при выпадении осадков вода не должна попадать в обшивку и скапливаться там;

удаление влаги из сырых помещений (что в первую очередь касается подполий). Сюда входит обеспечение достаточно хорошей вентиляции с тем, чтобы средняя относительная влажность воздуха в них была по возможности ниже. Для этой цели необходимо иметь опре­деленное число приточных и вытяжных вентиляционных отверстий (продухов).

По поверхности грунта рекомен­дуется устраивать гидроизоляцию. При прямом воздей­ствии влаги на деревянные элементы в сырых помещениях, например в душевых, поверхность этих элементов должна быть защищена гидроизоляционным покрытием;

дк лекции 

 


защита древесины от увлажнения капиллярной вла­гой, поступающей из соприкасающихся с ней частей зда­ния, устройством гидроизоляции. Гидроизоляционные прокладки рекомендуется делать под опорными частя­ми деревянных балок, нижней обвязкой стен, опорными плоскостями стоек при опирании их на бутовую кладку или бетон и т. д.;

борьба с образованием конденсата состоит в следу­ющем. Многослойные ограждающие строительные кон­струкции и их элементы должны иметь такой порядок расположения слоев и их толщину, чтобы устранить воз­можность скопления конденсата. При проектировании не­обходимо осуществлять поверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций;

предотвращение увлажнения древесины бытовой вла­гой, сводящееся к содержанию в надлежащем состоянии систем водоснабжения и канализации (отсутствие про­течек), просушке помещений после мытья полов и т. д,

К конструктивным мероприятиям по борьбе с гние­нием следует отнести правильный подбор породы древе­сины для изготовления соответствующих деревянных кон­струкций или элементов.

 

§ 3.3. Химическая защита деревянных конструкций и элементов от биологических вредителей

Химические средства для защиты древесины от био­вредителей называются антисептиками, причем химиче­ские средства, предназначенные для защиты древесины от поражения грибами, называются фунгицидами, а от поражения насекомых— инсектицидами. Защитные сред­ства изготовляются на основе неорганических (соли) и органических соединений. Водорастворимые средства для защиты древесины поставляются в виде солей, сухих смесей солей или паст. Как правило, для химической за­щиты древесины используют водные растворы солей. Органические вещества применяют в сочетании с органи­ческими разбавителями или растворителями, а также с соответствующими добавками, например пигмента, ста­билизатора, эмульгатора и т, д.

Маслянистые защитные средства (каменноугольное масло, антраценовое и т. д.) помимо масел содержат растворитель и другие добавки. Как правило, маслянис­тые средства из-за их специфического запаха используют для защиты деревянных конструкций и деталей, эксплуатирующихся на открытом воздухе или в воде. На­пример, для защиты древесины от морских древоточцев применяют пропитку креозотовым маслом.

Согласно СНиП Ш-19-75, химические средства, при­меняемые для защиты деревянных конструкций от био­вредителей, разделяются на:                              

а) влагозащитные лаки и эмали;                                                                 б) антисептические водные и малянистые пропиточные составы и пасты. Основные химические составы, применяемые для защиты деревянных конструкций от биовредителей, приведены в табл. П.З.

 

 

Выбор средств для биологической защиты древесины осуществляется с учетом условий эксплуатации деревян­ных конструкций или элементов (на открытом воздухе, в закрытых помещениях и т. д.), назначения защитного средства, а также способа защитной обработки древеси­ны (нанесение кистью, роликом или напылением, окуна­ние, пропитка под давлением и т. д.), химической совме­стимости защитных средств с другими материалами. При повторной защитной обработке деревянных конструкций выбор защитного средства зависит также от химической совместимости вновь используемого защитного средства с примененным ранее. Если для защитной обработки применялись водорастворимые составы (соли), то для по­вторной обработки пригодны органические средства. Од­нако если при предшествующей обработке древесины использовались маслянистые составы, то последующая обработка древесины водными растворами солей невоз­можна из-за гидрофобных свойств масла.

