Офицерова

7/14/2019 Офицерова

http://slidepdf.com/reader/full/55cf9d2b550346d033ac8707 1/73

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшегопрофессионального образования «Томский государственный

архитектурно-строительный университет»

Л.И. ОФИЦЕРОВА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ТРЕХШАРНИРНЫХ

АРОК И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ

Учебно-методическое пособие

Томск ИздательствоТГАСУ 2009

УДК 624.011.14(075.8)

ББК 38.5я7 О-91



Офицерова. Л.И. Проектирование деревянных трехшарнирныхарок и ограждающих конструкций покрытия: учебно-методическоепособие /Л.И. Офицерова. - Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та,2009. - 75 с.-

Пособие соответствует государственному образовательномустандарту дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс».

В учебно-методическом пособии изложен алгоритмпроектирования арочных конструкций из клееной древесины. Главноевнимание уделено вопросам конструирования. Методика изложенияматериалов пособия помогает понять принципы работы арочныхконструкций и освоить основы их проектирования.

Предназначено для студентов, выполняющих курсовое проектированиепо дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс». Табл.6,Ил.21,Прилож.1,Библиогр.5 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского советаТомского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент: д- р техн. наук профессор Д.Г.Копаница (ТГАСУ)

© Томскийгосударственныйархитектурно-строительныйуниверситет,2009

© Л.И.Офицерова, 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ



Введение......................................................................................................... 4

1. Общие сведения о деревянных клееных конструкций. 5

2.Общая характеристика арочных конструкций ................................... 63. Ограждающие конструкции покрытия............................................... 9

4. Расчет прогонов покрытия..................................................................... 14

4.1. Сбор нагрузок........................................................................... 16

4.2. Конструирование расчет разрезных прогонов

из бруса............................................................................................... 17

4.3. Конструирование и расчет многопролетных

неразрезных прогонов ........................................................................ 20

5. Конструирование расчет клеедощатых арок ...................................... 24

5.1. Статический расчет арок......................................................... 24

5.2. Подбор поперечного сечения арок......................................... 27

6. Конструирование и расчет основных узлов арок............................... 35

6.1. Конструирование и расчет опорных узлов........................... 35

6.2. Конструирование и расчет коньковых узлов ....................... 46

7. Обеспечение пространственной жесткости деревянных

одноэтажных зданий с применением в покрытии арочных

конструкций.................................................................................................. 49

8. Мероприятия по повышению биостойкости и огнестойкостидеревянных конструкций ........................................................................... 53

Контрольные вопросы для самопроверки .............................................. 60

Список рекомендуемой литературы .......................................................... 62

Приложение.................................................................................................... 63

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебно-методическое пособие предназначеностудентам всех форм обучения, выполняющим курсовую работуили проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс».

Перед началом проектирования студенту необходимопредварительно изучить материалы по конструированию и рас-

чету ограждающих и основных видов несущих конструкций по-

крытия.

В пособии приведены основные данные по проектирова-

нию распорных деревянных конструкций на основе клееной



древесины. Представлен подробный алгоритм проектированиятрехшарнирных арок треугольного и кругового очертания, атакже ограждающих конструкций прогонного типа.

В пособии подобраны все необходимые для проектирова-ния нормативные и справочные материалы[1, 2, 3, 5].

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕРЕВЯВЯННЫХКЛЕЕНЫХ

КОНСТРУКЦИЯХ

Древесина - это единственный самовозобновляющийся

строительный материал. Многообразные свойства древесины, ееестественная красота, достаточно высокая прочность при малом

собственно весе, возможность с ее помощью создавать кон-

струкции различных форм, способствуют возведению с ее по-

мощью зданий и сооружений различного функционального на-

значения.

За последние годы в России клееные деревянные несущие

конструкции были использованы в строительстве ряда крупных иуникальных по своей архитектуре объектовспортивно-зрелищного и специального назначении. В Москвепостроены: крытый конькобежный центр в Крылатском, складыантигололедных реагентов (клеедощатые рамы пролетом 60 м) и

мн. др. В морском порту Санкт-Петербурга построен складминеральных удобрений, несущими конструкциями являютсястрельчатые клеедощатые арки пролетом 63 м и высотой 45 м.

Деревянные клееные конструкции - один из самых совре-менных строительных материалов. Для России, где запасы дре-

весины особенно велики, этот материал становится очень пер-

спективным. Деревянные клееные конструкции - высокотехно-

логичный, инновационно активный, экономически эффективныйи инвестиционно привлекательный вид продукции. Стабильно

развиваются и наращивают мощности заводы по производствуклееных конструкций во всех регионах России, в том числе вНовосибирске и Томске.



1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АРОЧНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Деревянные клееные арки являются наиболее распростра-

ненными распорными несущими конструкциями деревянных

покрытий промышленных, складских и общественных зданий

при пролетах до 100 м

Арки проектируются, как правило, трехшарнирными, од-

нако применяются двухшарнирные и безшарнирные арки с же-

сткими монтажными стыками по длине. Трехшарнирные арки

проще при транспортировке и, как статически определимые

системы, менее чувствительны к смещению и осадке опор.

По конструктивному решению арки могут быть сплошные

из клеедощатых или клеефанерных блоков и сквозные, состоя-

щие из двух ферм. По очертанию арки бывают треугольные,

круговые и стрельчатые (рис.2.1, 2.2). Возможны также арки,

состоящие из полуарок с ломаными осями.

Рис. 2.1 Объекты с применением арочных конструкций

Стрела подъема пологих треугольных арок и арок круго-

вого очертания принимается в пределах 1/4-1/8 от пролета.

Клеедощатые арки проектируются с прямоугольной формой

поперечного сечения, как более экономичной. Чаще всего



используется пиломатериал толщиной 33 и 35 мм, а для арок

криволинейного очертания - не более 1/300 радиуса кривизны.

Ширина пиломатериала, как правило, не более 185 мм.

Рис 2.2. Типы арок

Пиломатериал для изготовления клееных конструкцийдолжен быть влажностью не более 12 %. Перед склеиванием пи-

ломатериал должен быть отсортирован и подвергнут механиче-

ской обработке. По пласти доски класс шероховатости долженбыть не ниже Т8, что соответствует величинам неровностей 100мкм. Для зубчато-шиповых соединений класс шероховатости

допускается не ниже Т 7 (60 мкм). Доски по длине стыкуются на зубчатый шип. Расход клея

при изготовлении конструкций должен составлять 0,35-0,5 кг/м3.

В клеефанерных арках поперечное сечение может бытькоробчатым или двутавровым. При конструировании таких арок

руководствуются правилами проектирования подобных

балочных конструкций. Распор в арках может восприниматься затяжкой, фунда-

ментами или контрфорсами. Затяжки в большинстве случаевизготавливаются из прокатных стальных равнополочных угол-

ков, при малых пролетах - из круглой стали. Для предотвращения



провисания затяжек от собственного веса по пролету уста-

навливаются подвески. Расчет арки начинается с определения ее геометрических

параметров: стрелы подъема, угла наклона оси арки, длины осиполуарки, необходимых в дальнейшем для статического и кон-

структивного расчета. Внутренние усилия М, И, (} в пологих арках

определяются от постоянных нагрузок от веса покрытия,временной снеговой нагрузки и технологического оборудованияв соответствии с проектным заданием. При проектировании

пологих арок ветровая нагрузка не учитывается, так какпрактически не влияет на величину расчетных усилий. Ветроваянагрузка учитывается только в том случае, если она более чем на20 % увеличивает значение расчетных усилий.

3. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЯ

Основное назначение ограждающих конструкций покры-

тия - это защита здания от непосредственного воздействия ат-мосферных осадков.

Ограждающие конструкции могут быть построечного ииндустриального изготовления. При построечном изготовлениипокрытие состоит из отдельных последовательно монтируемыхэлементов. Состав покрытия зависит от типа несущих конст-

рукций, их шага и кровельного материала. Как правило, покры-

тие состоит из прогонов и настилов (щитов) покрытия. В от-

дельных случаях в состав покрытия могут входить стропила. Пришаге несущих конструкций (арок, ферм, балок) менее 3 мконструктивное решение покрытия может состоять из одногонастила, сплошного или разреженного.

Конструкции индустриального изготовления это панели,

совмещающие в себе все функции ограждающих конструкций. В конструкциях покрытий прогоны проектируются в виде

однопролетных или многопролетных балок.



Однопролетные разрезные прогоны представляют собойотдельные брусья, расположенные вдоль ската несущих конст-

рукций. Шаг прогонов по скату несущей конструкции принима-

ется в пределах от 0,8 до 1,5 м. Разрезные прогоны просты в изготовлении и монтаже,

стыки их устраиваются на опорах впритык с накладками иликосым прирубом (рис. 3.1, 3.2). Прогоны могут располагаться какпо верху несущих конструкций, так и сбоку между ними (рис.3.3).

Для уменьшения пролета в разрезных прогонах могут

применяться подбалки. По верхним граням несущих конструк-

ций в местах установки прогонов набиваются короткие бобышки,препятствующие сползанию прогонов по скату.

Однопролетные прогоны рассчитываются на изгиб какоднопролетные ша0 рнирно опертые балки. При углах наклона

покрытия более 100

и отсутствии закрепления прогонов настиломот изгиба в плоскости ската они рассчитываются на косой изгиб.

Рис. 3.1. Конструкции стыков разрезных прогонов



Косой изгиб существенно увеличивает размеры сеченияпрогонов.

Иногда для уменьшения строительной высоты прибегают

к подрезке прогонов на опоре. При этом необходимо исключить возможность скалывания

древесины. Глубину подрезки необходимо ограничивать,а<0,25Л. Длина опорной площадки «с» не должна превышатьвысоту сечения прогона (рис.3.4). Для снижения концентрациинапряжений подрезку следует выполнять по наклонной плоско-

сти длиной не менее 2а.

В конструкциях перекрытий производственных зданий

большой длины при шаге несущих конструкций до 4,5 м реко-

мендуется применять многопролетные неразрезные прогоны.



Неразрезные прогоны могут быть выполнены из бруса илииз спаренных досок, поставленных на ребро.

Консольно-балочные прогоны из брусьев являются мно-

гопролетными статически определимыми системами. Статиче-ская определимость достигается введением шарниров в количе-

стве, равном числу промежуточных опор. Проектируются про-

гоны, как правило, по равномоментой расчетной схеме.

Рис.3.4. Подрезка балки у опор

Стыки прогонов по длине осуществляются в виде косого

прируба, в середине которого устанавливается по одному болту.

