Расчет деревянных конструкций должен производиться:
- по несущей способности (прочности, устойчивости) для всех конструкций;
- по деформациям для конструкций, в которых величина деформаций может ограничить возможность их эксплуатации.
Расчет по несущей способности должен производиться на воздействие расчетных нагрузок.
Расчет по деформациям должен производиться на воздействие нормативных нагрузок.
Деформации (прогибы) изгибаемых элементов не должны превышать величин, приведенных в табл. 37.
Таблица 37. Предельные деформации (прогибы) изгибаемых элементов
Примечание. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от полезной нагрузки не должен быть более 1/350 пролета.
Центрально-растянутые элементы
Расчет центрально-растянутых элементов производится по формуле:
где N - расчетная продольная сила,
mр - коэффициент условий работы элемента на растяжение, принимаемый: для элементов, не имеющих ослаблений в расчетном сечении,mр= 1,0; для элементов, имеющих ослабление, mр =0,8;
Rp - расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон,
Fнт- площадь рассматриваемого поперечного сечения нетто: при определении Fнт ослабления, расположенные на участке длиной 20 см, принимаются совмещенными в одном сечении. Центрально-сжатые элементы. Расчет центрально-сжатых элементов производится по формулам: на прочность
на устойчивость
где mс - коэффициент условий работы элементов на сжатие, принимаемый равным единице,
Rc - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон,
Коэффициент продольного изгиба, определяемый по графику (рис.4),
Fнт - площадь поперечного сечения нетто элемента, Fрасч - расчетная площадь поперечного сечения для расчета на устойчивость принимаемая:
1) при отсутствии ослаблений: Fрасч=Fбр;
2) при ослаблениях, не выходящих на ребро — Fрасч=Fбр,если площадь ослаблений не превышает 25% от Fбр и Fрасч = 4/3Fнт, если площадь их превышает 25% от Fбр;
3) при симметричных ослаблениях, выходящих на ребро: Fрасч=Fнт
Гибкость? цельных элементов определяется по формуле:
Примечание. При несимметричных ослаблениях, выходящих на ребра, элементы рассчитываются как внецентренносжатые.
Рисунок 4. График коэффициентов продольного изгибагде Io - расчетная длина элемента,
г - радиус инерции сечения элемента, определяемый по формуле:
l6p и F6p - момент инерции и площадь поперечного сечения брутто элемента.
Расчетная длина элемента l0 определяется умножением его действительной длины на коэффициент:
при обоих шарнирно закрепленных концах - 1,0; при одном защемленном и другом свободно нагруженном конце - 2.0;
при одном защемленном и другом шарнирно закрепленном конце - 0,8;
при обоих защемленных концах - 0,65.
Изгибаемые элементы
Расчет изгибаемых элементов на прочность производится по формуле:
где M - расчетный изгибающий момент;
mи - коэффициент условий работы элемента на изгиб; Rи - расчетное сопротивление древесины изгибу,
Wнт - момент сопротивления нетто рассматриваемого поперечного сечения.
Коэффициент условий работы элементов на изгиб mи принимается: для досок, брусков и брусьев с размерами сторон сечения менее 15 см и клееных элементов прямоугольного сечения mи =1,0; для брусьев с размерами сторон 15 см и более при отношении высоты сечения элемента к его ширине h/b ? 3,5 - mи = 1,15
Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе производится по формуле:
где Mx, My- составляющие расчетного изгибающего момента соответственно для главных осей x и y
mи - коэффициент условий работы элемента на изгиб;
Wx, Wy-моменты сопротивления рассматриваемого поперечного сечения нетто для осей x и y . Внецентренно-расгянутые и внеиентренно-гжатые элементы. Расчет внецентренно-растянутых элементов производится по формуле:
Расчет внецентренно-сжатых элементов производится по формуле:
где?- коэффициент (действительный в пределах от 1 до 0), учитывающий дополнительный момент от продольной силы N при деформации элемента, определяемый по формуле;
При малых напряжениях изгиба M/Wбр, не превышающих 10% от на-
пряжения N/Fбр, внецентренно-сжатые элементы рассчитываются на
устойчивость по формуле N где Q - рассчетная перерезывающая сила; mcк=1 - коэффициент условий работы цельного элемента на скалывание при изгибе; Rck- расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон; Iбр-момент инерции брутто рассматриваемого сечения; Sбр- статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси; b - ширина сечения. Деревянные конструкции Строительный процесс любого масштаба подразумевает не только использование качественных стройматериалов, но также соблюдение правил и норм. Только строгое следование инструкции и установленным нормативам даст наилучший результат в виде крепкого, надежного и долговечного строения. Особое место в строительной отрасли занимает такой материал, как древесина. В далекие времена именно из древесного сырья возводились первые поселения и города. В современной сфере строительства дерево не теряет актуальности и активно используется для возведения сложных . В силу того, что видов древесного материала существует колоссальное количество, есть целый ряд требований к выбору, расчету и защите таких конструкций. Наиболее актуальной редакцией свода норм и правил является (СНиП) 11 25 80.