Существуют различные способы химической защиты древесины, которые рассматриваются в разд. X, гл. 5.

РАЗДЕЛ   lll.   РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

 

§ 3.1. Основы расчета элементов конструкций цельного сечения по предельным состояниям

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

Для конструкций из дерева и пластмасс 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 предельному состоянию производится на нормативные нагрузки, т. е. без учета ко­эффициента перегрузки. Проф. д-р техн. наук Н. С. Стре­лецкий сформулировал основной принцип всякого инже­нерного расчета,   который   состоит в том,   чтобы   было соблюдено условие   неразрушимости.   Исходя из   этого принципа, наибольшая возможная или, иначе сказать, пре­дельная нагрузка должна быть меньше или равна наи­меньшей  несущей способности конструкции,  вычислен­ной с учетом рассеяния показателей качества материа­ла, нагрузок и условий работы конструкции, а также с учетом фактора времени.

В СНиП П-25-80, введенном в действие 1 января 1982 г., расчетные сопротивления установлены в зависи­мости от сорта древесины сосны и ели, а расчетные со­противления древесины других пород определяются умножением основных расчетных сопротивлений на соот­ветствующие коэффициенты. В соответствии со СНиП П-25-80, в табл. III.1 даны расчетные характеристики древесины сосны и ели при длительном действии статической нагрузки, а в табл. III.2- коэффициенты пересчета расчетных сопротивлений для древесины других пород.

дк лекциидк лекции

Примечания:

1) расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины (при длине незагруженных участков не менее длины площадки смятия и толщины элементов), кроме случаев, оговоренных в табл. III.I, определяют по формуле ,

дк лекциидк лекции

Где Rсм90 -  расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию по всей поверхности поперек волокон табл. III.I; lсм – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, см;

2)расчетное сопротивление смятию под углом

дк лекции

3) расчетное сопротивление сдвигу под углом к направлению волокон находят по формуле

дк лекции

4) в конструкциях построечного назначения значения расчетных сопротивлений на растяжение, принятых по п. 2, а этой таблицы, следует снижать на 30 %

5) расчетное сопротивление изгибу для элементов настила и обрешетки под кровлю из древесины 3 сорта следует принимать 13 МПа

Условия работы конструкций учитывают умножени­ем расчетных сопротивлений, приведенных в табл. III.I, на соответствующие коэффициенты условий работы:

а) при различных условиях эксплуатации значения даны в табл. III.3;

Таблица III.2. Переходные коэффициенты к расчетным сопротивлениям табл. III.I для установления расчетных сопротивлений древесины других пород

дк лекции 


Примечание: коэффициенты, указанные в таблице для конструкций опор воздушных линий электропередачи, изготовляемых из непропитанной антисептиками лиственници (при влажности <25%), умножают на коэффициент 0,85.

Таблица III.3. Предельная влажность и коэффициенты условий работы конструкций

дк лекции
 


Примечания: 1. применение клееных деревянных конструкций в условиях эксплуатации А1 при относительной влажности воздуха ниже 45% не допускается.

2. В неклееных конструкций, эксплуатируемых в условиях В2, В3, когда усушка древесины не вызывает расстройства или увеличения податливости соединений, допускается использовать древесину с влажностью до 40% при условии защиты ее от гниения,

б) для конструкций, эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха до +35ºС – на коэффициент mт=1; при температуре +50 ºС 35ºС – на коэффициент mт=0,8. для промежуточных значений температуры коэффициент принимают по интерполяции;

в) для конструкций, в которых напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80% суммарного напряжения всех нагрузок, – на коэффициент mд=0,8.

г) для конструкций, рассчитываемых с учетом действия кратковременных (ветровой, монтажной или гололедной) нагрузок, а также нагрузок от тяжения и обрыва проводов воздушнух ЛЭП и сейсмической на коэффициент mн.