Рис. 3.3. Варианты крепления разрезных прогонов к несущимконструкциям 1, 2- опорные столики.



Стыки устраиваются по два через пролет на расстоянии от опоры

х = 0,151 (рис. 3.5).

Изгибающие моменты на опоре и в пролете равны

л м 2

Относительный прогиб в средних пролетах без консолей

определяется по формуле

1 = I3 1 384 Ю' где 1 -шагнесущих конструкций;

Е - модуль упругости древесины, равный 1000 кН/см2;

т 4

^ - момент инерции поперечного сечения прогона, см .

\ х 1"

Рис. 3.5. Стыки по длине консольно-балочных прогонов

Консольно-балочные прогоны рассчитываются только на нормальныесоставляющие нагрузок. Скатная составляющая может вызвать сдвиги встыках и должна быть воспринята настилом.

Болты в стыках не рекомендуется затягивать, чтобы обеспечить

свободный поворот концов прогона в стыке. Многопролетные неразрезные прогоны можно выполнять из

спаренных досок, поставленных на ребро. Стыки досок по длине

располагаются на расстоянии х = 0,211 по обе стороны от опоры в местахнулевых моментов. Каждый стык одного ряда досок перекрывается доскамидругого ряда. В этом случае решение соответствует равнопрогибной

расчетной схеме (рис.3.6). Дощато-гвоздевые прогоны применяются в сочетании с настилами,

воспринимающими скатные составляющие и предупреждающимивозникновение косого изгиба. Прогоны рассчитываются на изгиб от действия

только нормальных к скату покрытия равномерно распределенных нагрузок.



12

16

Расчет прогонов осуществляется на нагрузки от собственного весаэлементов покрытия и снега, отнесенных к горизонтальной проекциипокрытия.

Рис. 3.6. К расчету неразрезных прогонов изспаренных досок на ребро

4. РАСЧЕТ ПРОГОНОВ ПОКРЫТИЯ

Перед началом расчета прогонов необходимо выполнить

геометрический расчет арок, для определения снеговой нагрузки с учетом

угла наклона оси полуарки. Геометрический расчет арок А. Треугольная арка

Строительная высота арок обычно принимается 1/6 или 1/5 от пролета.



13

Для отношения 1/6 угол наклона полуарки составляет 7, зта = 0.3137;

соза = 0.9495.

Для отношения 1/5 угол наклона полуарки составляет *, зта = 0.3714;

соза = 0.9285. Длина полуарки 11= С /2 соза (рис.4.1)

Б. Арка кругового очертания

Строительную высоту арок рекомендуется принимать 1/7 или 1/6 отпролета (рис.4.2).

Рис.4.2. К геометрическому расчету круговой арки

Радиус кривизны для круговых арок определяется по С + 4 {

2

формуле К = ----------------. Центральный угол ф (в градусах) опре-

8 {

деляется через тригонометрическую функцию зт ф/2 = 1У2К. Длина дуги арки

8 = лКф/180.

4.1 Сбор нагрузок

На данном этапе необходимо определиться с выбором кровельного

материала, с общим составом и конструктивным решением ограждающего

Рис. 4.1 Геометрическая схема треугольной арки



14

16

покрытия. Данные по кровельным материалам представлены в Приложении(табл.17) .

Нагрузки, действующие на прогоны, подсчитываются, как правило, на

1 м2 проекции покрытия, с учетом угла наклона оси полуарки ипредставляются в табличной форме. Расчетное значение снеговой нагрузкеясн устанавливается по СНИП 2.01.0785* [3].

Таблица 1Сбор нагрузок на 1 м2

проекции покрытия (для холоднойкровли)

Н о рмативное Расчетное

Вид нагрузки значение значение

кН/м2 у г кН/м2

1.Кровельное покрытие

2.Настил 5н у/(100 сока),

где 5н - толщина досок настила, м;

у - плотность древесины, кг/м3

3. Собственный вес прогонов

(ориентировочно) 0.15 0.165

Итого

4. Снеговая нагрузка

для треугольных арок

при стреле подъема 1 / 6 и 1/7 Янсн =0^сн

для треугольных арок при стреле

подъема 1/5 ^сн =1.25- 0.7Ясн Яасн =1.25 Ясн

для арок кругового очертания

при Г//=1/7 Янсн =0.7- 0.875Ясн Я сн =0.875 Я сн

для арок кругового очертания

при Г//=1/6 Янсн =0.7- 0.75Ясн асн = . сн

Итого Я



15

Далее представлен алгоритм расчета двух вариантовконструктивного решения прогонов: разрезных из бруса и многопролетных издосок на ребро.

4.2 Конструирование и расчет разрезных прогонов

из бруса

Шаг прогонов по скату принимается от 0.8 до 1.5 м. С учетом принятого шагапрогонов устанавливается значение линейной расчетной нормативной

нагрузки. Линейная нагрузка:

нормативное значение ц

н

= ^ н

а соза; расчетное значение ц л = ца соза,

где а - шаг прогонов (м). Расчетная схема прогона:

Ял; (с$ )

1

а 12 /

Расчетный изгибающий момент М =ч л ,

где I - пролет прогонов (м) равен шагу несущих конструкций. Прогоны работают на косой изгиб (рис.4.3), поэтому напряжения и

деформации необходимо определять с учетом их работы в двух плоскостях. Нормальная составляющая момента

М х = М соза;

Скатная составляющая момента

М у = М зта.

Предварительно сечением прогонов следует задаться. Например, Ъ Х Ь

можно принять в зависимости от пролета и шага прогонов: 100x125 мм,



16

16

100x150 мм, 125x150 мм, 150x150 мм, 150x175 мм, 150x200 мм, 175x175 мм,175x200 мм.

Моменты сопротивления сечения прогона относительно главных осей

% ,=ъ" '/ 6

Проверка несущей способности прогонов по нормальным

напряжениям осуществляется по формуле

% % X у

Рис. 4.3. Работа прогона на косой изгиб

где К и - расчетное сопротивление изгибу устанавливается

по Приложению табл.1 с учетом породы древесины (табл.2)условий эксплуатации (табл.4), класса ответственности здания(табл. 12), кН/см2

;

М х , М у - изгибающие моменты, кНсм.

Если условие не выполняется, сечение прогонов следует увеличить или

скорректировать шаг прогонов. Необходимо оценить запас по прочности



17

(Ки - с)100/Ки

Запас по прочности, как правило, не должен превышать

20-25 %.

При расчете по деформациям соответственно необходимо найтипрогибы прогона в плоскости нормальной и параллельной скату.

Расчет нормативных линейных составляющих нагрузок: нормальных к

скату ^ = ^ соза

параллельных скату ^ н = ян зт а. Прогиб от

нормальной составляющей

/ = 5 я:14

х384 Е] х '

Прогиб от скатной составляющей

у384 Е] у

где ян , я" у - значение нормативных нагрузок, кН/см;

^ - пролет прогона, т. е шаг несущих конструкций, см; Е

=1000 кН/см2-

модуль упругости древесины;

Л =см4;

Л = ^

см4.

Суммарные деформации

{ Относительные деформации — не должны превышать

предельно допустимого значения

где — принимается по Приложению (табл.8);

уп - коэффициент, учитывающий класс ответственности здания(Приложение табл. 11).



18

16

4.3 Конструирование и расчет многопролетных неразрезных

прогонов

Предварительно следует задаться размерами поперечного сеченияпрогонов. Для прогонов используется доски толщиной Ъ равной 50, 75 мм ивысотой Ь от 125 до 225 мм согласно сортаменту пиломатериала поГОСТ24454-80. Шаг прогонов принимается от 0.8 до 1.2 м.

Расчетная схема неразрезного прогона из досок на ребро показана на рис. 3.6.

Прогоны рассчитываются на изгиб только от действия нормальных к

скату покрытия равномерно распределенных нагрузок. Скатныесоставляющие должны восприниматься настилом. Сбор нагрузоквыполняется согласно таблице 1.

Расчет полной линейной нагрузки, перпендикулярной проекциипокрытия:

нормативное значение ян= Я н

а сока;

расчетное значение я л = Я а сока,

где а - шаг прогонов, м,

а - угол наклона оси полуарки треугольного очертания, для ароккругового очертания угол а принимается равным ф /4, что соответствуетпрогону, расположенному по середине длины полуарки.

Расчетное значение составляющей нагрузки нормальной скату:

Я х = Я лсоза.

Расчет прогонов осуществляется на максимальный изгибающий

момент на средних опорах, который при равнопрогиб-ной расчетной схемевычисляется по формуле

Я х 12

М . х

12 '

где I - пролет прогона, равный шагу несущих конструкций, м. Статический

момент сопротивления поперечного сечения



19

прогона относительно оси Х: Ш х =2^^у6 ,

где Ь и к - размеры поперечного сечения досок, см.

Проверка напряжений осуществляется по формуле

а = М

^ < К и,,

где К и - расчетное сопротивление изгибу устанавливается по Приложению с

учетом ширины одной доски (табл.1), породы древесины (табл.2) , условийэксплуатации (табл.4) и класса ответственности здания (табл.12), кН/см2

Если условие не выполняется, требуется пересмотреть размеры

поперечного сечения принятого пиломатериала или изменить шаг прогонов.

Необходимо оценить запас по прочности

(Ки - а)100/Ки

Запас по прочности не должен превышать 20-25 %.

Для расчета прогонов по деформациям необходимо установить

величину нормативного значения нагрузки относительно оси Х

цхн =ян

соза.

Прогибы в средних пролетах определяются по формуле



20

1 н л41 Ч,

Ч

384 Е] х

где ^н- нормативная нагрузка, кН/см;

Ч - пролет прогона, т. е шаг несущих конструкций, см;

Е = 1000 - модуль упругости древесины, кН/см2;

2Ъ Н 3 / 4

см

Относительные деформации — не должны превышать

предельно допустимого значения

Г11принимается по Приложению (табл.8);

уп - коэффициент, учитывающий класс ответственности зда-

ния.