Почему именно дерево? Все дело в том, что природный материал отличается натуральной эстетикой, высокой технологичностью и малым удельным весом, что является его бесспорными преимуществами. Именно поэтому многие конструкции производятся из дерева. Что же такое СНиП? Любая конструкция обладает определенными характеристиками, показателями механической прочности и стойкости к различным факторам, что является основой для проведения проектных мероприятий и технических расчетов. Все работы выполняются в соответствии с требованиями СНиП.
Строительные нормы и правила (СНиП) являются совокупностью строгих нормативных требований в правовом, техническом и экономическом аспекте.
С их помощью регламентируется строительная деятельность, архитектурно-проектные изыскания, инженерные мероприятия. Стандартизированная система была создана в 1929 году. Эволюция принятия правил и норм следующая:
В СССР такие нормативы представляли собой не только сводные технические требования, но также правовые нормы, разделяющие обязанности, права и ответственность основных действующих лиц строительного проекта: инженера и архитектора. После 2003 года обязательному исполнению подлежат лишь некоторые нормы и требования, которые находятся в рамках закона “О техническом регламенте свода правил”. При помощи СНиПа запускается важнейший процесс стандартизации, который оптимизирует эффективность и результативность строительства. Актуализированная редакция СНиП, которой сегодня руководствуются в строительной отрасли для проектировочных работ, расчетов и возведения деревянных конструкций – это СНиП 11 25 80. Исполнителями по данному проекту стали сотрудники института “НИЦ Строительство”. Свод требований официально утвержден 28 декабря в 2010 году Министерством регионального развития. В действие он введен только с 20 мая 2011 года. Все изменения, происходящие в правилах и стандартизации, наглядно иллюстрирует актуализированная редакция, которая ежегодно публикуется в специализированном информационном издании “Национальные стандарты”.
Оригинальная деревянная конструкция Как и любой сводный нормативный документ, разработанный для регулирования той или иной деятельности, СНиП 11 25 80 содержит основные положения.
Монтаж деревянных элементов Приведем некоторые из них:
Важно!
Все правила и нормативные требования не распространяются на возведение построек временного характера, гидротехнических строений или мостов.
Это всего лишь общие положения свода норм и правил актуализированной редакции, которыми должен руководствоваться каждый, будь-то промышленное или индивидуальное строительство.
Пространственная конструкция из дерева Но не только проектирование и возведение строения регламентируется сводом правил и норм. В актуальной редакции СНиП подробно прописаны аспекты выбора сырья для тех или иных целей. Важно все: и эксплуатационные условия деревянной конструкции, и качество защитной обработки, и агрессивность окружающей среды, и функциональное назначение каждой составляющей.
Доска обрезная сухая В СНиП 11 25 80 подробно описаны все возможные ситуации и нормативы по выбору материалов. Рассмотрим основные тезисы:
Важно!
Для создания опор линий электропередач редакция СНиП 11 25 80 подразумевает использование лиственницы или сосны. В отдельных случаях используется древесина ели или пихты.