дк лекции
 


д) для изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 50 см расчетные сопротивления изгибу и сжатию вдоль волокон на коэффициент  mб.

дк лекции
 


дк лекциие) для изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев расчетные сопротивления изгибу, скалыванию и сжатию вдоль волокон на коэффициент mсл.

ж) для гнутых элементов конструкций расчетные сопротивления растяжению, сжатию и изгибу на коэффициент mгн.

дк лекции
 


Примечание: rк- радиус кривизны гнутой доски или бруска;                                          а- толщина гнутой доски, бруска в радиальном направлении.

и) для растянутых элементов с ослаблением в расчетном сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении - коэффициент m0=0,8.

к) для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антиперенами под давлением, коэффициент m

При расчете по второму предельному состоянию мо­дуль упругости древесины принимают: вдоль волокон E=10000 МПа, поперек волокон            E 9о =400 МПа, а мо­дуль сдвига относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, G=500 МПа. Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направ­ленных вдоль волокон, принимают V9о;о=0,5, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек воло­кон, Vo,9o = 0,02.

Для конструкций, которые находятся в различных условиях эксплуатации, подвергаются повышенной тем­пературе, совместному воздействию постоянной и времен­ной длительной нагрузок, модули упругости и G) ум­ножаются на коэффициенты пп. а, б, 'в табл. III.3. Кро­ме того, в СНиП П-25-80 предусматривается, что в случае расчета конструкций на устойчивость и по деформиро­ванной схеме модуль упругости древесины следует при­нимать E' = 300Rс, где Rс— расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон по табл. III. 1. Физико-механичес­кие характеристики фанеры марки ФСФ и бакелизированной даны в СНиП П-25-80, для различного вида пластмасс они изложены в специальной литературе, а для основных из них были приведены в разд. I

 

§ 3.2. Центральное растяжение

Деревянные элементы, работающие на центральное растяжение, рассчитывают по наиболее ослабленному сечению:

Коэффициент m0 = 0,8 учитывает концентрацию напря­жений, которая возникает в местах ослаблений. При оп­ределении FHT необходимо учитывать волокнистую струк­туру древесины.

Если считать, что площадь и жесткость волокон дре­весины одинаковы, то в сечении /—/ (рис. III.1) все во­локна будут загружены одинаково. В первом отверстии у сечения 2—2 часть волокон будет перерезана, в связи с чем их усилия будут переданы соседним волокнам, ко­торые окажутся нагруженными сильнее. Таким образом распределение растягивающих напряжений в сечении 33 будет неравномерным. На расстоянии 5 между от­верстиями эта неравномерность будет постепенно вырав­ниваться.

Однако если расстояние S невелико, то вырав­нивания не произойдет, а так как в сечении 44, где находятся два отверстия, часть волокон ими будет так­же вырезана, то соседние пока сильно нагруженные во­локна еще получат дополнительные усилия. В результа­те усилия в отдельных волокнах могут достичь их пре­дела прочности на растяжение, что приведет к разрыву волокон, передаче усилий с них соседним волокнам и их последующему разрыву. Так как разрыв будет в наибо­лее слабых местах волокон, то разрушение элемента про­изойдет по зигзагу} как показано на рис. III.1.

Из изложенного следует, что при определении пло­щади ослабления FHT надо учитывать расстояния S меж­ду соседними ослаблениями.

В СНиП П-25-80 в связи с этим устанавливается, что при определении FHT все ос­лабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.

дк лекции
 


Применительно к рис. III. 1 по этому требованию при S>200 мм                  FHT = b(h—2d), а при S<200 мм FHT =b(h-3d).

 

§ 3.3. Центральное сжатие

Пластические свойства древесины при центральном сжатии проявляются значительно сильнее, чем при рас­тяжении, поэтому при расчете на прочность ослабление учитывают только в рассчитываемом сечении, а при рас­чете на устойчивость, во-первых, особо учитывают зону работы древесины, в которой модуль упругости нельзя считать постоянным, и, во-вторых, принимают во внима­ние невозможность обеспечения при защемлении элемен­та угла поворота, равного нулю.

