3.1. Основні положення розрахунку дерев'яних конструкцій

Дерев'яні конструкції розраховують за єдиним для всіх будівельних конструкцій методом граничних станів. Граничним називають такий стан конструкцій, при якому їхня подальша експлуатація стає неможливою. Розрахунок дерев' яних конструкцій виконується за двома граничними станами: 1) за несучою здатністю (міцністю або стійкістю); 2) за деформаціями.

Основна вимога при розрахунках дерев'яних конструкцій полягає в тому, щоб величина зусиль (напружень) або деформацій від зовнішніх сил не перевищувала граничних значень, установлених будівельними нормами і правилами. Якщо ця вимога не виконана, то виникає небезпека зниження експлуатаційної надійності споруди.

Розрахунок конструкцій за першим граничним станом виконують за розрахунковим, за другим граничним станом - за нормативним навантаженням, що є вихідними величинами й основними характеристиками навантажень. Коефіцієнти, що враховують можливе збільшення нормативних навантажень унаслідок їхньої мінливості, називаються коефіцієнтами безпеки за навантаженням (gS). Іншими словами, розрахункові навантаження

одержують шляхом множення нормативних навантажень на коефіцієнти безпеки за навантаженням.

Навантаження при розрахунках конструкцій приймають у сполученнях, що враховують можливу одночасну дію тих чи інших навантажень:

в основних сполученнях, що складаються з навантажень, які постійно діють на споруди, і навантажень тимчасових, які регулярно діють при експлуатації споруд;

-           у додаткових сполученнях, що складаються з комбінацій навантажень, які входять в основні сполучення, з навантаженнями, що нерегулярно виникають при експлуатації споруд;

в особливих сполученнях, що складаються з комбінацій навантажень, які входять в основні й додаткові сполучення, з навантаженнями, що мають аварійний характер і виникають винятково в поодиноких випадках.

Крім навантажень при розрахунку будівельних конструкцій необхідно знати основні розрахункові характеристики матеріалів: розрахункові опори, модулі пружності, модулі зсуву матеріалів, а також їхні показники поперечної деформації (коефіцієнти Пуассона).

Розрахунковий опір R - це граничне напруження в матеріалі реальних елементів конструкцій, що відрізняються від стандартних зразків розмірами і наявністю пороків і дефектів у дозволених нормами межах. Крім того, розрахунковий опір враховує також вплив тривалості дії навантажень і умов експлуатації.

R = —, (3.1)

K

де        RH = RmuM (1 - 2,25V). (3.2)

Тут Rmtm - середнє арифметичне значення тимчасових опорів, отриманих у результаті лабораторних випробувань великого числа стандартних зразків;

V = —— - коефіцієнт мінливості; s - середнє квадратичне відхилення

RmuM

напружень; K - коефіцієнт безпеки по матеріалу

тр одн розм

Ктр = 0,67 - коефіцієнт, що враховує тривалість дії навантаження; Kодн -

коефіцієнт, що враховує вплив на міцність матеріалів неоднорідності структури матеріалів, наявність пороків і дефектів, залежить від виду напруженого стану; Крозм - коефіцієнт, що враховує вплив на міцність

матеріалів збільшених розмірів елементів у порівнянні із стандартними зразками, також залежить від виду напруженого стану.

Реальні умови експлуатації дерев'яних конструкцій, тобто вплив температурно-вологісного режиму і вплив короткочасних і особливих навантажень (вітрової, монтажної, сейсмічної) враховуються множенням розрахункового опору R, визначеного за формулою (3.1) (див. табл. 1, додаток 1), на коефіцієнти умов роботи, відповідно mb і тн, приведеними в

табл. 5, 6 БНіП II-25-80. Урахування специфічного напруженого стану гнутих елементів виконують коефіцієнтом умов роботи тгн за табл. 6 додатка 1.

Модуль пружності деревини уздовж волокон у конструкціях, захищених від нагрівання, що знаходяться під впливом постійних і тимчасових навантаженьоправочні коефіцієнти, які беруть з табл. 5, 6

БНіП II-25-80.

Розрахунок центрально розтягнутих елементів

Перевірку міцності центрально розтягнутих елементів виконують за формулою

де N - розрахункове поздовжнє зусилля, що діє на елемент, кН; m0 = 0,8 -коефіцієнт умов роботи для розтягнутих елементів з будь-якими ослабленнями в розрахунковому перерізі. При відсутності ослаблень т0 = 1;

тбуд = 0,7 - коефіцієнт умов роботи для розтягнутих елементів, виготовлених

у будівельних умовах, при виготовленні конструкцій в заводських умовах тбуд = 1; Rp - розрахунковий опір деревини розтяганню (табл. 1 додатка 1),

МПа; ^нт = F6p - ^ FocJl - площа нетто ослабленого перерізу елемента.

При визначенні всі ослаблення, розташовані по довжині елемента

на ділянці 20 см, приймають сполученими в одному перерізі, щоб уникнути розриву елемента за зигзагом. Якщо ослаблення елементів розташовані несиметрично щодо центра ваги його поперечного перерізу, то такі елементи розраховуються як позацентрово розтягнуті.

Розрахунок центрально стиснутих елементів

Руйнування центрально стиснутих елементів дерев'яних конструкцій може відбутися від утрати стійкості або від вичерпання міцності.

Перевірку міцності стержня виконують у найбільш ослабленому перерізі за формулою

У цих формулах N - розрахункове поздовжнє зусилля, що діє на елемент, кН; Rc - розрахунковий опір деревини стиску (табл. 1 додатка 1),

Fpo3p  - розрахункова площа поперечного перерізу елемента, прийнята

рівною: при відсутності ослаблень або при ослабленнях у небезпечних перерізах, що не виходять на ребра (рис. 3.1,а), якщо площа ослаблень не перевищує 25%F6p, Fpo3p = F6p ; при ослабленнях, що не виходять на ребра,

якщо площа ослаблення перевищує 25% F6p, Fpo3p = 3 "нт ; при симетричних

ослабленнях, що виходять на ребра (рис. 3.1,б), Fpo3p = "нт. При

несиметричних ослабленнях, що виходять на ребра (рис. 3.1,в), елементи розраховуються як позацентрово стиснуті; — - коефіцієнт поздовжнього вигину, визначається за формулами: при гнучкості елементів l > 70

де коефіцієнти А = 3000 для деревини та А = 2500 для фанери; а = 0,8 для деревини та а = 1 для фанери.

Надпись: (3.9)

де г =

16p

F6p

радіус інерції; I6p

момент

інерції перерізу брутто; F6p

площа поперечного перерізу брутто; /0 - розрахункова довжина елемента, що залежить від способів закріплення кінців стержня, визначається множенням його дійсної довжини на такі значення коефіцієнта ji0:

при обох шарнірно закріплених кінцях m0= 1;

при одному затисненому, а другому вільному навантаженому кінці М0 = 2,2;

при одному шарнірнозакріпленому і другому жорстко защемленому кінці ju0 = 0,8;

при обох жорстко защемлених кінцях ji0 = 0,65.

Жорстке защемлення в дерев'яних конструкціях застосовують мало, тому що при такому защемленні кінці елементів після усушки і зім'яття деревини поперек волокон здобувають здатність деякого повороту, що знижує ефект защемлення.

Слід мати на увазі, що гнучкість стиснутих елементів не повинна бути більше таких граничних значень:

для основних елементів конструкцій (пояса, опорні розкоси і стояки ферм, колони, арки і т.д.) - 120;

для другорядних елементів (проміжні стояки і розкоси ферм і т.д.) -

150;

для елементів зв'язків - 200.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я