ТКП 45-5.05-146-2009. Мкс 91. 080. 20 к ткп 45 051462009 (02250) Деревянные конструкции. Строительные нормы проектирования
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
ТКП 45-5.05-146-2009 20 6.3 Клеи 6.3.1 Для изготовления деревянных клееных конструкций должны применяться клеи, способные образовывать соединения такой прочности и долговечности, чтобы целостность клеевой связи сохра- нялась в течение расчетного срока службы конструкции. 6.3.2 Клеи должны обеспечивать прочность клеевых соединений для сосны и ели при скалыва- нии вдоль волокон древесины по ГОСТ 15613.1 через 3 сут после склеивания не менее 6,5 МПа. 6.3.3 В зависимости от назначения склеиваемых элементов и условий эксплуатации клеи под- разделяются на группы, устанавливаемые в соответствии с таблицей 6.14. 6.3.4 Клеи II группы могут быть заменены клеями I группы, клеи III группы — соответственно клея- ми I и II групп, а клеи IV группы — клеями I, II и III групп. Таблица 6.14 — Группы клеев Материал склеиваемых элементов и условия эксплуатации по таблице 6.1 Группа клеев Склеивание по пласти основных несущих элементов большепролетных конструк- ций для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации I Склеивание по пласти второстепенных элементов (второстепенные балки, прого- ны, связевые элементы и т. п.) для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации II Соединение элементов на зубчатый шип для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации III Соединение фанера-древесина для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 клас- сов эксплуатации IV Вклеивание в древесину стальных деталей V 7 Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям I группы 7.1 Общие положения 7.1.1 Раздел применяется для расчета элементов из цельной и клееной древесины, а также клеефанерных элементов. Расчет конструкций допускается выполнять с использованием численных методов при соблюде- нии следующих требований: — моделирование свойств древесины производят, как транстропного материала; — для сжатых и сжато-изгибаемых элементов с гибкостью λ ≥ 35 расчет, как правило, выполняют по деформированной схеме; — проверку напряжений необходимо производить для наиболее опасных сечений элементов. 7.1.2 Допускается проектирование деревянных конструкций на основании испытаний, проведен- ных в соответствии с требованиями СТБ 1591. 7.2 Центрально растянутые элементы 7.2.1 Центрально растянутые вдоль волокон элементы следует рассчитывать по формуле ,0, ,0, inf , d t d t d N f A σ = ≤ (7.1) где d N — расчетная продольная сила; A inf — площадь поперечного сечения элемента нетто; ,0, t d f — расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон. 7.2.2 При определении A inf , ослабления, расположенные на участке длиной до 0,2 м, следует при- нимать совмещенными в одном сечении. 7.2.3 Растянутые элементы постоянного сечения с несимметричным ослаблением следует рас- считывать на внецентренное растяжение по формуле (7.20). ТКП 45-5.05-146-2009 21 7.2.4 В сечениях элементов с равномерным растяжением поперек волокон должны соблюдаться следующие условия: σ t,90,d = N d /A d ≤ f t,90,d — для цельной древесины; (7.2) σ t,90,d = N d /A d ≤ k 1 · f t,90,d — для клееной древесины, (7.3) где k 1 = 0,8 — коэффициент, учитывающий снижение прочности клеевого шва при растяжении поперек волокон; N d — расчетная продольная сила; A d — расчетная площадь поперечного сечения. 7.3 Центрально сжатые элементы Элементы из цельной и клееной древесины 7.3.1 Центрально сжатые элементы постоянного поперечного сечения следует рассчитывать по формулам: на прочность ,0, ,0, inf , d c d c d N f A σ = ≤ (7.4) на устойчивость ,0, ,0, , d c d c d c d N f k A σ = ≤ (7.5) гдеf c,0,d — расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон; A d — расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной: — площади сечения брутто A sup , если ослабления не выходят на кромки и площадь ос- лабления не превышает 25 % площади брутто; — площади сечения нетто A inf с коэффициентом 4/3, если ослабления не выходят на кромки и площадь ослабления превышает 25 % площади брутто; — площади сечения нетто A inf , если ослабления выходят на кромки; k c — коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле (7.6) или (7.7). 