Расчет на прочность производят по формуле

где N — действующее в элементе усилие; FHT — площадь нетто в рас­считываемом сечении.

Расчет на прочность необходим главным образом для коротких стержней, для которых условно длина

Nкр=

Где Е- модуль упругости; J- минимальный момент инерции стержня;    l0-расчетная длина стержня, зависящая от схемы опирания концов и распределения нагрузки по длине стержня, вычисляемая по формуле l0 =

Расчетную длину пересекающихся элементов, соединенных между собой в месте пересечения, следует принимать равной: при проверке устойчивости в плоскости конструкции- расстоянию от центра узла до точки пересечения элементов; при проверке устойчивости из плоскости конструкции а) в случае пересечения двух сжатых элементов – полной длине элемента; б) в случае пересечения сжатого элемента с неработающим- значению l1, умноженному на коэффициент

        дк лекции                                              (III. 4)

Где l1,

Значения

в) в случае пересечения сжатого стержня с растянутым равной по величине силой- наибольшей длине сжатого элемента, измеряемой от центра узла до точки пересечения элементов.

Разделим левую и правую части равенства (III. 3) на площадь сечения F:

Nкр/F=

Так как радиус инерции стержня дк лекции, а гибкость дк лекции, то получим

                                                  дк лекции                                              (III. 5)

         Известно, что коэффициент продольного изгиба

                                           

В формуле выразим

/

Так как для абсолютно упругого материала Е=Const, а предел прочности материала без учета рассеяния для данного материала также постоянен, то можно считать, что

= А                   (III. 7)

Окончательно будем иметь формулу для определения коэффициента продольного изгиба

дк лекции

Для каждого материала А имеет свое значение. В ча­стности, для древесины А =3000, для фанеры А =2500, для полиэфирного стеклопластика А=1097; для органи­ческого стекла А = 580 и т. д. В связи с тем, что древесина является упругопластическим материалом, ее мо­дуль упругости можно считать постоянным только до предела пропорциональности. На рис. III.2 показана зависимость

дк лекцииУравнение (III.8) является гиперболической кривой и называется гиперболой Эйлера. Если построить эту кривую, то будет видно (рис. III.3), что при малых гиб­костях, когда критическое напряжение превышает предел пропорциональности, коэффициент продольного из­гиба получается больше 1, чего по существу быть не может.

 

 

 

 

Рис. III.4. Виды ослаблений элементов

а — не   выходящие    на    кромку;    б — выходящие    на кромку

 

 

 

Вопросом расчета на продольный изгиб при работе стержня за пределом пропорциональности занимались многие ученые за рубежом, например, Энгессер, Карман, Тетмайер, а в Рос­сии Ф. С. Ясинский, который обращал большое внимание на явление про­дольного изгиба за пределом упругой работы и указывал на необходимость в этом случае для каждого материала находить соответствующую экспери­ментальную кривую. В СССР такая работа для древесины была проведе­на ЦНИИПС. Для кривой ЦНИИПС Д. А. Кочетковым было подобрано аналитическое выражение, которое используется и в на­стоящее время:

          

Для древесины коэффициент а = 0,8, для фанеры а =  1. В точке

 

Е

         Зная как определить коэффициент продольного изгиба, расчет на продольный изгиб выполняют по формуле

                 

         где Fрасч- расчетная площадь поперечного сечения элемента которая принимается равной: 1) при ослаблениях, не выходящих на кромки: а) если их площадь не превышает 25% Fбр, то Fрасч= Fбр. б) если площадь ослаблений превышает 25% Fбр, то Fрасч=4 Fнт/3. 2) при симметричных ослаблениях, выходящих на кромку Fрасч= Fнт. Здесь Fбр- площадь сечения брутто, Fнт- площадь сечения нетто.

