Ответы к зачету по Деревянным конструкциям. Структура древесины, её влияние на прочность и деформативность материала

• Название: Структура древесины, её влияние на прочность и деформативность материала
• Анкор: Ответы к зачету по Деревянным конструкциям
• Дата: 02.05.2022
• Размер: 5.2 Mb.
• Имя файла: Otvety_k_zachetu_po_DK (1).docx
• Тип: Документы; #507197
• страница: 5 из 5

-Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соеди­ненных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем про­лете.

-Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте сты­ка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каж­дой стороны стыка определяют исходя из того, что по­перечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М_0П/2х_ГВ, в то же время равна Q=n_ГBT_ГВ, откуда

n_ГВ = М_оп/2х_ГВ Т_ГВ

-где х_ГВ — расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учиты­вая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное Т_ГВ.

Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l₁ должны быть меньше или равны 0,8l.



-Спаренный неразрезной прогон в расчётном отношении аналогичен равнопрогибному консольно-балочному прогону и поэтому его расчёт производят по формулам, приведенным в таблице по консольно-балочным прогонам (равнопрогибным)

17. Лобовые врубки с одним зубом. Конструирование, особенности расчета

В рубка с одним зубом используется при углах  порядка 35° и меньше. В этом случае решающее значение, как правило, имеет расчетная несущая способность по условию скалывания. Врубка имеет равнопрочное соединение по смятию и скалыва­нию при = 37°.

При конструировании лобовой врубки необходимо соблю­дать следующие требования:

1. Глубина врубки должна быть не менее 2 см в брусьях и не менее 3 см в бревнах, и не более 1/3h или 1/3d.

2. 
   Упорная площадка врубки пропиливается перпендикулярно к направлению сжимающей­ силы. Ось сжатого элемента должна проходить через центр упорной площадки.
   
3. 
   Длина площадки скалывания должна приниматься с учетом:
   1_ск≤10h_вр, 1_ск≤10h
   

4. 
   Центрирование нижнего пояса из бруса должно осуществляться по ослабленному сечению, т.е. по F_нт. В конструкци­ях из бревен центрирование производится по площади брут­то.
   
5. 
   Устройство зазора в 1-2 см необходимо для исключения возможного отрыва зуба от его основания в случае уменьшения угла , при прогибе панели верхнего пояса и увлаж­нении древесины.
   

Врубка рассчитывается по I предельному состоянию, кото­рое сводится к разрушению древесины либо по смятию, либо по скалыванию.

Несущая способность по каждому из двух условий записы­вается следующим образом:

1. 
   N_с < F_смR_см,(смятие нижнего пояса).
   
2. 
   N_р < F_скR_ск^ср(скалывание, нижнего пояса).
   

В лобовых врубках имеет место односторонний вид скалы­вания, поэтому среднее значение расчетного сопротивления древесины скалыванию определяется по формуле

Увеличение длины площадки скалывания за пределами де­сяти глубин врубки в расчетах на скалывание не учитывается.

Чтобы избежать разрушения конструкции, а именно фер­мы, от катастрофического снижения несущей способности по скалыванию, рекомендуется ставить аварийный болт или хомут. Они включаются в работу, когда произойдет скалывание зуба.

18. Соединение на гвоздях. Конструирование, принципы расчета.

Гвозди в соединениях сдвигаемых деревянных элементов работают как нагели. Их обычно забивают в древесину без предварительного про­сверливания, что обусловливает некоторые особенности их работы.

Диаметр гвоздей, забиваемых в цельную древесину, не превышает 6 мм и поэтому их несущая способность не зависит от угла между направле­нием действия силы и направлением волокон. В связи с этим для гвоздей коэффициент уменьшения несущей способности k_а не вводят в формулы определения несущей способности.

П ри определении расчетной длины защемления конца гвоздя в по­следней непробиваемой насквозь доске не следует учитывать заостренную часть длиной 1,5d_гв. Кроме того, из длины гвоздя при определе­нии длины его защемления следует вычитать 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. Если расчетная длина защемления конца гвоздя получается меньше 4d_гв, то его работу в примыкающем к шву элементе учи­тывать не следует

Диаметр гвоздей принимается не более 0,25 толщины пробиваемого элемента. Если последняя доска пробивается гвоздем насквозь, то, учиты­вая отщеп ее нижнего слоя, рабочая толщина доски уменьшается на 1,5 d_гв. Заостренный конец гвоздя, проникая в древесину, раздвигает ее во­локна в сторону, в результате чего происходит уплотнение древесины около гвоздя, что увеличивает опасность раскалывания древесины. Уменьшить эту опасность можно более редкой расстановкой забиваемых гвоздей по сравнению с нагелями.