12 - момент инерции,

1

где

Рис.4.4. К расчету гвоздевого стыка досок неразрезных прогонов



21

Гвоздевой стык (рис.4.4) должен быть рассчитан на действии

поперечной силы, равной

<3= М Х /2х

гв., где М х - изгибающий момент на опоре, кНсм; Х Г В = 0.211 -15 ѐ -

расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, см. Необходимо предварительно задаться диаметром ѐ гвоздя. Обычно

принимаются строительные гвозди 4 х125 мм или 5 *150 мм. Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется по формуле

П гв = 0 / Тмин,

где 7мин _

минимальная несущая способность гвоздя, кН [1];Несущая способность 7мин (кН) одного среза гвоздя при односрезном

соединении элементов равной толщины определяется 1 с учетом породы

древесины и условий эксплуатации, заданных проектом согласно

Приложению (табл.9) по формулам: из условия смятия древесины

Т см=(0.35 Ъѐ) ) ш пШ в

из условия работы гвоздя на изгиб

Т и=(2.5 ѐ 2+0.01 Ъ 2 )̂ тт~в < 4 ѐ г̂ тт~в,

где Ъ - толщина доски прогона, ѐ - диаметр гвоздя. В формулах по определению несущей способности все геометрические

параметры подставляются в см. Учитывая, что многопролетные прогоны в крайних пролетах будут

перегружены на 10-13 %, рекомендуется в конструкции прогонов из досок на ребро поставить в крайних пролетах по дополнительной доске. Между

стыками доски по всей длине прогонов необходимо сбить гвоздями через 50см, для обеспечения совместности их работы.

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕДОЩАТЫХ

АРОК

В данном разделе изложен полный алгоритм проектирования пологих

треугольных арок и арок кругового очертания

5.1 Статический расчет арок



22

Статический расчет арки любого очертания сводится к определениюзначений расчетных усилий от действующих постоянных и временных

нагрузок. При этом можно воспользоваться данными сбора нагрузок напрогоны. Нагрузки, действующие на арку, необходимо скорректировать сучетом ее собственного веса.

Расчетная нагрузка от собственного веса арки рассчитываетсяориентировочно по эмпирической формуле [4]

Я = Я

" - 1 1Усв 1000 , ' '

к - Ь

св

где к св принимается от 3.0 до 3.5 (для пролетов 9-30 м) Ьн - пролет арки, м; Я

- полное значение нормативной нагрузки принимается по таблице1

(раздел 4.1).

Определение опорных реакций и расчетных внутренних усилий в

треугольных арках Расчетное значение постоянной линейной нагрузки с учетом

собственного веса арки

Я рп = (Яп+ Ясв )а,

где а - шаг арок, м; Я п - принимается из таблицы 1. Расчетное значение линейной снеговойнагрузки принимается

Я ̂сн = я сн а,

где яасн принимается из таблицы 1.

Суммарное значение линейной нагрузки, кН/м Я=Я рп+Я рсн

В треугольных арках внутренние усилия и опорные реакцииопределяются от совместного действия постоянной и равномерно

распределенной снеговой нагрузки.

Опорные реакции, кН: вертикальная Ка = яС/2;

горизонтальная (распор) Н а = яС /8 Г, где /-

стрела подъема арки, м; С - пролет арки, м. Внутренние усилия:



23

максимальный изгибающий момент в У пролета арки определяется поформуле

М = яС2/32

продольное усилие, кН N = //асоза+(?зта, где О =

яС/4 - поперечная сила, кН. Определение опорных реакций и расчетных внутренних усилий в

арках кругового очертания. В арках кругового очертания согласно СНиП «Нагрузки и

воздействия» необходимо рассматривать два варианта загруже-ния снеговой

нагрузкой: равномерно распределенной и по треугольнику (рис 5.1). В связи сэтим внутренние усилия следует вычислять отдельно от постоянной иснеговой нагрузки.

Расчетное значение постоянной линейной нагрузки с учетомсобственного веса арки ясв

Я рп = (Яп + Ясв)а,

где а - шаг арок, м;

яп - принимается из таблицы 1.

Значение расчетной линейной равномерно распределенной снеговойнагрузки

ярсн = яасн а

где дасн - расчетное значение снеговой нагрузки (кН/м2) устанавливается с

учетом района строительства (таблица 1). Значения ц1 и [л,2 приняты по СНиП«Нагрузки и воздействия»[3]; а - шаг арок, м. Для определения расчетныхусилий в арках кругового очертания необходимо заполнить таблицу 2.

____ --------0 --------- —

>

К — 7

к X

с

-----------------------------------

*

К е.

У



24

_______ ^

Рис.5.1 Расчетная схема круговой арки

Значения М , И, (}, Н а и К а для каждой схемы загружения

определяются путем умножения данных столбцов 2, 3, 4 и 5 на множитель встолбце 6 при 1/Ь =1/6 и при 1/Ь =1/7 соответственно данные столбцов 7,8,9 и 10 на множитель в столбце 11.

Для определения расчетных значений изгибающего момента от

действующих нагрузок необходимо рассмотреть их наиболее невыгодные

сочетания: 1) постоянная + снеговая равномерно распределенная на участке0.5 пролета слева; 2) постоянная + снеговая равномерно распределенная научастке 0.5 пролета справа;3) постоянная + снеговая по всему пролету; 4)постоянная + снеговая по треугольной схеме на половине пролета слева; 5)постоянная + снеговая по треугольнику на всем пролете. За расчетное

значение изгибающего момента принимается максимальное по модулюзначение.

Расчетное значение продольной силы определяется для того же

сочетания нагрузок, при котором получено максимальное значение момента.Для Н а и К а рассматриваются сочетания, дающие максимальное значениеопорных реакций.

5.2. Подбор поперечного сечения арок

Арки треугольного и кругового очертания рассчитываются, как сжато

изгибаемые элементы. Проверка прочности осуществляется по формуле +

Мд /ц/ < К с.

Прежде чем приступить непосредственно к проверке прочности

следует задаться размерами поперечного сечения и выполнитьпредварительные расчеты. На первом этапе расчета задаются ширинойпоперечного сечения с учетом острожки пиломатериала по кромкам. Обычноиспользуется пиломатериал хвойных пород в соответствии с требованиямиГОСТ 8486-86*. Ширину поперечного сечения Ъ можно принять 110 мм, 135



25

мм, 160 мм или 185мм. Толщина пиломатериала с учетом острожки можетбыть принята 26, 33 или 35 мм.

Расстояние между точками раскрепления арок из плоскости для

принятой ширины сечения должно быть не более

1с = X пр 0,289Ъ, где

Хпр - предельная гибкость равна120.

Предварительная высота поперечного сечения арок может

определяться из условия изгиба, поскольку размеры сечениясжато-изгибаемых элементов в большей степени зависят от величиныизгибающего момента

= ^ 6М /(0.8)Ъ#и,



26

-

в рэ

а

43

о

о я

Р

рэ о

к и 3 Я -

р 9ей

Я о Г Г

й о о л

и

с ь ѐ ^ о

а о р О - 0 а

я рэ

О

я о ар

Р=

я о

л

а>га

рэ га о Я ^ 0 09 9

о о ^2

о и) о 6 ОО

о 4

и)^2

о о о 2

2

Н ^

о 2

о и)

о и) о и)

о к 2

о 2

<л

о

00<Л

о о<Л

о<л

сс »ж

о о

00и о

2

<л

о<л

о

2

Р=►О с

2

Р=

с

с с с Я М е - л

о ю о о о

2о 6

о и5 4

^2

о

о 9

2

2

о 4

<л

о 4

<л

о<л <л о Я 2

о 4

<л00

о о 4

и)

о 4

и)

<Л

о 8

<Л

я ?

о о

00и о

2

<л

о<Л

о

Р=

с с с с с -

О

1 р

ее

ш

я е е е 2ро я к я с я к п

К у Я о

^ я

Л. о

ш я е я

Я К

О Я л Я

Я о я о р

я е

С Я Я Я р

Я

7

РЗ

X X сс

— р

РЗ

О -С

а> X с у

о

К:сс а

я рз X 43

у

о а о о 0

-С 43

н

X X

-к

3

4

н РЗ

У



27

где 0.8 - коэффициент, учитывающий влияние продольной силы; Ки - расчетное сопротивление изгибу (кН/см ) устанавливается по

таблицам Приложения с учетом ширины поперечного сечения арки(табл.1),толщины досок (табл.7), породы древесины (табл.2.), условий эксплуатации

(табл.4) и класса ответственности здания (табл.11).

Фактическую высоту поперечного сечения арки необходимоскорректировать с учетом принятой толщины пиломатериала. Высотапоперечного сечения должна быть кратной толщине доски.

Момент сопротивления предварительно принятого поперечногосечения арки, см3

Щ = Ы12 /6

Гибкость арки в плоскости действия момента 1 =

1о/(0.289Л) < 120

При определении гибкости расчетная длина 10 устанавливается сучетом типа арки и схемы загружения, которой соответствуют расчетныеусилия, согласно СНиП II -25-80 «Деревянные конструкции» [1]. Для

треугольных арок расчетная длина 10 принимается равной длине полуарки 11.

Для арок кругового очертания расчетная длина принимается 10=0.585, где 5-полная длина дуги арки. Если условие по гибкости не выполняется высотупоперечного сечения необходимо увеличить, добавив несколько досок.

Коэффициент, учитывающий дополнительный изгибающий момент отпродольной силы при деформации полуарки, определяется по формуле

Х _ 1 --- 0< Х < 1.03000ГКс

где N - расчетное значение продольной силы, кН; 2

г - площадь поперечного сечения арки ,см ,

К с - расчетное сопротивление древесины сжатию в кН/ см2

устанавливается по таблицам Приложения с учетом ширины и толщины

пиломатериала, породы древесины, условий эксплуатации и классаответственности здания. При определении расчетного сопротивления К



28

необходимо дополнительно ввести коэффициент Шб (табл.5), если высота

поперечного сечения больше 50см. Если коэффициент ^ получился числом отрицательным или больше

единицы, высоту сечения необходимо увеличить. При этом не забудьте о том,что с изменением высоты поперечного сечения может измениться значение

расчетного сопротивления древесины. Далее обратите внимание, что существуют особенности в

конструировании и расчете арок кругового и треугольного очертания.

Арки треугольного очертания более материалоемкие конструкции,чем арки кругового очертания. Снизить расход материала возможно за счет

уменьшения изгибающего момента. С этой целью продольная сила в узлахприкладывается с эксцентриситетом, создавая момент обратного знака (рис.

5.2)

Конструктивно разгружающий момент в узлах создается за счет упораполуарок неполным сечением. Из работы выключается верхняя часть высотыпоперечного сечения, равная 2е (рис. 5.3, рис. 5.4).

Расчетный изгибающий момент в арках треугольного очертания сучетом внецентренного приложения продольной силы определяетсяследующим образом:

М расч = М - N • е где М - максимальныйизгибающий момент, кНм; N - расчетное значение продольной силы, кН; е -

Рис.5.2. К расчету треугольных арок



29

эксцентриситет (м) приложения продольной силы, принимается в пределах

50-90 мм, но не более 0.2Л. Замечание: при пролетах арок 9-12 м узлы допускается решать без

эксцентриситета.