 

Гибкость элементов конструкций не должна превы­шать значений, приведенных в табл. III.4.

 

Таблица III.4. Предельные гибкости элементов конструкций

дк лекции
 

 

 

 

 

 

 


§ 3.4. Изгибаемые элементы

Изгибаемые элементы рассчитывают по первому и второму предельным состояниям, или иначе на прочность и жесткость. В расчете по первому предельному состоя­нию используют расчетную нагрузку, а при определении прогиба нормативную нагрузку, т. е. без учета коэффи­циента перегрузки.

Расчет деревянных элементов на изгиб по нормаль­ным напряжениям производят приближенно. При более точном методе потребовался бы учет различных значе­ний модулей упругости в сжатой и растянутой зонах       (рис. III.5). Из этого рисунка видно, что в сжатой зоне развиваются большие пластические деформации, кото­рые нарушают прямолинейность распределения нормаль­ных напряжений по высоте сечения. Таким образом, нормальные напряжения определяют при двух допущени­ях: во-первых, считается, что модули упругости в растя­нутой и сжатой зонах равны, т.е. ЕС=ЕР, и во-вторых, принимается прямолинейное распределение напряжений по высоте элемента, как это показано на рис. III.6.

дк лекции
 


При этих допущениях нормальные напряжения в эле­ментах, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования:

                                     

При определении WHT ослабления сечений, располо­женные на участке длиной 200 мм, совмещаются в одно сечение; Mб — коэффициент, учитывающий размеры се­чения.

Прочность проверяют в сечении, где действуют наи­большие изгибные напряжения и, кроме того, в тех сече­ниях, в которых имеются ослабления. При расчете бревен следует учитывать «сбег» бревна, который принима­ют     0,8 см на 1 м длины. Следует иметь в виду, что брев­на обладают большей прочностью на изгиб, в связи с чем их расчетное сопротивление изгибу больше, чем у досок и брусьев. Это связано с тем, что в бревнах нет перерезанных волокон, которые даже' при наличии ко­сослоя имеют длину от одной опоры до другой и, кроме того, пороки имеют в бревнах меньшее влияние.

Известно, что Д. И. Журавским было установлено наличие в элементах, работающих на поперечный изгиб, не только нормальных, но также и касательных напря­ИИий, поэтому разрушение элемента может произойти как от нормальных, так и от касательных напряжений в зависимости от того, какие из них раньше достигнут предела прочности. Касательные напряжения особенно опасны, например при больших сосредоточенных гру­зах, расположенных недалеко от опор, или в балках двутаврового сечения.

В однопролетных элементах прямоугольного попереч­ного сечения, загруженных равномерно распределенной нагрузкой, разрушение от касательных напряжений бу­дет происходить при сравнительно небольшом отноше­ние длины к высоте поперечного сечения.

Такие отношения можно установить следующим об­разом: так как      Mmax = ql 2/8; W=bh2/6; Q=ql/2; S = bh2/8, и J=bh3/l2, то будем иметь:

Rи= 6ql2/8bh2   откуда    b=3ql2/4h2Rи                (III. 13)

Rск= 12qlbh2/16b2h3  откуда    b=3ql/4hRcк         (III. 14)

Приравняв         (III. 13) к         (III. 14)    получим

               l/h= Rи/ Rcк                                                          (III. 15)

Например для пп. 1а, б, в (см. табл. III.1) получим значения отношений, показанных в табл. III.5.

На прочность от касательных напряжений проверяют по формуле

     

где Q –расчетная поперечная сила; S -статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси; Iбр -момент инерции брутто; b -ширина сечения; Rск -расчетное сопротивление сдвигу.