Минимальные расстояния между осями гвоздей вдоль волокон следу­ет принимать не менее S₁=15d_гвпри толщине пробиваемого элемента с=10d_гв иS₁=25d_гв при толщине пробиваемого элемента c=4d_гв. Для промежу­точных значений толщины элемента наименьшее расстояние следует опре­делять по интерполяции.

Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, расстояние меж­ду осями гвоздей следует принимать независимо от их толщины S₁=15d_гв. Расстояние вдоль волокон древесины от оси гвоздя до торца элемента во всех случаях надо брать не менее S₁=15d_гв. Расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей принимают не менее S₂=4d_гв; при шахматной расстановке или расстановке их косыми ряда­ми это расстояние может быть уменьшено до S₂=3d_гв, а расстояние от про­дольной кромки до оси гвоздя 4 d_гв.

Гвозди образуют более плотные соединения, чем нагели. Недоста­тком гвоздевых соединений является заметная ползучесть при длительно действующих нагрузках. Для увеличения плотности соединений, особенно в случаях прикрепления стальных накладок к деревянным элементам нашли применение особые гвозди с негладкой поверхностью, заби­ваемые в древесину пневматическими молотками.

Гвоздевое соединение с предварительным сверлением реко­мендуется применять для пород с повышенной раскалываемостью, например для лиственницы. Дубовая и буковая древеси­на всегда предварительно сверлится. Диаметр отверстия дол­жен составлять 85% диаметра гвоздя.

При влажной древесине гвоздевые соединения сильно де­формируются и их несущая способность сильно падает по срав­нению с несущей способностью гвоздевых соединений, исполь­зуемых для сухой древесины.

Основным недостатком всех нагельных соединений явля­ется податливость, т.е. нагели при работе соединения допуска­ют сдвиг одного элемента относительно другого. Допустимая величина деформаций сдвига нагельного соединения при пол­ном использовании несущей способности принимается равной 2 мм.

20. 
    Клеедощатые балки. Конструирование и особенности расчета.
    

Основные типы клееных деревянных балок (постоянного по длине сечения, односкатные, двускатные, ломаного очертания и криволинейные) и их поперечные сечения показаны на рисунке.



Дощато-клееные балки по сравнению с составными обладают рядом преимуществ: - работают как монолитные; - их можно изготовить с поперечным сечением большой высоты; в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине вразбежку с помощью зубчатого шипа, что не ослабляет сечение; в балках возможно рациональное размещение досок различного качества по высоте и длине; в клееных балках возможно использование маломерных пиломатериалов.

Дощато-клееные балки рассчитывают как балки цельного сечения по формулам для изгибаемых элементов с введением поправочных коэффициентов.

Расчет на прочность:



m_δ-к-т, учитывающий размеры поперечного сечения; m_сл – к-т, учитывающий толщину слоев; m_гн – к-т, учитывающий кривизну конструкции; M – расчетный изгибающий момент; R_u – расчетное сопротивление древесины изгибу; W_расч – расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента.

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования:

W_бр – max момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке; - к-т продольного изгиба; l_р – расстояние между опорными сечениями балки; b – ширина поперечного сечения; h – максимальная высота поперечного сечения на участке l_р; К_ф – к-т, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_р; Эта проверка выполняется, когда l_р>7b.

Проверка скалывающих напряжений:



Q – расчетная поперечная сила; S_бр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения относительной нейтральной оси; J_бр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; b_расч – расчетная ширина поперечного сечения элемента; R_ск – расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при изгибе с учетом всех необходимых к-тов условий работы;

Расчет на жесткость:

Прогиб шарнирно опертых и консольных изгибаемых элементов:



Где f₀ – прогиб элементов постоянного сечения без учета деформаций сдвига; h – наибольшая высота сечения; l_р – расчетный пролет элемента; k – к-т, учитывающий переменность высоты сечения элемента; с – к-т, учитывающий влияние деформаций сдвига на прогиб.

