Шпоры к экзамену по конструкциям из дерева и пластмасс - файл n1.doc

приобрести
Шпоры к экзамену по конструкциям из дерева и пластмасс
скачать (26732.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc26733kb.26.08.2012 14:58скачать

n1.doc

  1   2   3
1 Достоинства недостатки древесины как конструкционного материала. Область применения

+Постоянное возобновление запасов

+Малая плотность и относит высокая удельная прочность и жескость

+Более легкая обрабатываемость

+Малая тепло- и электропроводность

+Высокая изоляяционность

+Биологич совместимось для человека и животных

+Эстетичность и химическая стойкость

- Неоднородность строения и наличие пороков

- Изменение свойств под действием температурно-влажностного режима

- Опасность возгорания, загнивания и повреждения насекомыми

Недостатки могут устраняться конструктивными мерами или химически

Область применения

Промышл ЗиС, гражданск ЗиС, с/х назнач, транспортн соор, гидротехнич. соор, специаль сооружения

Достоинства древесины определяют область ее рационального применения:

1 Необходим снижения массы конструкций несущих и огражд особенно в труднодост сооруж

2 При перекрытии больших пролетов

3 при экспл в условиях агрессивных к металлу и Ж/Б (солевая среда)

4 При необходимости создания конструкций удовлетворяющих специальным требованиям

5 С целью обеспеч повышенных архитектурн требов

Нецелесообразно применять, если:

1 Затруд меропр по защите др-ны от огня и поврежд

2 Высокие нагрузки
2. Сортамент лесоматериалов.

Л/м могут быть круглые и пиленные

М.б. хвойные и лиственные.

Круглые делятся : жердь(Ш3-6см), подтоварник (Ш7-12см), бревно (>Ш12-14см). Если сбег >0,8% -

сбежистое бревно

Отходы лесопил и деревообраб составляют

30-70% Длин хв. пород 6-6,5м, листв-4-4,5 м

Пиломатериалы

3 вида :доски, бруски и брусья Обрезная доска – обрезаны кромки

Толщина 16...100мм

До 35мм – тонкие доски, свыше 35 – толстые. Ширина b>2,5мм. Толщ по ГОСТу:16,19, 22, 25(дюймовка)…40,50, 60, 75, 100

Ширина по ГОСТу: b=75+n*25; bmax=275мм Бруски имеют оба размера до 100мм. У бруса оба размера >100мм Размеры кратны 25мм Пиломатериалы по качеству древесины и обработки делятся на 5 сортов: отборный, 1,2,3,4
3. Строительная фанера

Фанера – слоеный листовой материал, состоящий из нечетного числа слоев, называемых шпонами и получаемых лущением прямолинейных отрезков ствола дерева. Шпон м.б лущеный и строганный.Толщина 0.3-4ммСамый ценный шпон-ебреза. Наружн слой – рубашка, средние – срединка. Сырье поступает на заводы в виде кряжей или чураков. В кряже м.б несколько чураков,чурак имеет припуск 2-3см, а кряж по 3 см на каждый чурак Наимен фанеры по наимен рубашкиПо кач-ву шпона есть 8 сорт: A(max), AB, B, BB, C, 1, 2, 3 В основном примен В и ВВ. Смежные шпоны в пакетеимеют взаимно перп располож волокони склеив горячим или холодн прессованием Клееная фанера: водостойкость определяется клеем Марка устанавливается от вида применяемого клея.(ФСФ-смоляной, фенольный, повыш водост, ФК,ФБА-крбонитный,белковый клей,) Бакелизированная фанера изготовляется при большом прессовании и давлении Более прочная, водостойкая.
8 Пороки др-ны и их влияние на механич св-ва.

Пороками считают недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможность ее использования.

Дефектами называют пороки древесины механического происхождения, возникающие в ней в процессе заготовки, транспортирования, сортировки, штабелевки и механической обработки.

Пороки делятся на 10 групп

1. Сучки

2. Грибные окраски и гнили

3. Химические окраски

4. Повреждения насеком

5. Трещины деформации

6. Пороки формы ствола и строения

7. Раны

8. Ненормальные отложения

9. Механические повреждения

10. Дефекты обработки

Влияние на механические св-ва:

Пороки по-разному сказываются при работе на растяжение, сжатие и изгиб, скалывание и смятие. И ограничение пороков связано с видом работы элемента в конструкции

4. Физические св-ва древесины Стр-ра древесины

Древесина - анизотропный материал.2 осн направл: вдоль и поперек волокон. Поперек радиальное и тангенциальное направление

Плотность зависит от строеиня породы, влажности, от температурного режима

Отапливаемые помещ (А1, А2, А3) неотапливаемы(Б1, Б2,Б3) На открытом воздухе(В1,В2,В3) Контактируют с водой(Г1,Г2,Г3). Для А1,А2 .Б1,Б2(?=0,5т/м3 в сосне, ?=0,5т/м3 береза, дуб)

Удельная масса древесины(вес единицы в-ва в сжатом сост без пор и газов находящихся в в-ве)практич не зависит от породы ?уд=1,54т/м3

Термическое расширение ,-к-т термич расшир,для хвойных пород , вдоль волоконв 2-3 раза меньше стали(хвоя) Влияние на компенсац швы.