Почему именно хвойные породы? Дело не только в их низкой стоимости. Наличие смол в большом количестве обеспечивает основам из дерева надежный барьер от гниения не хуже специализированных пропиток и антисептиков.
Обрезная доска из хвои Выбор синтетического клея зависит от эксплуатационных условий и вида древесины для конструкций.
Строительство дома из больших бревен Кроме общих эксплуатационных требований немаловажное значение имеют температурный режим и влажность. В своде правил 11 25 80 наглядно прописаны следующие нормативы для различных эксплуатационных условий деревянных конструкций:
Совокупность всех положений в разделе “Материалы” редакции 11 25 80 должна учитываться в обязательном порядке. От правильного выбора пиломатериалов, а также вспомогательных компонентов, определяет долговечность и прочность конструкции.
Пиломатериал из осины Последняя актуальная редакция СНиП 11 25 80 является эффективным и информативным руководством к созданию прочных и долговечных конструкций из различных пород древесины.
Брусья из разных пород древесины Одним из основных моментов выбора является соответствие всевозможных древесных пород перечню обязательных характеристик сопротивления. Основные показатели следующие:
Основные породы древесины Выбирая древесину для создания конструкции, следует знать подгруппы пород:
Доска сухая дубовая Важно!
Для каждого типа древесины оптимальные показатели индивидуальны.
Все расчеты выполняются на этапе проектирования конструкции. Чтобы избежать большой погрешности, а цифры были максимально приближены к реальным, необходимо воспользоваться формулами, которые предоставляет обновленная редакция СНиП 11 25 80. Чтобы получить нужную величину, нужно индивидуальный показатель древесины умножить на коэффициент эксплуатационных условий для конструкции. Коэффициент условий работы зависит от многих факторов: температуры воздуха, степени влажности, наличия агрессивных сред, длительность переменных и постоянных нагрузок, специфики монтажа. Использование клееной строительной фанеры также требует следования установленным нормам и правилам.
При расчетах учитываются такие показатели относительно плоскости листа:
Все показатели зависят от типа древесной породы, которая является основой фанерного листа, а также от количества слоев. Кроме основных показателей, существует еще один, который важен при проектировании деревянной конструкции. Это плотность. Такая величина весьма нестабильна и может изменяться даже в масштабах одной древесной породы. Почему так важно измерить плотность? Именно она будет определять вес полученной в результате строительных работ конструкции. На плотность древесины влияет несколько факторов, таких как возраст дерева, содержание влаги. Чтобы добиться оптимальной плотности, используется такой прием, как сушка. В зависимости от индивидуального показателя плотности, древесину можно подразделить на легкую, среднюю и тяжелую. Самой легкой считается сосна, тополь липа. К породам со средней плотностью относятся вяз, бук, ясень, береза. К наиболее плотным относят дуб, граб или клен. С ростом показателя плотности изменятся ее механические свойства: чем плотнее материал, тем он прочнее на растяжение и сжатие.
Актуализированная редакция СНиП II-25-80 Выбор клея для той или иной древесной породы имеет определяющее значение. От этого зависит прочность конструкции, надежность и долговечность эксплуатации без малейших признаков деформации.
Клей для дерева По данным редакции СНиП 11 25 80 используются следующие виды клея:
При выборе клея для деревянной конструкции следует полагаться на общепринятые нормы и рекомендации, изложенные в редакции СНиП 11 25 80.
Клей для дерева
Клеевое соединение относится к наиболее прогрессивным и надежным методам. Такой тип соединения отлично работает на скалывание и позволяет с легкостью перекрыть пролеты более 100 м. Деревянные конструкции, склеенные из множества мелких элементов, обладают рядом преимуществ перед цельным брусом. Но, чтобы реализовать проект, достигнуть максимальной прочности и результативности, следует строго соблюдать все технические условия. Сегодня такое производство, как правило, механизировано и автоматизировано.
Клееный брус В чем достоинства клееной древесины для создания надежных конструкций?
Выбор качественного клея для выполнения соединения – основа прочности и долговечности деревянных конструкций в строительстве. Определяющее значение имеет влажность.