дк лекции 


Помимо расчета на прочность изгибаемые элементы, особенно при их малой ширине, проверяют также на устойчивость плоской формы деформирования:

где М- максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке ;Wбр- момент сопротивления брутто;

h) kф kпМ;                                                        (III.18)

b, h –ширина и высота поперечного сечения элемента; lр-расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба – расстояние между этими точками; kф- коэффициент, зависящий от формы эпюры моментов на участке и определяемый в соответствии с формулами, приведенными в табл. III.6kпМ- коэффициент, который вводят при подкреплении из плоскости изгиба растянутой кромки элемента в промежуточных точках на участке и определяют по формуле

kпМ =1+[0,142 lp/h + 1,76h/ lp + 1,4 – 1] m2 / m2 + 1                (III.19)

–центральный угол, рад определяющий участок lp элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов =0); m- число подкреплений (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки элемента на участке lp (кроме крайних точек). При m значение m2 / m2 + 1 следует принимать равным 1.

Как указывалось ранее изгибаемые элементы проверяют по второму предельному состоянию на жесткость по формуле

             f0 = k Pн l3 / E Iбр                                                                (III.20)

дк лекции
 


                                                                                                               

где k — коэффициент, зависящий от вида нагрузки, например для равномерно распределенной нагрузки двухопорной балки k — 5/384; Рн— нормативная нагрузка на элемент, например для равномерно распределенной нагрузки  Pн = qnl; Е — модуль упругости материала; Рн — момент инерции брутто.

Для элементов из пластмасс, имеющих малый модуль упругости или для высоких деревянных элементов, у ко­торых отношение пролета к высоте превышает 15, необ­ходимо учитывать влияние на прогиб касательных на­пряжений. В этом случае прогиб следует находить по формуле

f=f0(1+c(h/l)2)

,                                     

где f0— прогиб   без  учета   деформаций   сдвига,   вычисляемый   по (111.20); с — коэффициент, определяемый по табл. III. 7.

Прогибы элементов не должны превышать предель­ных, установленных СНиП для каждого вида конструк­ции. Предельные прогибы конструкций, выраженные в долях пролета, приведены в табл. III. 8.

Таблица II 1.8. Предельные прогибы




Элементы консрукций                                                                  Прогибы в долях                   пролет



Балки междуэтажных перекрытий                         1/250

Балки чердачных перекрытий                                1/200

Покрытия (кроме ендов):                                       

Прогоны, стропильные ноги                                        1/200

Балки консольные                                                   1/150

Фермы, клееные балки (кроме консольных)          1/300

Плиты                                                                       1/250

Обрешетки, настилы                                                          1/150

Несущие элементы ендов                                         1/400             

Панели и элементы фахверка                                      1/250

Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролета. 2. При наличии строительного подъема предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета.

§ 3.5. Косой изгиб

Косым называется изгиб, при котором направление действия усилия не совпадает с направлением одной из главных осей поперечного сечения элемента (рис. III.7, а). В этом случае действующее усилие раскладывают по направлению главных осей сечения, затем на­ходят изгибающие моменты, действующие в этих плос­костях.

дк лекции 


Нормальные напряжения находят по формуле

где Мх, My — изгибающие моменты, например при равномерно рас­пределенной нагрузке от qx  и  qy

Полный прогиб равен геометрической сумме проги­бов от усилий qx и qy:

f=

Для прямоугольного сечения наименьшее значение площади поперечного сечения при косом изгибе будет при условиях расчета: по прочности, если h/b=ctga; по прогибу, если h/b =

Следует иметь в виду, что элемент, имеющий квад­ратное поперечное сечение, на косой изгиб не работает, так как он всегда деформируется в плоскости действия усилия. Однако формально напряжения в нем определя­ют по формуле косого изгиба:

+My/W

дк лекции

 

 

При косом изгибе увеличиваются размеры прогонов прямоугольного сечения, поэтому надо конструктивными мерами исключать работу элементов на косой изгиб. Так, например, применительно к кровельному покрытию можно исключить работу прогонов на косой изгиб, вос­принимая скатную составляющую вспомогательными стропильными ногами, расположенными по прогонам и скрепленными с ними, а также соединенными друг с другом в коньке здания.