Теплопроводность (спос-ть проводить тепло) -

вдоль волокон больше чем поперек в 2-2,5 раза

Малая теплопров поперек волокон позволяет делать огражд конст-ции стравнит небольшой толщины

Электропроводность У древесины относительно малая электропроводность. Сырая древесина более электропроводна чем сухая.

Высокая звукоизоляционность

Структура древесины – основа для правильного понимания физич и химич св-в макросруктура

1 серцевина

2 ядров древес - ядро

3 заболонь(береза. ольха)

4 камбий

5 – луб

6 - кора

Дерево растет в год на 2 кольца: светлое (менее плотное, весеннее) и темное(более плотн, осннее).

Микроструктура 0,001-0,1мм Облочка клетки состоит из целлюлозы(С6Н10О5) макромол цел-зы имеет нитевидную форму Мол-лы объедин в пучки образуют фибриллы. Хвойные породы состоят из трахеид(трубч слоисто-волокнистое строение) Оболчка трахеид состоит из цел-зы и лигнина (полимер). Вода пропитыв оболочку клетки, межкл пр-во и поры Волокнистое и тубчатое строение др-ны явл прич ее усушки и возбухания. Комплекс природных полимеров входящих в состав др-ны явл прич ее ползучести
5. Влага в древесине. Равновесная влажность Усушка и разбухание древесины

Влага в др-не содерж в 3х видах: Свободная - заполняет поры, пустоты, межкл простр. Связанная (гигроскопическая) пропитывает оболочку клетки Мах=30%. Химич связан – входит в молекулу цел-зы

Влажность

m1-испытыв обр-ц , m2-высуш обр-ц

Существ ГОСТ по опред m2 (сушка про t=100 до стабилиз массы в сушильном шкафу) W-до 200%

Равновесная вл-ть – вл-ть которая устанавливается в древесине при определенных постоянных параметрах (есть графики равновесной вл-ти)

Сушка- процесс удаления влаги

Усушка- процесс связан с уменьш объема и линейных разм при сушке. Обратный проц- разбухание.

Усушка наступает при удалении связанной влаги.

- полная лин-

ейная усушка



объемная усушка – 15%

Неравномерность усушки по толщине эл-та явл-ся причиной внутренних напряжений, они приводят к:

Растрескиванию и короблению

по краю бревна возникают растягив напряж, внутри усушка происходит в меньшей степени. Коробится фанера и др листовые матер. Чтобы не происходило растр и коробл надо сушить равномерно, уменьшить внутр напряж. Др-ну нужно сушить до равновесной вл-ти
6. Механические св-ва др-ны. Работа др-ны на растяжение и сжатие

Анизотропия мех св-в. Разница в св-вах вдоль и поперек волокон прим в 40 раз. Мех. Св-ва: Прочность, жесткость, твердость, ползучесть, упругость. Мех св-ва засисят от: прочности, строения, т-ры, вл-ти.Для опред мех св-в есть стандарты(t=20°C W=12%) Проч ность – растяжение, сдвиг, кручение, сжатие.

Работа на растяжение для испытания берутся чис

тые образцы без пороков. Работает упруго разрушение хрупкое предел прочности очень высок Модуль упругости в 21 раз больше стали. Работа поперек волокон ничтожна, прочность мала.

Работа на сжатие. Выбирают образец по ГОСТу, без пороков. Размеры 20х20х30. Сжимают по направлению вдоль волокон. 1-хрупкое 2- вязкое разрушение. Происходит выравнивание напряжений.

Пороки снижают прочность на сжатие но в меньшей степени чем на растяжение. Растяж опаснее т.к оно приводит к хрупкому разрушению.

7. Работа др-ны на изгиб, смятие, скалывание.