В арках кругового очертания нет необходимости в создании

эксцентриситета, поэтому за расчетный изгибающий момент М расч

принимается значение изгибающего момента М, полученное при

статическом расчете арки (таблица 2)

Проверка прочности принятого сечения арок любого очертания

выполняется по формуле:

где Мд = , кНсм;

N - расчетное значение продольной силы, кН; р, % -площадь и моментсопротивления поперечного сечения

2 3

арки, см и см соответственно;

К с - расчетное сопротивление древесины сжатию (определялось ранее при

расчете коэффициента ̂ ), кН/см . Расчет на устойчивость плоской формы

деформирования

следует проводить для арок любого очертания при условии, если отношение

высоты сечения арки к ширине больше 5

Расчет арок кругового очертания производится на действиеотрицательного изгибающего момента от постоянной нагрузки и

односторонней равномерно распределенной снеговой нагрузки. При этом растянутой будет верхняя зона поперечного сечения арки, которая раскреплена из плоскости распорками, а нижняя зона будет сжатой и, как

правило, не раскреплена из плоскости.

Расчетные значения отрицательных изгибающих моментов исоответствующие значения продольной силы в арках кругового очертания взависимости от строительной высоты могут быть вычислены по формуламтаблицы 3.

Таблица 3



30

Значение расчетных усилий для расчета на устойчивость плоскойформы деформирования круговых арок

Арки круговые 1/6 М расч= 0.00277 Яп

аС^+0,0168яснаС

^оотв=0.79дпаС+0.393 Ясн

аС 1/7 М расч= 0.0015) 9п

аС/+0,0165ясн

аС2

^оотв=0.91 ЯпаС+0.455ясн

аС

В арках треугольного очертания при любых схемах за-гружения

верхняя зона всегда будет сжата, поэтому при расчете треугольных арок за расчетные значения внутренних усилий принимаются значения из проверкипрочности.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования ароклюбого очертания производится по формуле

/{ср у К сг ) +( /<р мКИЩ

) <-

1,

где р ,р м - коэффициенты устойчивости;



31

0

0.289Ъ в данном случае для арок любого

очертания за расчетную длину I о принимается расстояние между точками

раскрепления сжатой зоны (в треугольных арках -это верхняя грань, в аркахкругового очертания - нижняя), при отсутствии закреплений - длине оси

полуарки. р м = 140Ъ2/(^ р Ькф) , кф =1.13, 1 р - расчетная длина, равная шагу

распорок по сжатой гране, при их отсутствии за расчетную длину

принимается длина оси полуарки.

п =2 - для арок без закрепления растянутой зоны из плоскости

деформирования и п=1 для арок, имеющих такие закрепления.

При наличии раскрепления из плоскости растянутой кромки (чаще всего это имеет место в арках кругового очерта-

ния) необходимо р м умножить на коэффициент кпМ , а на

коэффициент кпМ

где I - расчетная длина для арок любого очертания принимается равной длинеполуарки, при наличии распорок по сжатой кромке - расстоянию между

точками раскрепления; а - центральный угол в радианах, определяющий

участок 1 рдля арок кругового очертания, для треугольных арок а = 0; т -

число подкрепленных точек растянутой зоны из плоскости

т

на участке I . При т > 4 величину — 2 --------------- следует принять рав-

т ной 1.

кпМ =1 + 0.75 + 0,06(^)2

+ 0.6а- ^ т

кпМ 1 + 0.142^ +1.76 — + 1.4а-1

р



32

где геометрические параметры устанавливаются аналогично предыдущейформуле.

Если условие устойчивости не выполняется необходимо изменить

схему расстановки связей по верхней грани, или предусмотретьдополнительное раскрепление из плоскости нижней зоны поперечногосечения арки.

Затяжка рассчитывается как центрально растянутый элемент на

действие распора Н а. Требуемая площадь поперечного сечения затяжки

где К у - расчетное сопротивление стали принимается по Приложениютабл.14. Для стали С245 ГОСТ 27772-88 К у принимается равным 24 кН/см2

[2];

ус - коэффициент условий работы может быть принят 1.05;

уп - коэффициент, учитывающий класс ответственности здания. Затяжка, как правило, конструируется из двух спаренных уголков.

Минимальные (конструктивные) прокатные профили Ь50х5 или Ь63х4 (ГОСТ8509-93).

Затяжка также может выполняться из круглой стали. В случае необходимости рассчитывается стык затяжки. По длине

элементы затяжки соединяются планками для обеспечения совместности их работы. Соединительные планки ставятся через 80 радиусов инерции одногоуголка. Для того, чтобы исключить провисание затяжки от собственного весанеобходимо установить подвески из круглой стали диаметром 12-16 мм через

400 радиусов инерции одного уголка. 6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ АРОК

6.1 Конструирование и расчет опорных узлов

Конструктивно опорные узлы треугольных арок и арок кругового

очертания решаются в целом одинаково. Отличие заключается в том, что в



33

арках треугольного очертания узлы решаются с эксцентриситетом (рис. 6.1,6.2), а в арках кругового очертания - центрально (рис. 6.4, 6.5).

Для расчета и конструирования опорного узла арок необходимо

установить значение расчетной продольной силы в опорном сечении. Для арок треугольного очертания продольная сила в опорном сечении

принимается из статического расчета. Для арок кругового очертания продольная сила в опорном сечении

определяется с учетом данных таблицы 2 по формуле

^ К а 81па. + На сов а , где угол а равен половине центрального угла р.

Опорный узел клееных арок с затяжками выполняется при помощистального сварного башмака. Башмак состоит из опорной плиты, фасонок иупорной диафрагмы (рис. 6.1, 6.2).

Опорная плита башмака располагается горизонтально. Вертикальныефасонки привариваются к опорной плите.

Между фасонками вваривается упорная диафрагма прямоугольного

или ребристого сечения Упорная диафрагма может располагаться наклонно,перпендикулярно оси арки (рис. 6.1) или вертикально. В первом случае

поперечная сила воспринимается нагелями, соединяющими фасонки с аркой,во втором случае поперечная сила воспринимается лобовым упором арки вопорную плиту или обвязочный брус.

Упорная диафрагма чаще всего решается в виде плиты, усиленной ребрам жесткости, что позволяет уменьшить расчет



34

ный пролет плиты при расчете ее на изгиб (рис.6.1, 6.2, 6.3 и 6.4). Ребра

жесткости выполняются из листового металла

Толщина фасонок Зф назначается в зависимости от величины

действующей в опорном узле продольной силы.

При N до 150 кН .................................. 6 мм; N = (160-250) кН .......................... 8 мм; N = (260-400) кН .................... 10 мм

Толщину ребер Зр можно принять равной толщине фасонок, а длину ребер 1 р принять в пределах от 50 до 120 мм (рис.6.1).

Отверстие 0По д анкерный болт 0

С 1 Ч о / .

5.,

с 1

Рис.6.1 Опорный узел треугольной арки

Количество ребер Лр принимается, как правило, не более трех(рис.6.1,6.3а). Расстояние между ребрами «а» должно быть не менее 50 мм изусловия выполнения сварочных работ и не более ширины Ь поперечногосечения арки Упорная плита может решаться с консолями (рис.6.3б). Длинаконсольных свесов ак принимается в пределах 0.3-0.7 ширины Ь поперечногосечения арки.

В арках треугольного очертания (рис.6.1) высота упорной плитыназначается из условия создания расчетного эксцентриситета

Упо ная плита



35

Ьуп = Ь-2е, где Ь - высота поперечного сечения арки, см.

В случае решения узла без эксцентриситета, высота упорной плиты

назначается из условия смятия древесины вдоль волокон от действияпродольной силы.

где К см - расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон,принимается по Приложению с учетом породы древесины, условийэксплуатации и класса ответственности здания,

кН/см2;

N - продольное усилие в опорном сечении, кН; Ъ - ширина поперечного сечения арки, см. В любом случае Ьуп должна быть

не менее 0.6 высоты поперечного сечения арки. В случае если это условие невыполняется необходимо выполнить проверку принятого сечения наскалывание с учетом концентрации скалывающих напряжений в зоне

опирания [1, 4]. В арках кругового очертания высота упорной плиты Ьуп

рассчитывается из условия работы торца арки на смятие вдоль волокон силой N (рис. 6.4) :

где К см - расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон,принимается по Приложению с учетом породы древесины, условийэксплуатации и класса ответственности здания, кН/см2

;

N - продольное усилие в опорном сечении, кН; Ъ -ширина поперечного сечения арки, см.

Высота упорной плиты Ь уп в арках кругового очертания должна бытьне менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.



36

Рис.6.2 Конструкция опорного башмака

Расчет упорной диафрагмы

Расчет упорной плиты на местный изгиб

Упорная плита диафрагмы между ребрами жесткости рассчитывается

на местный изгиб, как пластина, жестко защемленная по контуру, с размерами ахЪ (рис. 6.2, 6.3). Изгибающий момент в полосе шириной в 1см в

направлении короткой стороны определяется по формуле: М = ача

2,

где Ч = ^ЛупЪ, кН/см ;

N - продольное усилие в опорном сечении арки, кН;

а - коэффициент, зависящий от соотношения сторон пластины (таблица

4).

Таблица 4

Данные для расчета изгибающего момента в плитезащемленной по всем сторонам

Ъ/а 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0

а 0.048 0.055 0.063 0.069 0.075 0.081 0.086 0.091 0.094 0.098 0.125

В случае наличия в упорной плите консольных свесов (рис.6.3б, 6.4),

они рассчитывается как пластины, опертые по трем сторонам. Изгибающий момент (кНсм) в середине свободного края определяется

по формуле М = №2,



37

где / - коэффициент (таблица 5), принимаемый в зависимости от отношения

закрепленной ак стороны пластины к свободной

Ъ. Таблица 5

Данные для расчета изгибающего момента в плитезащемленной по трем сторонам

ак/ Ъ 0,5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 2.0

3 0.06 0.074 0.088 0.097 0.107 0.112 0.120 0.126 0.132

В случае если рассматривалось два участка за окончательное значениеизгибающего момента необходимо принять наибольшее.

Рис.6.3 Конструкция опорного узла арки кругового очертания.