§ 3.6. Сжато-изгибаемые элементы

Сжато-изгибаемыми элементами называются такие, на которые действует изгибающий момент и централь­но приложенное продольное сжимающее усилие. Изги­бающий момент может создаваться: а) внецентренно приложенной сжимающей силой и тогда элемент назы­вают внецентренно сжатым или б) поперечной нагруз­кой. При расчете сжато-изгибаемых деревянных стерж­ней применяют теорию краевых напряжений, предложен­ную проф. д-ром техн. наук К- С. Завриевым. В соответст­вии с этой теорией несущая способность стержня счита­ется исчерпанной в тот момент, когда краевое напряжение сжатию делается равным расчетному сопротивлению.

Эта теория менее точная, чем теория устойчивости, однако она дает более простое решение и поэтому при­нята в действующих нормах проектирования СНиП П-25-80.

Так как жесткость стержня не является бесконечной, то он под влиянием изгибающего момента прогибается.

 

дк лекции 


  При этом центрально приложенная сжимающая сила теперь уже будет иметь эксцентриситет, равный дефор­мации стержня от момента, и таким образом создаст дополнительный момент (рис. 111:8). Появление допол­нительного момента от нормальной силы увеличит де­формацию стержня, что приведет к еще большему воз­растанию дополнительного момента. Такое наращивание дополнительного момента и прогибов будет некоторое время продолжаться, но затем затухнет.

Полный прогиб стержня и уравнение кривой неизве­стно, поэтому непосредственно по формуле краевых на­пряжений нельзя найти эти напряжения:

где Мя — изгибающий момент от поперечной нагрузки; у — деформа­ция стержня.

Полный изгибающий момент стержня

Mx = Mq + Ny.       (III.28)

Так как в двух написанных уравнениях есть три неиз­вестных

y = f1 sin

Геометрическая интерпретация ряда показана на рис. III.9. Как видно, fi есть максимальная ордината кривой каждого члена ряда.

При симметричной нагрузке первый член ряда дает точность, равную 95—97 %. Для упрощения решения бу­дем считать нагрузку симметричной. Тогда можно огра­ничиться только первым членом ряда

y = f1sin(

 


 

дк лекции


дк лекции

дк лекции
 


§ 3.7. Растянуто-изгибаемые элементы

В растянуто-изгибаемых элементах кроме изгибаю­щего момента действует центрально-приложенное уси­лие, которое растягивает стержень (рис. III. 10), т, е. на­правлено в обратную 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. Так как 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

дк лекции
 


чение. Не учитывается уменьшение прогиба от дополни­тельного момента также при проверке элемента по вто­рому предельному состоянию.

§ 3.8. Основные закономерности длительной прочности древесины и пластмасс

Так как прочность древесины и пластмасс зависит от фактора времени или иначе времени действия нагрузки, целесообразно рассмотреть их основные закономерности.

При испытаниях деревянных конструкций замечено, что разрушающая нагрузка в случае медленного нагру-жения меньше, чем в случае быстрого. То же самое на­блюдается и при механических испытаниях древесины и пластмасс, в чем находит яркое проявление особенность прочностных свойств этих материалов, отличающая их от стали и бетона, у которых это общее свойство твер­дых тел выражено слабее. Этот фактор следует учиты­вать при назначении расчетных сопротивлений и опреде­лении расчетной несущей способности конструкций. Для обеспечения надежной работы последних необходимо уметь находить длительную прочность древесины и пластмасс. Рассмотрим имеющиеся экспериментальные данные для древесины.