20. 
    Обеспечение пространственной устойчивости и жесткости одноэтажного каркасного здания прогонным конструктивным решением.
    

Стропильные конструкции покрытия из соображений экономии материала проектируют с сечениями, развитыми в плоскости действия основных нагрузок – от собственного веса и снега. Это обуславливает их относительно низкую изгибную жесткость из плоскости и жесткость на кручение. Поэтому при проектировании покрытий уделяется особое внимание обеспечению устойчивости и жесткости всей системы покрытия в целом с помощью связей, на которые возлагается также задача восприятия возможных горизонтальных нагрузок: ветровой на торцы зданий, тормозных сил от кранового оборудования, сейсмических усилий. Для зданий с деревянными каркасами связи в покрытиях проектируются в плоскостях сжатых верхних поясов стропильных ферм, верхних граней стропильных арок или балок. Связи по верху стропильных конструкций образуются из продольных элементов и раскосов, которые вместе со стропильными конструкциями образуют поперечные связевые фермы (в качестве продольных элементов используют прогоны или распорки). При прогонном решении покрытия небольшой шаг прогонов упрощает проектирование связевых ферм – они образуются с помощью прогонов из досок. Если шаг стропильных конструкций и высота связевых ферм 6 метров, наиболее подходящей для них решеткой будет полураскосная. При меньшем шаге стропильных конструкций возможна треугольная решетка связевых ферм. Любая решетка проектируется симметричной относительно конька.

Если покрытие проектируется с применением плит, в качестве продольных элементов для раскрепления стропильных конструкций применяют деревянные распорки, которые обычно идут на всю длину покрытия, а в пределах связевой фермы являются стойками ее решетки. Шаг распорок проектируют с учетом целесообразности раскрепления узлов стропильной конструкции, расположения стоек в каркасе торцов здания, а также с учетом образования ими в качестве стоек решетки связевой фермы (угол наклона раскосов фермы д.б. равен 30-60 ).

Каркас торцевых стен зданий может быть самостоятельной конструктивной системой, состоящей из шарнирно опертых на фундаменты стоек и обвязок (см. рис.2), объединяющих стойки в каркас и воспринимающих нагрузки от конструкций покрытий. При большой высоте стоек их раскрепляют в плоскости торца горизонтальными распорками.

При расстановке связей вдоль здания следует учитывать согласованность их расположения в покрытиях и в продольных каркасах по колоннам имея ввиду, что большинство горизонтальных нагрузок воспринимается поперечными связевыми фермами покрытий и передается на фундаменты через вертикальные связи в плоскостях колонн. Поэтому все связи должны располагаться в одном шаге осей, образуя замкнутый контур от одного до другого фундаментов. Расстановка вдоль здания должна быть симметричной относительно середины длины здания, равномерной, расстояние между связями должно быть не менее 24 метров.

20. 
    Обеспечение пространственной устойчивости и жесткости одноэтажного каркасного здания беспрогонным конструктивным решением.
    

Для зданий с деревянными каркасами связи в покрытиях проектируются в плоскостях сжатых верхних поясов стропильных ферм, верхних граней стропильных арок или балок. Связи по верху стропильных конструкций образуются из продольных элементов и раскосов которые вместе со стропильными конструкциями образуют поперечные связевые фермы (в качестве продольных элементов используют прогоны или распорки). Для обеспечения пространственной жесткости зданий существуют два решения, один из которых:

Беспрогонное – ставят распорки, распорка должна образовывать квадрат, между ними - крестовые связи (два тяжа диаметром 16-18мм). При беспрогонном решении покрытия наиболее часто проектируют связевые фермы с перекрестной решеткой из стальных тяжей, имеющих натяжные муфты. При меньшем шаге возможно проектирование раскосной и треугольной решеток.

При шаге балок 6м используют распорки сечением 125х125мм




Для восприятия ветровой нагрузки на торцевые стены по торцам устанавливаются фахверковые стойки, опертые нижними концами на фундаменты, а верхними на узлы горизонтальных связевых ферм покрытия.
В плоскости кровли роль продольных элементов связей, соединяющих элементы жесткости и стропильные конструкции, обычно должны выполнять продольные ребра плит.