38

Рис.6.4 Вариант решения упорной ребристой диафрагмы

Требуемая толщина упорной плиты вычисляется

по

формуле _ "Г ---------------

,

V К у ус

где Ку - расчетное сопротивление стали кН/см2;

•у л - коэффициент, учитывающий класс ответственности здания;

ус - коэффициент условия работы.

Толщина упорной плиты должна быть кратной 1 мм.

Расчет упорной диафрагмы на общий изгиб

Конструкция ребристой упорной диафрагмы в целом работает на изгибот давления торца полуарки, как однопролетная балка с шарнирнымиопорами.

Изгибающий момент определяется по формуле

М _ ч7г кН/см; I - расчетный пролет равный расстоянию

между центрами боковых фасонок, см. Так как сечение ребристой диафрагмы относительно горизонтальной

оси несимметричное, для вычисления момента сопротивления необходимо

предварительно найти положение центра тяжести сечения. Расстояние 2 от внешней грани упорной плиты до центра тяжести

всего сечения определяется по формуле

8 / Л Г (*■

2

8 - к + п - 8 - 1

уп уп р р р

где все геометрические параметры упорной диафрагмы подставляются в см.

Момент инерции сечения относительно центра тяжести 2 2



39

8 - 1Ъ

р р

+ 8Р

- * р

[ ^ +8

уп

-

*

3

Минимальный сопротивления момент (см3) сечения упор-

ной диафрагмы I у

где у = (1 р+5уп -*), см. Проверка прочности выполняется по формуле

Если условие выполняется, конструирование узла можно продолжить.

Расчет опорной плиты

Ширина опорной плиты Ьоп устанавливается конструктивно взависимости от ширины поперечного сечения арки Ь , толщины фасонок 8ф иконсольных свесов с .Консольные свесы «с» принимаются длиной 60-110 мми необходимы для разме

перек волокон с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса

ответственности здания по таблицам Приложения.

Размеры опорной плиты в плане ЪопхЬоп должны быть увязаны с размерами всех конструктивных элементов, входящих в состав узла.

Толщина опорной плиты 8оп определяется из расчета ее на

р ___ р

12

щения анкерных болтов, диаметр которых принимается в переделах 16-27 мм

(рис. 6.4).

Требуемая площадь опорной плиты рассчитывается из условия работы

на смятие материала нижележащей конструкции (обвязочного бруса) от

действия реактивного давления.(рис.6.5) равного К а



40

изгиб от реактивного давления основания К а. Расчетная схема плиты в этомслучае принимается как однопролетная балка с консолями с. Из опорнойплиты в направлении ширины Ъоп вырезается расчетная полоса в 1см (рис.

6.6). Максимальный изгибающий момент на опоре вычисляется по формуле:

М =цс

На предварительном этапе, при отсутствии окончательной проработкиузла, значение линейной нагрузки ц можно принять равной 0.3 кН/см.

Требуемая толщина плиты определяется по формуле:

Расчет крепления затяжки к фасонкам

Длины угловых сварных швов, соединяющих элементы затяжки сбоковыми фасонками, рассчитываются на действие распора На по нормам

проектирования стальных конструкций:

по металлу шва

по границе сплавления

где Р Г ,Д, - коэффициенты, учитывающие условия сварки. При

ручной и полуавтоматической сварке первый коэффициент принимается 0.7,

второй - 1.0; к Г - катет шва, см.



41

Рис.6.5. К расчету опорной плиты

Минимальный катет сварного шва принимается в зависимости от типа

сварки и толщины более толстого из свариваемых элементов. При толщине более толстого из свариваемых элементов

4-5 мм катет шва...................4 мм

6-10 мм катет шва...................5 мм

11-16 мм катет шва...................6мм;

Максимальный катет угловых швов должен быть не более 1.2 I, где I -

наименьшая толщина соединяемых элементов. Т кг ,7 с- коэффициенты

условий работы шва и элементов конструкций принимаются равными 1.0;

К к1, К т - расчетные сопротивления металла шва и зоны сплавления

принимаются по Приложению (табл.14,15). Для стали С245 К шг=16.5 кН/см2.

Для электрода марки Э42А (ГОСТ 946775) К ш1 =18.0 кН/см2[2] .

Полученное максимальное значения сварного шва должно быть распределено между парными элементами затяжки. В случае использованиядля затяжки равнополочных уголков сварные швы должны быть

перераспределены между пером и обушком. По обушку длина сварного швасоставляет 70 %, соответственно по перу 30 % от общей длины сварного шваприходящегося на один уголок.

При конструировании опорных узлов необходимо соблюдать

требования, учитывающие технологические особенности, и облегчающиеизготовление конструкций. Фактическая длина сварного шва должна быть



42

больше расчетной как минимум на 10 мм. Минимальная длина сварных швовпринимается в пределах 40-50 мм. Необходимо избегать пересечения сварныхшвов. Для уменьшения влияния сварочных напряжений расстояние между

ближайшими сварными швами должно быть не менее 40 мм. Участкиконтакта элементов затяжки с фасонками за пределами расчетных сварныхшвов должны быть конструктивно доварены.

Расчет крепления арки к опорному башмаку

При решении опорного узла с наклонной упорной диафрагмой (рис.6.1,6.3), расположенной перпендикулярно оси арки, необходимо рассчитатькрепление арки к боковым фасон-кам. Количество нагелей (шпилек) для

крепления арки к боковым фасонкам устанавливается из расчета на действиемаксимальной поперечной силы () в опорном узле

0=1?асо8 а -На81п а, где К а - максимальное

значение вертикальной опорной реакции, кН; Н а - максимальное значения распора, кН; а- угол наклона оси арки треугольного очертания; для ароккругового очертания - это угол наклона касательной к дуге арки в опорномсечении равный половине центрального угла.

Максимальные значения опорных реакций К а и На необходимо взять

из статического расчета аркок. Следует задаться диаметром он нагелей в пределах 16-24 мм (табл.18). Расчетное количество двухсрезных нагелей (шпилек) из условия

работы на изгиб определяется по формуле

п = 0 / 2 ■ 2,5 42Л>НчК ,

где ка- коэффициент, учитывающий смятие древесины поперек

волокон;

тп, тв - коэффициенты, учитывающие породу древесины и условия

эксплуатации.

Расчетное количество нагелей следует увеличить на 20 %, чтобы учестьвлияние дополнительного изгибающего момента от внецентренногоприложения поперечной силы относительно центра нагельного соединения.

Расстановку нагелей следует производить с учетом требований попроектированию соединений в деревянных и металлических конструкциях.

Отверстия под шпильки должны иметь овальную форму шириной равной



43

диаметру принятых шпилек и длиной 1.5 их диаметра. Это позволитвыполнить обжатие в опорном узле и снять рыхлые деформации.

После окончания всех расчетов устанавливаются окончательные

размеры и очертание боковых фасонок. Размеры фасо-нок устанавливается изусловия размещения сварных швов, нагельных соединений и сходящихся вузле элементов. Фасонки должны быть простыми по форме, с минимальнымколичеством резов. Размеры должны быть кратными 5 мм.

6.2 Конструирование и расчет коньковых узлов

Конструкция коньковых узлов арочных конструкций зависит отпролета конструкций. При пролетах до 30 м коньковый узел ароктреугольного и кругового очертания обычно решается простым лобовым

упором с закреплением полуарок между собой деревянными накладками на

нагелях (рис. 6.6). В данном случае продольная сила воспринимаетсялобовым упором.

В арках треугольного очертания высота лобового упораустанавливается из условия создания расчетного эксцентриситета (рис.6.7)аналогично опорному узлу.

Ь уп = Ь-2в. Конструктивно смещение центра площади упора относительно

геометрической оси арки на величину эксцентриситета в осуществляетсяподрезкой или пропилом (рис. 6.7). Как правило, высота упора в коньковомузле принимается такой же, как в опорном узле.

В случае решения узла без эксцентриситета геометрическая и

расчетная оси совпадают. Коньковый узел арок кругового очертания решается

без эксцентриситета (рис. 6.6). Необходимая высота упора в арках кругового очертания определяется

из расчета древесины на смятие аналогично опорному узлу

где N - продольное усилие в коньковом узле равно максимальному значению

распора На в арке;



44

Км - расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон с

учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности

здания по таблицам Приложения.

При этом Ъ уп должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения

арки. Для обеспечения лучшей шарнирности конькового узла в

арках кругового очертания за пределами лобового упора полуаркисимметрично подрезаются под углом 50-45

0 к оси арки.

Рис.6.7 Создание эксцентриситета в коньковом узле треугольных арок

Поперечная сила (( в коньковых узлах любого типа арок

воспринимается парными деревянными накладками, которые шпильками

соединяются с арками. Для дальнейшего расчета конькового узла необходимо выполнить

предварительную эскизную проработку (рис. 6.6, 6.7). Длина накладокдолжна быть не менее 2.5 высоты поперечного сечения арки. Шириной

Рис.6.6 Коньковый узел арки кругового очертания



45

сечения накладок Ьн следует задаться в пределах 2/3 ширины поперечного

сечения арки Ь, и скорректировать ее в соответствии с сортаментом по ГОСТ24454-80 (Приложение, табл.13).Для клееных конструкции следует учесть

острожку с двух сторон по 0.5-0.75 мм. Диаметром



46

шпилек ѐ обычно предварительно задаются в соответствии с

ГОСТ 2590-88 в пределах 12-20 мм (Приложение табл. 18). Из условия размещения нагелей (шпилек) необходимо ус-

тановить расстояние между рядами шпилек е1 и е2 (рис. 6.6). Шпильки,устанавливаются, как правило, в два ряда с каждой стороны стыка и по две

шпильки в ряду. При этом расстояние от края накладки до первого рядашпилек следует принять не менее 7ѐ, между средними рядами шпилек е1

=14ѐ.

Требуемая высота сечения накладок определяется из условия их

работы на изгиб от действия поперечной силы

Усн8

где ч рн - погонная снеговая нагрузка, кН/м; Ь - пролет арки, м.

Нтр =л/6М/(2Ън Яи), где М

= / 2 - изгибающий момент, кНсм;.

К и - расчетное сопротивление древесины изгибу принимается взависимости от ширины поперечного сечения накладки, породы древесины ,

условий эксплуатации и класса ответствен-- г - г— 1 ' 'X — 7 ^

2

ности здания, кН/см2.

При этом должно выполняться условие Нн>9.5ѐ. Окончательно высота

поперечного сечения накладок должна быть принята в соответствии с

сортаментом пиломатериала по ГОСТ 24454 -80*Е (Приложение табл. 13) и сучетом острожки.