Испытаниями образцов древесины длительной на­грузкой продолжительностью 5 лет и более, а также испы­таниями возрастающей нагрузкой установлена линейная зависимость логарифма времени t, с, до разрушения от напряжения

lg t=lg A-

где А,

Эта зависимость подтверждается данными многочис­ленных отечественных и зарубежных исследований при разнообразных условиях — разных породах древесины, плотности, влажности, видах напряженного состояния и режимах нагружения. По экспериментальным данным (рис. III. 11, а) опытные точки располагаются близко к прямой по уравнению (111.42) с доверительными интер­валами ±2 — 6 % и доверительной вероятностью 0,95 при испытаниях: длительной нагрузкой на изгиб древесины пихты (/); возрастающей нагрузкой на растяжение вдоль волокон лиственницы (2) и сжатие вдоль волокон сосны при влажности 15 % (3) и 30 % (4); ступенчатой нагрузкой на сдвиг при кручении трубчатых образцов пихты (5).

дк лекции
 


                                   

Прямая по уравнению (111.42) изображает длитель­ную прочность рядового пиломатериала с доверитель­ным интервалом ±6 % при доверительной вероятности 0,90. Здесь для возрастающей нагрузки время t опреде­лено по продолжительности испытания t’1 из выражения t= t’1/2,3(]gA—lg t) (нагружение ступенями при доста­точном их числе приближенно можно приравнять испы­танию с постоянной скоростью).

Возникает вопрос, какова природа разрушения твер­дых тел при действии напряжений, позволяющая выра­зить этот процесс с помощью уравнения (111.42)? По современным представлениям это уравнение, которому подчиняются твердые тела, в том числе полимеры и по­лимерный композит — древесина, устанавливает связь между макроскопической прочностью твердых тел и их атомно-молекулярным строением через значения А и

дк лекции
 

 


Принципиальное значение этой связи состоит в том, что сопротивление твердого тела силовому воздействию определяется не только возникающим в теле напряжени­ем о, но и временем его действия и температурой. При действии постоянного напряжения в твердом теле время t до разрушения, согласно С. Н. Журкову, имеет выра­жение

дк лекции
 


т. е. здесь потенциальный барьер разрыва химических связей, определяемый числителем показателя степени U0—

Механика разрушения становится применимой здесь при слиянии субмикроскопических трещин и последую­щем образовании магистральной трещины в твердом те­ле, причем этот процесс существенно усложняется в ани­зотропном и волокнистом материале, каким является древесина.

При отсутствии напряжений (соответствует экстра­поляции прямой по уравнению (111.42) на рис. III.11, а до

дк лекции
 


Например, из испытаний стандартных образцов дре­весины сосны при влажности 15 % и ~20°С на сжатие вдоль волокон, т.е. при равномерном распределении на­пряжений, определены средние (из 12) значения

Применение к несущей способности конструкций из­ложенного метода прогнозирования длительной прочно­сти древесины основано на выполнении требований, обеспечивающих необходимую надежность работы кон­струкции под нагрузкой. Это: 1) неизменность расчетной схемы конструкции в течение срока ее службы и необхо­димый уровень длительной несущей способности соеди­нений элементов конструкции; 2) сохранение древесиной и другими материалами, например клеем в соединениях клееных конструкций, исходных качеств, которыми они обладали при изготовлении конструкции. Соблюдение первого условия контролируется расчетным анализом работы конструкции под нагрузкой в период ее эксплуа­тации с учетом прогнозирования длительной несущей способности и деформативности соединений ее элемен­тов на основе экспериментальных данных. Второе тре­бование обеспечивается защитными мерами против био­повреждения древесины, соответствующими условиям службы конструкции.

При выполнении перечисленных требований длитель­ная несущая способность конструкции определяется свойствами ее основного материала — древесины и мо­жет прогнозироваться с помощью выражения (111.45) на основании результатов кратковременных испытаний опытных образцов конструкций. Испытания проводятся с точным выполнением временного режима нагружения и определением значения разрушающей нагрузки Иt и времени t, т. е. продолжительности испытаний, приведен­ной к неизменному действию разрушающей нагрузки Иit. При этом искомую длительную несущую способность испытаний конструкции Ит находят из выражения

дк лекции
 


РАЗДЕЛ IV. СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ГЛАВА

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.