7.3.2 При расчете центрально сжатых элементов на устойчивость следует учитывать упругую и упругопластическую работу древесины. Критические напряжения в указанных областях разделяют- ся граничной гибкостью, которая в расчетах принята равной rel λ = 70. Коэффициент продольного изгиба следует определять по формуле (7.6) или (7.7), в зависимости от гибкости элемента: 2 1 100 c k c λ ⎛ ⎞ = − ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ при rel , λ ≤ λ (7.6) 2 c C k = λ при rel , λ > λ (7.7) где с = 0,8 для древесины и с = 1 для фанеры; С = 3000 для древесины и С = 2500 для фанеры. 7.3.3 Гибкость элементов цельного, постоянного по длине сечения определяется по формуле d i λ = l , (7.8) где d l — расчетная длина элемента; i — радиус инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси. ТКП 45-5.05-146-2009 22 7.3.4 Расчетную длину элемента d l следует определять по формуле 0 , d = μ l l (7.9) где 0 μ — коэффициент, определяемый в соответствии с требованиями 7.7; l — свободная длина элемента. 7.3.5 Расчет на устойчивость центрально сжатых элементов переменного по высоте и постоянно- го по ширине сечения следует выполнять по формуле ,0, ,0, max , , d c d c d c g n N f k A k σ = ≤ ⋅ ⋅ (7.10) где max A — площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами; , g n k — коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по таб- лице 7.1; c k — коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно 7.3.2 для гибкости, соот- ветствующей сечению с максимальными размерами. Таблица 7.1 — Значения коэффициента k g,n для расчета сжатых и сжато-изогнутых элементов с переменной высотой и постоянной шириной сечения Значения коэффициента k g,n Элементы прямоугольного сечения X X h bh Z Z Y Y Элементы двутаврового и коробчатого сечений X X h bh Z Z Y Y Условия опирания элементов В плоскости yz В плоскости xz В плоскости yz В плоскости xz (0,4 + 0,6 β) · β 0,4 + 0,6 β β 1 0,7 + 0,93 β 0,66 + 0,34 β 0,35 + 0,6 β 1 Составные элементы на податливых связях 7.3.6 Составные элементы на податливых связях, опертые всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (7.4) и (7.5), при этом inf A и d A определяют как суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных элементов λ следует определять с учетом податливости связей по формуле 2 2 1 ( ) y k λ λ = ⋅ λ + λ , (7.11) где y λ — гибкость всего элемента относительно оси у (рисунок 7.1), вычисленная по расчетной длине элемента d l без учета податливости; 1 λ — гибкость отдельной ветви относительно собственной оси, вычисленная по расчетной длине 1 l (при 1 1 7h < l принимают 1 0 λ = ); k λ — коэффициент приведения гибкости. ТКП 45-5.05-146-2009 23 Коэффициент приведения гибкости определяют по формуле 4 1 2 2 10 1 k d bhn k k n λ ⋅ = + ⋅ ⋅ l , (7.12) где b, h и l d — ширина, высота поперечного сечения и расчетная длина элемента, м; n 1 — суммарное количество швов сдвига в элементе (на рисунке 7.1 — по четыре шва для каждого элемента); n 2 — расчетное среднее количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента; k k — коэффициент податливости соединений, определяемый по таблице 7.2. а) б) l 1 l 1 l 1 X X Y Y b b h 1 h 1 h h Рисунок 7.1 — Составные элементы: а — с прокладками; б — без прокладок 7.3.7 При определении коэффициента k k следует руководствоваться следующими правилами: — диаметр гвоздей следует принимать не более 0,1 толщины соединяемых элементов; — если размер защемленных концов гвоздей менее 4 d, то срезы в примыкающих к ним швах в расчете не учитывают; — в соединениях на стальных цилиндрических нагелях следует учитывать толщину более тон- кого из соединяемых элементов; — при расчете диаметр дубовых нагелей следует принимать не более 0,25 толщины более тон- кого из соединяемых элементов. Связи в швах следует расставлять равномерно по длине элемента. ТКП 45-5.05-146-2009 24 Таблица 7.2 — Значения коэффициента k k Силовое воздействие Вид связей центральным сжатием сжатием с изгибом 1 Гвозди 1/(10 d 2 ) 1/(5 d 2 ) 2 Стальные цилиндрические нагели: при d ≤ h 1 /7 1/(5 d 2 ) 1/(2,5 d 2 ) при d > h 1 /7 1,5/( h 1 d) 3/(h 1 d) 3 Дубовые цилиндрические нагели 1/ d 2 1,5/ d 2 4 Клей 0 0 Примечание — Диаметры гвоздей и нагелей d и толщину соединяемых элементов h 1 следует принимать в сантиметрах. 7.3.8 Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (7.11), следует принимать не бо- лее гибкости отдельных ветвей, определяемой по формуле 1 ,sup sup / d i J A λ = ∑ l , (7.13) где d l — расчетная длина элемента; ,sup i J ∑ — сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относи- тельно собственных осей, параллельных оси у (см. рисунок 7.1); A sup — площадь сечения брутто элемента. 