Клееная древесина Важно!
Чем суше и тоньше каждый клеевой элемент конструкции, тем меньше вероятности образования трещин. Недостаточно высушенная древесина может привести к расхождению клеевого шва в процессе эксплуатации.
Внешне клееная древесина не отличается от цельной, поэтому природная эстетика сохраняется. Такой тип конструкций не только более прочен и долговечен. Но еще и создает неповторимую ауру тепла и уюта, что так важно в строительстве комфортного семейного гнездышка.
Узловое соединение бруса клееного Надежная защита деревянных конструкций от разрушения – залог долгого эксплуатационного срока. Сегодня можно предотвратить многие катастрофические ситуации, своевременно проводя качественную и комплексную “терапию”. Актуальная редакция СНиП 11 25 80 подразумевает защиту деревянных конструкций, как говорится, “по всем фронтам”, так как древесина – материал, подаренный нам природой, то вполне закономерно, что агрессивные воздействия извне могут привести к биологическому разрушению и деформации. Чтобы установить надежный барьер, нужно уметь правильно выбрать и воспользоваться специализированными средствами. Способов защиты существует множество: поверхностная обработка, пропитка, покрытие диффузным методом и даже химическое консервирование.
Защита древесины от влаги Кроме обрабатывающих мероприятий, следует уделить внимание:
Наиболее простым в применении и эффективным средством, доказавшим на практике свою результативность, являются антисептики.
Защита древесины антисептиком Редакция СНиП 11 25 80 определяет следующую классификацию:
Лакировка древесины Выбор антисептика определяется основным функциональным назначением деревянной конструкции.
По способу использования их делят на две условные группы:
Перед проведением антисептических мероприятий специалисты рекомендуют провести дополнительную дезинфекцию, чтобы защита конструкций была проведена безукоризненно и отвечала всем требованиям.
Как выбрать антисептик для дерева
Как известно, дерево – это то материал, который при определенных условиях легко воспламеняется. Для повышения характеристик пожаробезопасности деревянных строительных элементов должна быть обеспечена качественная защита от огня. Для этого существует несколько видов специальных покрытий:
Огнезащита строительных конструкций Химические средства в виде паст, пропиток, обмазок используются, как правило, для тех деревянных конструкций, которые защищены от непосредственного влияния атмосферы. Их наносят в два слоя, выдерживая интервал между ними в 12 часов. Обмазкой покрывают такие элементы конструкции, которые не требуют окрашивания: стропила, прогоны и им подобные. Защита может наноситься на поверхность, глубоко пропитывать деревянные элементы, наделяя конструкцию огнеупорным свойством.
Огнезащита дерева Одним из наиболее популярных и действенных средств являются антипиреносодержащие пропитки.
Антипирены – это вещества, предохраняющие воспламенение и препятствующие распространению пламени по поверхности. Кроме этого, используется защита в виде специальных органосиликатных красок или перхлорвиниловой эмали. Наиболее стойкая защита от огня – комбинирование мероприятий по пропитке конструкции с последующим окрашиванием.
Огнезащита
Актуальная информация, которую содержит обновленная редакция СНиП 11 25 80, служит пособием как для новичков в строительстве, так и для профессионалов с опытом.
Основы проектирования и создания деревянных многокомпонентных конструкций, которые излагаются в редакции 11 25 80, следующие:
Важно!
Клееные балки нужно собирать только в вертикальном направлении досок. Горизонтальное расположение допускается только при сборке коробчатых балок.
Деревянные конструкции Требования, которые устанавливает актуальная редакция норм и правил 11 25 80, должны выполняться неукоснительно. Таким образом, получается надежная и долговечная основа строения любого функционального назначения.
Многокомпонентные деревянные конструкции К готовой конструкции предъявляются определенные требования, которые регламентируются СНиП 11 25 80.