Достаточность принятого количества шпилек проверяется по

формулам:

где К 1 и К 2 - усилия, приходящиеся на первый и второй ряд шпилек, кН;

< Т п п'



47

Гмин - минимальное значение несущей способности одного среза нагеля

(шпильки), кН; пср - количество срезов одной шпильки;

пб - количество шпилек в ряду. Минимальное значение несущей способности Гмин одного среза

шпильки определяется, кН:

1. из условия смятия древесины арки при ширине попе-

речного сечения Ъ

Гсм = 0.5Ъс/-тп.тв.ка , где ка - для арок

кругового очертания принимается для угла а =900, для треугольных арок для

а равного углу наклона полуарки (Приложение табл. 11);2. из условия смятия древесины накладок шириной Ън

Гсм = 0.8Ън^-тп.Шв.ка ,

где ка принимается для угла 900.

3. из условия работы шпилек на изгиб

Ги = (1.8С2+0.02Ън

2)Л/т>в ка < 2.50^*4, ка,

где при определении коэффициента ^^к^ следует рассматривать

наибольшее значения угла а .В формулах по определению несущей способности все геометрические

параметры подставляются в см.

7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИДЕРЕВЯННЫХ ЗДАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ АРОЧНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ.

Создание пространственной жесткости каркаса в поперечном и продольном

направлении является одной из главных

проблем в обеспечении долговечности и надежности проектируемого зданияв целом.

Плоскостные конструкции (фермы, арки, колонны) соединяясь между

собой образуют плоскую поперечную рама, которая должна надежно

противостоять действующим на нее нагрузкам. Поперечная рамавоспринимает постоянные нагрузки от покрытия, временную снеговую



48

нагрузку и ветровую нагрузку, действующую на продольные стены здания.Устойчивость здания в поперечном направлении обеспечивается жестким за-

щемлением колонн в фундаментах.

Пространственная жесткость каркаса в продольном направлениидолжна обеспечиваться системой связей. Связи позволяют объединитьплоские поперечные рамы в единую пространственную систему путемсоздания геометрически неизменяемых блоков в плоскости покрытия иколонн.

Связи призваны воспринять и передать на фундаментыгоризонтальные ветровые нагрузки, действующие на торец здания. Связи

обеспечивают устойчивость сжатых верхних поясов ферм, арок и колонн изплоскости поперечной рамы, за счет уменьшения их расчетных длин.

Связи должны обеспечивать устойчивость конструкций и в процессеих монтажа. Следует запомнить, что все действующие на каркас зданияпостоянные и временные нагрузки должны быть простейшим и кратчайшимпутем доведены до фундаментов.

Связи покрытия. Жесткий геометрически неизменяемый диск арочного покрытия

образуется за счет создания по длине покрытия нескольких горизонтальныхпоперечных связевых блоков (ферм). Связевые фермы по покрытию ставятся

в торцах здания и по длине с интервалом не более 30 м. Горизонтальные связи воспринимают ветровую нагрузку,

действующую на торцевые стены. Эта нагрузка в виде сосредоточенных силXV передается со стоек торцевого фахверка (рис

7.1). Сосредоточенные нагрузки это ни что иное, как опорные реакции стоекфахверка, шарнирно закрепленных с фундаментами и с несущей

конструкцией покрытия. Крепление стоек торцевого фахверка к аркамдолжно быть выполняться таким образом, чтобы передавать горизонтальное

ветровое давление на арки и не препятствовать их вертикальным

перемещениям. Конструктивно горизонтальные связевые фермы формируются из

соседних арок, выполняющих роль поясов связевой фермы, распорок идополнительной решетчатой системы. Количество панелей по поясам в

связевой ферме зависит от пролета и схемы расстановки стоек фахверка и распорок по аркам .



49

Распорки должны закреплять арки от выхода из плоскости в процессемонтажа и далее весь период эксплуатации. Распорки следует устанавливатьпо коньковым узлам арок, а также в соответствии с расчетом арок на

устойчивость из плоскости. При этом гибкость арки из плоскости должнабыть не более 120. Роль распорок могут выполнять прогоны покрытия, приусловии их надежного крепления к аркам.

Схема решетки связевой фермы может быть крестовой, треугольной

или полураскосной. В качестве материала для решетки связевой фермы могутиспользоваться доски, брус, а также тяжи и прокатные равнополочныеуголки. Крестовый тип решетки рекомендуется применять в том случае, когда

угол между элементами составляет 900 или близкий к этому значению. Углы

наклона осей элементов решетки к осям арок должны быть не менее 30 -35°.

Оси элементов связей необходимо центрировать с вертикальной осью арки.Элементы решетки крепятся на шпильках непосредственно к арочнымконструкциям, или чаще всего с применением, дополнительных фасонок иопорных столиков.

Элементы связевой фермы не должны выходить за габариты арочных

конструкций, чтобы не препятствовать размещению ограждающих

конструкций покрытия. Ориентировочно сечения распорок и элементов решетки связевой фермы могут быть назначены исходя из предельнойгибкости. Предельная гибкость для сжатых элементов связей принимается

равной - 200, для растянутых элементов - 400. Связи по колоннам. Связи по колоннам необходимы для создания жесткости каркаса в

продольном направлении, для обеспечения устойчивости колонн и для

восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец.

По длине здания колонны по верхнему обрезу соединяются между

собой обвязочным брусом. Необходимость постановки распорок по высотеколонны устанавливается расчетом колонны на устойчивость из плоскости.

Решетка связей может быть крестовой, треугольной и полураскосной.

Желательно придерживаться единого конструктивного решения для связей

по покрытию и колоннам.



50

Связи по колоннам ставятся в тех шагах по длине здания, где

установлены связи по покрытию. Это позволяет кротчайшим путем довести

ветровую нагрузку с торца до фундаментов.

Для связевой фермы по колоннам этой нагрузкой являются опорные реакции К№ со связевой фермы покрытия. Подбор сечения элементов связейвыполняется аналогично связям по покрытию

8. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ БИОСТОЙКОСТИ И

ОГНЕСТОЙКОСТИ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Гниение древесины - биохимический процесс, сопровождающийся ее разрушением. Возбудителем гниения являются грибы. Грибы относятся кпростейшим растительным организмам, получающим необходимые дляпитания органические вещества от других живых или мертвых растений.

Наиболее опасными для деревянных конструкций являются грибы, пи-

горизонтальны

Рис.7.1 Связи в каркасе здания



51

тающиеся и развивающиеся на мертвой, то есть срубленной, древесине. Кним относятся домовые грибы.

Гниение древесины, вызываемое домовыми грибами, состоит из двух

этапов. На первом этапе целлюлоза, присоединяя к себе под влияниемферментов гриба молекулу воды, превращается в глюкозу. На втором этапеглюкоза в процессе жизнедеятельности гриба окисляется и превращается вуглекислоту и

воду. Таким образом, гниение древесины сопровождается на первом этапе

потреблением воды, а на втором - ее выделением и увлажнением гниющей

древесины. Наиболее благоприятными условиями для развития

дере-воразрушающих грибов являются: влажность древесины в пределах от20 до 70% и температура от 15 до 35°. Для жизнедеятельности грибовнеобходим кислород, без которого гриб не растет (например, под водой).

Изменяя эти условия, можно предотвратить загнивание древесины.

Замораживание останавливает развитие гриба, но не убивает его. Нагрев до80° убивает грибницу, а при температуре выше 120° погибают споры; однако

этим не исключается последующее заражение древесины. Защиту от загнивания древесины осуществляют прежде всего

конструктивными способами. Если они не могут быть достаточными, топрибегают к химическим способам защиты -антисептированию.

Конструктивная защита от гниения направлена на обеспечениевоздушносухого состояния (влажность не выше 18 % для конструкций изцельной древесины и 12 % для клееной), деревянных конструкций во всевремя их эксплуатации, а также на скорейшее просыхание их при случайном

увлажнении или при изготовлении из недостаточно просушенного леса.Конструктивная защита должна применяться во всех случаях, независимо от

срока службы здания или сооружения. Конструктивные меры защиты предусматривают:

1. предохранение древесины от непосредственного увлажнениягрунтовой, эксплуатационной или атмосферной влагой;

2. обеспечение достаточной термоизоляции (с холодной стороны), а в

необходимых случаях и пароизоляции (с теплой стороны) стен, покрытий идругих ограждающих частей отапливаемых зданий во избежание их



52

переохлаждения, промерзания и возникающего от этого конденсационногоувлажнения древесины;

3. обеспечение систематической просушки древесины в закрытых

частях зданий и во внутренних полостях ограждений путем создания в нихосушающего температурно-влажностного режима.

Для защиты от конденсации или непосредственного увлажнения вместах соприкосновения древесины с каменной кладкой и массивнымиметаллическими частями конструкций (например, опорными башмаками)древесину изолируют несколькими слоями толя на мастике с обработкой,прилегающих к кладке или металлу сторон элемента антисептической пастой;

Антисептическая обработка элементов деревянных конструкцийпроизводится в тех случаях, когда конструктивными мерами нельзя

предотвратить их длительное или периодическое увлажнение. Способы антисептирования отдельных элементов выбираются в

зависимости от функционального назначения сооружения, вида конструкций,состояния влажности древесины и пр.

Существует два вида антисептиков: маслянистые -водонерастворимые,

трудно вымываемые и водорастворимые -легко вымываемые.

Типичными представителями маслянистых антисептиков являютсякреозотовое и антраценовое масла; водорастворимых - составы, главнымикомпонентами которых являются фтористый и кремнефтористый натрий.

Маслянистые антисептики применяются для элементов, находящихся

на открытом воздухе, в земле или воде (эстакады, мосты, подводныесооружения, сваи, столбы, стулья, шпалы и т. п.); для мелких элементовжилых и промышленных зданий (обшивка цоколей, подкладки, вкладыши и т.

п.). Не рекомендуются к применению для внутренних конструкций жилых

зданий и складов пищевых продуктов, в подземных сооружениях, шахтах,около печных труб и горячих поверхностей.

Горение древесины Борьба с пожарной опасностью ведется, прежде всего кон-

структивными мерами, а в тех случаях, когда этого недостаточно,

применяются химические меры защиты. Воспламенение древесины при наличии открытого пламени

происходит при температуре 250-300°, самовозгорание древесины при

температуре 350-400°. Однако температура самовоспламенения снижается до



53

150-160°, если нагрев древесины производится длительно (например, возлепостоянно действующих печей, дымоходов и др.).