7.4 Изгибаемые элементы 7.4.1 Расчет изгибаемых элементов на прочность по нормальным напряжениям следует произ- водить по формуле , , d m d m d d M f W σ = ≤ , (7.14) где d M — расчетный изгибающий момент; , m d f — расчетное сопротивление изгибу; d W — расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента. Для элементов из цельной древесины inf d W W = При определении inf , W ослабления сечений, расположенные на участке длиной до 200 мм, сле- дует принимать совмещенными в одном расчетном сечении. Для составных элементов на податливых связях inf ; d w W k W = ⋅ значения коэффициента w K для элементов из одинаковых слоев приведены в таблице 7.3. 7.4.2 Расчет изгибаемых элементов на прочность при скалывании следует производить по формуле sup ,0, ,0, sup d v d v d d V S f J b ⋅ τ = ≤ ⋅ , (7.15) где d V — расчетная поперечная сила; sup S — статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента отно- сительно нейтральной оси; sup J — момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; d b — расчетная ширина сечения элемента; ,0, v d f — расчетное сопротивление древесины скалыванию при изгибе. ТКП 45-5.05-146-2009 25 Таблица 7.3 — Значения коэффициентов k w и k i Значения коэффициентов для расчета изгибаемых составных элементов при величине пролета, м Обозначение коэффициентов Количество слоев в элементе 2 4 6 9 и более k w 2 3 10 0,70 0,60 0,40 0,85 0,80 0,70 0,90 0,85 0,80 0,90 0,90 0,85 k i 2 3 10 0,45 0,25 0,07 0,65 0,50 0,20 0,75 0,60 0,30 0,80 0,70 0,40 Примечание — Для промежуточных значений величины пролета и количества слоев коэффициенты опре- деляются интерполяцией. 7.4.3 Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить по формуле , , , yd xd m d m d xd yd M M f W W σ = + ≤ (7.16) где xd M и yd M — составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения Х и У; xd w и yd w — расчетные моменты сопротивления поперечного сечения относительно глав- ных осей Х и У. 7.4.4 Количество срезов связей , s n равномерно расставленных в каждом шве составного элемен- та на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию B A sup , sup 1,5 ( ) c i d M M S n R J ⋅ − ⋅ ≥ ⋅ , (7.17) где , i d R — расчетная несущая способность связи в данном шве; A M и B M — изгибающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка. При наличии в шве связей разной несущей способности, но одинаковых по характеру работы (например, нагелей и гвоздей), их несущие способности следует суммировать. 7.4.5 Для изгибаемых элементов, не имеющих постоянного подкрепления сжатой кромки из плоско- сти изгиба, следует производить проверку устойчивости плоской формы деформирования по формуле max ,0, , inst sup c d m d M f k W σ = ≤ ⋅ , (7.18) где max M — максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке m l ; sup W — момент сопротивления брутто на том же участке; inst k — коэффициент устойчивости изгибаемого элемента. 7.4.6 Коэффициент inst k для изгибаемых элементов прямоугольного поперечного сечения, шар- нирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продоль- ной оси в опорных сечениях, следует определять по формуле 2 inst 140 , f m b k k h = ⋅ ⋅ ⋅ l (7.19) где m l — расстояние между точками закрепления сжатой кромки от смещения из плоскости изгиба; b — ширина поперечного сечения; ТКП 45-5.05-146-2009 26 h — максимальная высота поперечного сечения на участке l m ; k f — коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l m , опре- деляемый по таблице 7.4. При подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой кромки элемента на участ- ке l m коэффициент k inst следует умножать на коэффициент k r,m , определяемый по формуле (7.25). Таблица 7.4 — Значения коэффициента k f Значения коэффициента k f Форма эпюры моментов при свободной растянутой кромке при закрепленной растянутой кромке M l m 1 1 M aM l m 1,75 − 0,75α при 0 < α ≤ 1 3/(2 + α) при 0 < α ≤ 1 M aM l m 2 – (0,5 + α) 2 при –1 ≤ α ≤ 0 3/(2 + α) при –2 ≤ α ≤ 0 M l m /2 C 1,35 + 1,45 ( c/l m ) 2 1,35 + 0,3 ( c/l m ) M l m 1,13 1,13 M l m 2,54 2,32 7.4.7 При расчете изгибаемых элементов с линейно меняющейся по длине высотой и постоянной шириной поперечного сечения, не имеющих закреплений из плоскости его растянутой кромки, коэф- фициент inst k следует умножать на дополнительный коэффициент , , g m k зависящий от формы эпюры моментов по длине l m и принимаемый по таблице 7.5. |