Деревянный дом из бруса В соответствии с установленными правилами и нормами, должна быть обеспечена:
Деревянный дом Организационные, проектировочные и строительные работы должны выполняться в комплексе, строго следуя установленным нормативам и правилам возведения деревянных конструкций. Следует учесть множество факторов. которые в результате определят срок службы конструкции, ее прочность и надежность. Для получения оптимального результата необходимо следовать всем установленным нормам и правилам, а также следить за обновлениями в редакции СНиП 11 25 80. Многокомпонентная деревянная конструкция потолка Министерство
образования Российской Федерации Ярославский государственный технический
университет архитектурно-строительного
факультета примеры расчета деревянных Конструкций Учебное пособие
по дисциплине
«Конструкции из дерева и пластмасс»
для студентов специальности
290300 «Промышленное и
гражданское строительство»
заочной формы обучения
Ярославль 2007 МП ________. Конструкции из дерева и пластмасс:
Методическое пособие для студентов заочной формы обучения специальности 290300
«Промышленное и гражданское строительство»/Сост.: В.А. Бекенев, Д.С. Дехтерев;
ЯГТУ.- Ярославль, 2007.- __ с. Приведены расчеты основных видов деревянных конструкций. Изложены
основы проектирования и изготовления конструкций из дерева с учетом требования
новых нормативных документов. Описаны конструктивные особенности и основы
расчета сплошных, сквозных деревянных конструкций. Рекомендуются для студентов 3-5 курсов
специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы
обучения, а также других специальностей, изучающих курс «Конструкции из дерева
и пластмасс». Ил. 77. Табл. 15. Библиогр. 9 назв. Рецензенты: © Ярославский государственный технический университет, 2007 ВВЕДЕНИЕ Настоящее методическое указание разработано
согласно СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции». В нем даны
теоретические сведения, а также рекомендации по проектированию и расчету
деревянных конструкций, необходимые для подготовки к экзамену студентам
специальности «Промышленное и гражданское строительство». Цель изучения курса «Конструкции из дерева и
пластмасс» состоит в том, чтобы будущий специалист приобрел знания в области
применения в строительстве деревянных конструкций, использования методов
расчета, конструирования и контроля качества конструкций различных типов, умел обследовать
состояние сооружений, рассчитывать и контролировать несущие ограждающие
конструкции с учетом технологии их изготовления. 1. РАСЧЕТ И
КОНСТРУИРОВАНИЕ АСБЕСТОЦЕМЕНТНОЙ ПЛИТЫ С ДЕРЕВЯННЫМ КАРКАСОМ
Пример расчета асбестоцементной
плиты покрытия.
Требуется запроектировать асбестоцементную
утепленную плиту покрытия сельскохозяйственного здания под рулонную кровлю с
уклоном 0,1. Шаг несущих конструкций рам составляет 6 м. Здание расположено в III снеговом районе. 1. Выбор
конструктивного решения плиты
.
Асбестоцементные плиты с
деревянным каркасом выпускают длиной 3 – 6 м, шириной соответственно 1 – 1,5 м. Они предназначены для совмещенных бесфонарных покрытий, в основном одноэтажных
зданий промышленного назначения с кровлей из рулонных материалов с наружным
отводом воды. Принимаем плиту
размером 1,5х6 м для верхней и нижней обшивок принимаем по 5 листов размером 1500х1200
мм. Стыкование листов обшивок принимаем впритык. Верхнюю сжатую обшивку
назначаем толщиной δ
1 =10 мм как наиболее нагруженную, нижнюю
растянутую – толщиной δ
2 =8 мм. Объемная масса листов
составляет 1750 кг/м 3 . В качестве крепежных элементов
используем оцинкованные стальные шурупы диаметром d
=5 мм и длиной 40 мм с потайной головкой. Расстояния между их осями принимают не менее 30d
(где d
- диаметр
шурупа, болта или заклепки), но не менее 120 мм, и не более 30δ
(где δ
– толщина асбестоцементной обшивки). Расстояние от оси шурупа, болта или
заклепки до края асбестоцементной обшивки должно быть не менее 4d
и не более 10d
. Ширину плит по верхней и нижней
поверхностям принимаем равной 1490 мм с зазором между плитами 10 мм. В продольном направлении зазор между плитами предусматриваем 20 мм, что соответствует конструктивной длине плиты 5980 мм. Продольный стык между плитами
осуществляется при помощи образующих четверть деревянных брусков, прибиваемых
гвоздями к продольным граням плит. Образованный зазор между плитами перед
укладкой рубероидного ковра уплотняется теплоизоляционным материалом (мипорой,
пороизолом, вспененным полиэтиленом и др.), а деревянные бруски, образующие
стык, соединяются гвоздями диаметром 4 мм с шагом 300 мм. Каркас плит
предусматриваем из древесины сосны 2 сорта, плотностью 500 кг/м 3 .