Процесс воспламенения и горения древесины можно разделить на три

фазы: подготовку, пламенное горение и тление. Сначала древесина должнабыть нагрета до температуры воспламенения; при этом начинается

разложение ее с выделением летучих составных частей. Затем наступаетбурное выделение горючих газов, их воспламенение и выделение большогоколичества тепла (около 3000 ккал/кг). Процесс заканчивается тлением угля,для которого необходим приток воздуха извне, чему способствует пористостьматериала. Например, лиственные породы, имеющие крупные поры сосудов,

хорошо тлеют, тогда, как хвойные тлеют плохо. Условия, затрудняющие воспламенение древесины и развитие

пожара: массивность деревянных конструкций, отсутствие в них острых ребер и выступающих частей, острожка граней, плотность, отсутствие щелейи трещин, беспустотность ограждающих частей зданий, применение в нихнесгораемых утеплителей. Рекомендуются к применению конструкций с

массивными клееными элементами, а также конструкции из круглого лесаили из брусьев с закругленными ребрами, трудно воспламеняющиеся при

пожаре. Гладкие, плотные деревянные поверхности (например, паркетныеполы) трудно загораются даже при искусственном поджоге.

Условия, способствующие развитию пожара: наличие параллельно расположенных на близком расстоянии деревянных элементов, вызывающих

взаимный обогрев при горении, а также усиленную тягу воздуха вдольгорящих элементов.

Пустоты в конструкциях, в особенности воздушные прослойки,вызывают тягу и взаимный разогрев, приводящие к катастрофическому

развитию пожара, поэтому к применению рекомендуются сплошныеконструкции.

Распространение пожара ограничивают следующими мерами:соблюдением противопожарных разрывов в соответствии с нормамипроектирования, разбивкой зданий большой протяженности огнестойкимибрандмауэрами или огнезащитными зонами, устройством огнестойкихдверных и оконных проемов, карнизов, устройством кровель из огнестойких

материалов.



54

Огнезащита деревянных конструкций производится конструктивнымиспособами путем нанесения слоя штукатурки, облицовкойгипсоволокнистыми листами и путем обработки конструкций антипиренами.

Основные огнезащитные препараты содержат в своем составе аммонийныесоли. Действие их основано на выделении из них при нагреве сильных кислот,которые обезвоживают древесину, оставляя малоактивный углерод, неподдерживающий активную пламенную фазу горения. При этом древесинатеряет способность активно участвовать в развитии пожара.

Выбор способа огнезащитной обработки древесины производится взависимости от степени пожароопасности зданий и сооружений с учетом

необходимости введения определенного количества огнезащитных солей вдревесину: при степени пропитки А, обеспечивающей невозгораемостьдревесины, содержание солей должно быть не менее 80 кг/м3; при степени Б,обеспечивающей замедленное горение древесины, - не менее 48 кг/м3

и пристепени В, замедляющей возгорание древесины от открытого источника огня,- не менее 20 кг/м3

.

Продолжение табл.6 4.ХМФ ТУ 2499-004-231185662001 Для санации старой и

частичн.загн.древесины, срубов.

5. ФН ТУ 2499-006-231185662001 В конструкциях без контакта

с грунтом. Антипирены

Наименование и марка ГОСТ, ТУ Назначение

Антисептики

1. ФБС-211, ФБС ТУ 2499-007-231185662001 Жилые, общ. здания.Многофункц.назнач.

2. ПАФ-ЛСТ паста ТУ 2499-003-2311856698 То же.

3. ХМ-11 ТУ 2499-006-231185662001 Сваи, опоры ЛЭП, градирни

Таблица 6 Препараты для повышения биостойкости и огнестойкости деревянныхконструкций



55

1. МС 1гр. огнезащ.эффективнеости поГОСТ 16363-98, НПБ251-98

ТУ 2494-002-2311856695 Стропильные конструкции

2. ПП 1гр. огнезащ.эффективнеости поГОСТ 16363-98 ,НПБ

251-98

ТУ2332-001-5597588-2005

Стропильные конструкции

3. ПСД Стропильные конструкции,междуэтажные перекрытия,каркасы стен, перегородки

4. КЛОД-01 1гр. огнезащ.эффективнеости по

ГОСТ 16363-98 ,НПБ251-98

ТУ 2389-005-4036622598Внутри закрытых по-

мещений с влажностью до85%

5. Огнезащитный лак«Латик» 1гр. огнезащ.эффективнеости

ТУ 2313-038-4036622502 Внутри закрытых по-

мещений с влажностью до85%. Несущих клееныхконстр.

Комплексные препараты

1. ППТ-1Д Конструкции внутрипомещений

2.МС (ПКО) 2гр. Огнезащ.эфф. ГОСТ 1636398 ,

НПБ 251-98

ТУ 2494-002-2311856696 Стропильные конструкции

3. Аттик 1гр. огнезащ.эффективнеости поГОСТ 16363-98 ,НПБ251-98

ТУ 2389-021-4036622500 Внутри закрытых по-

мещений с влажностью до85%

Окончание табл. 6

4. ФАЙРЕКС-200 01 паста1гр. огнезащ.эффективнеости, нулевойпредел распр. Огня.

ТУ 2316-002-4036622598

5. ВИМ-1 Патент ВНИИГПЭ №2061584

Стропильные конструкции

6.КСД-А при поверх-1 гр.огнезащ. эффек-тивнеости.При глубокой

пропитке-труднлсгораемый

НПФ-«Ловин-Огнезащита» Для внутренних и наружных работ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ



56

1. Какие варианты конструктивного решения прогонов существуют. 2. Что такое косой изгиб. 3. Особенности конструирования неразрезных прогонов из досок на

ребро. 4. Какая расчетная схема принимается для дощатых неразрезныхпрогонов. 5. Почему арки относятся к распорным конструкциям. 6. Какие нагрузки учитываются при расчете арочных конструкций. 7. Какие внутренние усилия возникают в арке. 8. Какое напряженное состояние возникает в арке.

9. Какой влажности пиломатериал применяется для изготовленияклеедощатых арок.

10. Каким образом при расчете учитывается порода древесины и условия

эксплуатации конструкции. 11. Как размеры поперечного сечения арки влияют на расчетноесопротивление древесины

12. Из каких конструктивных элементов состоит опорный башмак. 13. Какую роль в упорной диафрагме играют ребра жесткости.

14. На что рассчитывается упорная плита 15. В чем заключается расчет упорной диафрагмы на общий изгиб. 16. Как назначается толщина фасонок. 17. На что работает опорная плита. 18. Каким образом устанавливается толщина опорной плиты. 19. С какой целью в треугольных арках создается в узлахэксцентриситет.

20. Как конструктивно обеспечивается расчетная величина эксцентриситета. 21. Какую роль в коньковом узле играют накладки. 22. На что работают накладки.

23. Из каких условий определяется несущая способность шпилек. 24. Как в нагельных соединениях исключается скалывание древесины. 25. Какую роль в арочных конструкциях играют подвески. Каковы правилаих расстановки. 26. Каким образом в арочных конструкциях покрытия решаются вопросы

пространственной жесткости. 22. Какие нагрузки воспринимают связи по покрытию.



57

23. Какие материалы применяются для связей.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП11-25-80 Деревянные конструкции, Госстрой России.- М.;ГУП ЦПП, 2000 - 30 с.

2. СНиП 11-23-81 Стальные конструкции, Госстрой России.- М.;ГУП ЦПП, 2000-96с.

3. СНиП 2.01.07 -85 Нагрузки и воздействия/ Госстрой России.- М.;

ГУП ЦПП, 2003.- 44 с. 4. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. Для вузов /Ю.В.

Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев и др.; под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В. Слицкоухова.-5-е изд.

5. Металлические конструкции. В 3 т.Т.1. Элементы стальныхконструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев,

Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева,- М.;Высш. шк., 1997.-527с.:ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Модуль упругости Е древесины при расчете по деформациям при-

нимается равным 1000 кН/см2. Таблица 1

Расчетные сопротивления древесины сосны и ели

Напряженное состояние и Обозначение Расчетные сопротивле-характеристика элементов ния, МПа, для сортов

древесины

1 2 3

1. Изгиб, сжатие и смятие вдоль

волокон:

а) элементы прямоуголь-

ного сечения (за исключением

указанных в подпунктах "б", "в")

высотой до 50 см; п п п пи псм

14 13

б) элементы прямоуголь-

ного сечения шириной свыше 11

до 13 см при высоте сечения



58

свыше 11 до 50 см; П ипС'

,

Псм

15 14

в) элементы прямоуголь-

ного сечения шириной свыше 13

см при высоте 13 см до 50 см; и см 16 15г) элементы из круглых

лесоматериалов без вырезок в и см - 16 10 расчетном сечении

2. Растяжение вдоль волокон :

а) неклееные элементы 10 7 -

б) клееные 12 9 -

3. Сжатие и смятие по всей пло-пС90, СМ90 1,8 1,8 1,8

щади поперѐк волокон. 4. Смятие поперѐк волокон ме-

стное:

а) в опорных частях конст-

рукции, лобовых врубках и узло- СМ90 3 3 3

вых примыканиях элементов;

б) под шайбами при углах СМ90 4 4 4смятия от 90 до 60о.



59

5) Скалывание вдоль

волокон:

а) при изгибе неклееных 1,8 1,6 1,6элементов;

б) при изгибе клееных эле- К СК 1,6 1,5 1,5ментов;

в) в лобовых врубках для К<СК 2,4 2,1 2,1максимального напряжения;

г) местное в клеевых со- К СК 2,1 2,1 2,1единениях для максимального на-

пряжения.