Длину опорной части плит определяют расчетом, но предусматривают не менее 4 см. Расчетное
сопротивление асбоцемента изгибу R и.а
=16МПа. Модули упругости
соответственно древесины и асбоцемента составляют Е g
=10000
МПа, E а
=10000 МПа. Расчетное сопротивление
асбоцемента сжатию R c.а
=22,5 МПа. Расчетное
сопротивление асбоцемента изгибу поперек листа R
wt
.а
=14 МПа. Расчетное
сопротивление древесины сосны изгибу R и.д
=13 МПа. Для каркасных
плит используют минераловатный или стекловатный утеплитель на синтетическом
связующем, а также другие теплоизоляционные материалы. В данном случае
используем жесткие минераловатные плиты на синтетическом связующем по ГОСТ 22950-95
плотностью 175 кг/м 3 . Теплоизоляционные плиты приклеиваются к нижней
обшивке асбестоцементных плит на слое битума, который выполняет одновременно
роль пароизоляции. Толщину утеплителя принимаем конструктивно равной 50 мм. Расчет деревянного перекрытия - одна из самых легких задач и не только потому, что древесина - один из самых легких строительных материалов. Почему так, мы очень скоро узнаем. Но сразу скажу, если вас интересует классический расчет, согласно требований нормативных документов, то вам сюда
. При строительстве или ремонте деревянного дома использовать металлические, а тем более железобетонные балки перекрытия как-то не в тему. Если дом деревянный то и балки перекрытия логично сделать деревянными. Вот только на глаз не определишь, какой брус можно использовать для балок перекрытия и какой делать пролет между балками. Для ответа на эти вопросы нужно точно знать расстояние между опорными стенами и хотя бы приблизительно нагрузку на перекрытие. Понятно, что расстояния между стенами бывают разные, да и нагрузка на перекрытие тоже может быть очень разная, одно дело - расчет перекрытия, если сверху будет нежилой чердак и совсем другое дело - расчет перекрытия для помещения, в котором будут в дальнейшем делаться перегородки, стоять чугунная ванна, бронзовый унитаз и много чего еще.Общие положения
Выбор материала
Температурно-влажностные условия
Характеристика условий эксплуатации
Предельный показатель влажности древесины %
Клееная древесина
Неклееная древесина
Внутри помещений, которые отапливаются, t до 35 градусов относительной влажности воздуха
А 1
Менее 60%
9
20
А 2
Более 60 и до 75%
12
20
А 2
Более 60 и до 75%
12
20
А 3
Более 75 и до 95%
15
20
Внутри неотапливаемых помещений
Б 1
В сухой зоне
9
20
Б 2
В нормальной зоне
12
20
Б 3
В сухой или нормальной зоне с постоянной влажностью не более 75%
15
25
На открытом воздухе
В 1
В сухих зонах9
20
В 2
В нормальных зонах
12
20
В 3
Во влажных зонах
15
25
В части здания и сооружения
Г 1
Соприкасающиеся с грунтом или в грунте
-
25
Г 2
Постоянно увлажняемые
-
Не ограничивается
Г 3
Находящиеся в воде
-
Так же
Расчетные характеристики
Правильное клеевое соединение конструкций
Клееная древесина или обычная?
Защита от разрушений и огня
Защита от огня
Основы проектирования
Общие требования
УДК 624.15
Расчет деревянного перекрытия