6. Скалывание поперек

волокон:

а) в соединениях неклее- ^СК 90 1 0,8 0,6

ных элементов;

б) в соединениях клееных ^СК 90 0,7 0,7 0,6элементов

7. Растяжение поперек во- 0,35 0,3 0,25


Породы тп для расчетных сопротивлений

^ 1?с,1?и, К см -Л,с90, ^см90

Лиственница (кроме европейской 1,2 1,2 1,0и японской)

Пихта 0,8 0,8 0,8

Осина, тополь, липа 0,8 1,0 0,8Дуб 1,3 2,0 1,3Береза, бук 1,1 1,6 1,0

Таблица 2

Коэффициент тп для разных пород древесины



60

Условия Характеристики условий Максимальная влажность экплуата-ции эксплуатации конструкций древесины для конструкций

конструкций клееных неклееных

Внутри отапливаемых по-

мещений при температуре

воздуха до 35° С и относи-

тельной влажности

А1 до 60 % 9 20

А2 от 60 до 75 % 12 20А3 от 75 до 95 % 15 20

Внутри неотапливаемых по-

мещений (СНиП II - 3 - 79);

Б1 в сухой зоне 9 20Б2 в номальной зоне 12 20Б3 В сухой и нормальной зонах

с постоянной влажностью

помещения более 75 % и во

влажной зоне 15 25

На открытом воздухе:

В1 в сухой зоне 9

В2 в нормальной зоне 12 20В3 во влажной зоне 15 25

В частях зданий и сооруже- 25

ний:

Г1 соприкасающихся с грунтом

или находящихся в грунте; - 25

Г2 постоянно увлажняемых; - Не ограни-чивается

Таблица 3

Характеристика температурно-влажностных условийэксплуатации деревянных конструкций



Таблица 4

61

Таблица 5

Учет высоты поперечного сечения

Высота сечения, см 50 и менее 60 70 80 100 120 и более

Коэффициент шб 1,0 0,96 0,93 0,90 0,85 0,8

Таблица 6

Коэффициент шгн для гнутых элементов

Напряженное

состояние

шгн при отношении радиуса кривизны доски к ее толщине

150 200 250 > 500

Сжатие и изгиб 0,8 0,9 1,0 1,0Растяжение 0,6 0,7 1,0

Учет толщины пиломатериала

Условия Коэффициент Условия Коэффициент эксплуатации Ш в эксплуатации Шв

(по табл. 3) (по табл. 3)

А1, А2, Б1, Б2 1 В2, В3, Г1 0,85А3, Б3, В1 0,9 Г2, Г3 0,75

Учет условий эксплуатации

Толщина слоя, мм 19 и менее 26 33 42

Коэффициент шсл 1,1 1,05 1 0,95

Таблица 7



Таблица 8

62

Расчетная несущая способность цилиндрических нагелей

Схемы соединений Напряженное состояние соеди-нения

Расчетная несущаяспособность Т наодин шов сплачива-

ния гвоздя, стального,алюминиевого,стеклопластико-вогонагеля,кН

1.Симметричныесоединения2.Несимметричныесоединения

а) Смятие в средних элементах

б) Смятие в крайних элементах

а) Смятие во всех элементах

равной толщины, а также в бо-

лее толстых элементах одно-

срезных соединений

б) Смятие в более толстых

средних элементах двухсрез-

ных соединений при а < 0,5с

в) Смятие в более тонких край-

них элементах при а <0,35с

0,5 сс1

0,8ас1

0,35сс1

0,25 с1

0,8а1

Элементы конструкций Предельные прогибы в долях пролета, не более

1. Балки междуэтажных перекрытий 1/2502. Балки чердачных перекрытий 1/2003. Покрытия (кроме ендов):

а) прогоны, стропильные ноги 1/200б) балки консольные 1/150

в) фермы, клееные балки (кроме консольных) 1/300г) плиты 1/250д) обрешетки, настилы 1/150

4. Несущие элементы ендов 1/400

5. Панели и элементы фахверка 1/250

Значение предельных деформаций



Таблица 12

63


3.Симметричныенесимметричныесоединения

и

г) Смятие в более тонкихэлементах односрезных со-

единений и в крайних элементахпри с > а > 0,35с

а) Изгиб гвоздя

б) Изгиб нагеля из стали

С38/23

в) Изгиб нагеля из алюминево-

го сплава Д 16-Т

г) Изгиб нагеля из стеклопла-

стика АГ-4С

д) Изгиб нагеля из древесно

слоис-того пластика ДСПБ

кнаС

2,5с? + 0,01а2,

но не более 4о2

1,8й2 + 0,02а2,

но не более 2,5й2

1,6с2 + 0,02а2, ноне более 2,2с2

1,45с2 + 0,02а2, ноне более 1,8с2 0,8й2

+ 0,02а2, но неболее с 2

Таблица 10

Учет угла между направлением волокон и усилием действующим на

нагель

Угол, град для дубовыхнагелей



64

12 16 20 24

30 0,95 0,9 0,9 0,9 1

60 0,75 0,7 0,65 0,6 0,890 0,7 0,6 0,55 0,5 0,7

для стальных, алюминиевых истеклопластиковых нагелей диаметром, мм

Класс ответственности здания У п

I 1.0

II 0.95

III 0.9

Таблица11

Учет класса ответственности здания



Таблица 12

65

Рекомендуемый сортамент пиломатериалов по ГОСТ 24454-80*

Породы древесины Условия эксплуатации конструкции

А1, А2, Б1, Б2 Для остальных

Сосна, ель, пихта 500 600

Лиственница 650 800

Дуб, береза 700 800

Осина, тополь 500 600

Таблица 13

Плотность древесины, кг/м3

Ширина, мм

Толщина, мм 75 100 125 150 175 200 225 250 275

16 + + + + - - - - -

19 + + + + + - - - -

22 + + + + + + + - -

25 + + + + + + + + +

32 + + + + + + + + +40 + + + + + + + + +

44 + + + + + + + + +

50 + + + + + + + + +

60 + + + + + + + + +

75 + + + + + + + + +

100 - + + + + + + + +

125 - - + + + + + + -

150 - - - + + + + + -

175 - - - - + + + + -

200 - - - - - + + + -

250 - - - - - - - + -

Примечание: 1. Максимальная длина пиломатериалов - 6,5 м.



66

Сталь Вид проката Толщина К /К Ку К Р К Кь Р

С235 лист, фасон до 20 23.5/35 23 35 13.5 16 47.5

лист, фасон 21-40 22.5/36 22 35 12.5 16 47.5

лист 41-100 21.5/36 21 35 12 16 47.5

С245 лист, фасон 2-20 24.5/37 24 36 14 16.5 48.5фасон 21-30 23.5/37 23 36 13.5 16.5 48.5

С255 лист 4-10 24.5/38 24 37 14 17 50

фасон 4-10 25.5/38 25 37 14.5 17 50

лист 11-20 24.5/37 24 36 14 16.5 48.5

фасон 21-40 23.5/37 23 36 13.5 16.5 48.5

С275 лист, фасон 2-10 27.5/38 27 37 15.5 17 50лист 11-20 26.6/37 26 36 15 16.5 48.5

фасон 11-20 27.5/38 27 37 15.5 17 50

Таблица 14

Нормативные и расчетные сопротивления стали по ГОСТ 27772-88 сварных иболтовых соединений, кН/см2 (сокращенный)

Тип электрода Марка проволоки К

Э42, Э42А Св-08, Св-08А, 41 18

Э46,Э46А Св-08ГА, /1 ^

Э50, Э50А Св-10ГА,Св-08Г2С, Св-08Г2СЦ, 45 20ПП-АН8 49 21

Э60 Св-08Г2С*,Св-08Г»СЦ* Св-10НМА,

Св-10Г2

59 24

Таблица 15

Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных

______________ соединений с угловыми швами ,кН/см2 ___________________



Таблица 16

Уголки стальные горячекатаные равнополочные по ГОСТ 8509-93 (сокращенный)

Размеры, Линейная Площадь 2о, Справочные данные для осей

мм плотность, сечения, см

Ь кг/м см х- - х хо- хо Уо - у

4 ,см 4 см 1 х0 , см 1 х0 , СМ 1уО, см 1 у0 , см

4 2.42 3.08 1.13 4.58 1.22 7.26 1.53 1.90 0.78



Таблица 16

40 5 2.98 3.79 1.17 5.53 1.21 8.75 1.52 2.30 0.78

50 5 3.77 4.80 1.42 11.20 1.53 17.77 1.92 4.63 0.986 4.47 5.69 1.46 13.07 1.52 20.72 1.91 5.43 0.98

56 5 4.25 5.41 1.57 15.97 1.72 25.36 2.16 6.59 1.10

63 5 4.81 6.13 1.74 23.10 1.04 36.60 2.44 9.52 1.256 5.76 7.28 1.78 27.06 1.93 42.04 2.43 11.18 1.24

70 5 5.38 6.86 1.90 31.94 2.16 50.67 2.72 13.22 1.39

6 6.39 8.15 1.94 37.58 2.15 59.64 2.71 15.52 1.3975 5 5.80 7.39 2.02 39.53 2.31 62.65 2.91 16.41 1.49

6 6.89 8.78 2.06 46.57 2.30 73.87 2.90 19.29 1.48

7 7.96 10.15 2.10 53.34 2.29 84.61 2.89 22.07 1.47



69

Окончание табл.18

22 18,75 3,8 2,74 79,8 46,05 110x110x11 80x80x6

Уклон ската, град Поверхностная

Вид кровли плотность кровли, кг/м

2

Мягкая битумная черепица 12 80 12 -14

Рулонные материалы на битумноймастике (гидроизол, рубероид),двухслойные

8 14 7 -8

Тоже, при трех слоях 8 22 8 -10

Ондулин 15 60 5 -7

Металлочерепица стальная 15 75 5 -7

Глиняная, цементно-песчанная

черепица

37 60 30 -60

Профилированный настил типа Н

высотой 57 60 мм

15 75 8,7 -12,5

Листовая кровельная сталь толщиной0,38...0,82 мм с одинарнымифальцами/тоже с двойным фальцем

16/11 27/27 5 при толщине 0,5 мм

Таблица 17

Основные данные для проектирования кровель _______________

Диаметр, мм Площадь Несущая спо- Нормальные размеры шайб, сечения, см2 собность, кН, мм, при смятии древесины

сталь С245 под углом 6 0 . 9 0 °

внеш в на- по

р *- нт

рбр по Рнт рабочих стяжных

-ний резке 12 9,73 1,13 0,74 23,7 12,5 60x60x6 45x45x414 11,4 1,54 1,02 32,3 17,14 70x70x7 50x50x416 13,4 2,01 1,40 42,1 23,66 80x80x8 55x55x4

18 14,75 2,54 1,71 53,3 28,7 90x90x9 60x60x520 16,75 3,14 2,18 65,9 36,65 100x100x10 70x70x5

Таблица 18 Болты и тяжи



70

24 20,1 4,52 3,16 95,0 53,2 120x120x12 90x90x727 23,1 5,72 4,18 120, 0 70,2 140x140x14 100x100x830 25,45 7,06 5,06 148,3 85,0 150x150x10 -

36 30,80 10,17 7,44 213,3 12.5 180x180x18 -



71



72



Учебное издание Офицерова

Лидия Ивановна

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ТРЕХШАРНИРНЫХ

АРОК И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ

Учебно-методическое пособие

Подписано в печать. Формат 60x90/16. Бумага

Офицерова

Documents

Transcript of Офицерова