Изгиб Испытание балок L=300 сеч 20х20 При увелич нагр измен эпюра напряж в верхней зоне появляется бугристость Разруш от разрыва нижн волокон

В круглой форме прочность > чем в пиломатер. Сучки влияют по-разному при растяжении и сжатии.Смятие –местное сжатие. Возникает в

месте контакта. Опаснее см и сж попер волокон. 1- за счет общего сжатия тела и клеток 2- за счет смятия весенн др-ны 3- за счет смятия осенней др-ны. . Предел прочн зависит от распределения нагрузки



1- смятие по всей пов-ти 2- смятие на части длины 3- смятие на части длины и ширины (под шайбами) Самые большие показ прочности в 3 случае, тк сила приложена не на всю древесину.Скалывание - деформация сдвига-среза вдоль волокон. Разрушение

хрупкое, мгновенное. Закон Гука для сдвига




14. Стекловолокнистые пластмассы и их применение в строительных конструкциях.

Стеклопластики- пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связывающего.

Стеклянное волокно явл. для стеклопластика своеобразной арматурой подобно металлу в жб. Смола выполняет роль связывающего и ВТО же время защищает стеклянные волокна от влияния внешней среды и способствует равномерному распределению усилий, возникающих в них. Стеклянное волокно имеет все положительные качества, присущие стекла - негорючесть, высокую теплоемкость, плотность, прозрачность, хорошие механические показатели.

В строительстве используются в виде ограждающих конструкций (становые и кровельные панели), несущих конструкций, сан-тех изделий, декоративно- облицовочных материалов.

В качестве ограждающих конструкций из листовых стеклопластиков наибольшее применение нашли плоские и волокнистые полиэфирные стеклопластики, бесцветные или окрашенные в различные цвета. Используются для покрытия промзданий. Как стеновые и кровельные панели неотапливаемых зданий, трехслойные панели, различные профильные изделия, в качестве защитного покрытия жб конструкций, подверженные воздействию агрессивных сред, периодическим замораживаниям и оттаиваниям. В качестве обшивки башенных и вентиляционных градирен. Для получения отдельных прозрачных участков кровли и стен, стало возможным упростить конструкцию фонарей многопролетных промзданий.

Погонажные элементы, изготовляемые из стеклопластика типа АГ-4С применяют в конструкциях ферм, прогонов, решетчатых стоек и т. д.

Наиболее эффективными конструкциями явл. пространственные конструкции в виде оболочек покрытия, в которых благодаря радиальной геометрической форме в значительной степени компенсируется недостаток пластмасс как повышенная деформативноять вследствие относительно низкого модуля упругости. В оболочках покрытий благодаря совмещению несущих и ограждающих конструкций материал используется более выгодно, чем в плоских конструкциях. В пространственных конструкциях при одних и тех же пролетах возникают значительно меньшие изгибающие моменты, чем в плоских. Недостаток такой конструкции более сложный монтаж

Толщина оболочек покрытий для неотапливаемых зданий исчисляетсямм, их собственный вес не превышает 20 кг на 1 м2 площади, что в 10-12 раз меньше жб оболочек при аналогичном пролете. Элементы оболочек из пластмасс в основном соединяются на болтах, реже на клеях, винтах, заклепках.
9. Обеспечение долговечности деревянных конструкций

1) Защита конструкций от увлажнения и биологического разрушения.

Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций их следует делать открытыми, хорошо про­ветриваемыми, по возможности доступными для осмотра, профилакти­ческого ремонта и защитной обработки.

Несущие деревянные конструкции располагают либо в пределах ота­пливаемой части здания, либо вне ее. Если несущая конструкция из отапливаемого помещения проходит через ограждающую в неотапли­ваемое, то в местах пересечения ее защищают специальными бандажа­ми. Зазоры между поверхностями конструкции и отверстиями ограж­дения тщательно утепляют минеральной ватой и герметизируют пороизолом или пористой резиной на мастиках.

Опорные части, расположенные в гнездах наружных каменных стен, оставляют открытыми внутрь помещения. Заделывать гнезда запре­щается. Их задние стенки утепляют биостойкими утеплителями в со­ответствии с теплотехническим расчетом. Под несущую конструкцию укладывают 2 слоя гидроизоляционного рулонного матеала.

16. Древесные пластика и их применение в строительных конструкциях.

Древесные пластики- это материалы ,полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины. К ним относятся древесно-слоистые пластики, древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, бумажный слоистый пластик (гетинакс) и др.

Древесно-слоистые пластики изготавливают из тонких листов березового, липового или букового шпона, пропитанного и склеенного между собой различны­ми синтетическими смолами при высоком давлении и температуpe.

Прочность древесно-слоистых пластиков превышает прочность древесины вследствие уплотнения материала прессованием и термической обработкой тонких слоев древесного шпона, глубоко пропитанных прочными и водостойкими смолами. Древесный шпон пропитывают преимущественно резольными, фенолоформальдегидными или карбамидными смолами с последующей просуш­кой.

Плиты ДСП обладают хорошей во­достойкостью, стойкостью к органическим растворите­лям и маслам, легко поддаются механической обработ­ке- пилению, строганию, фрезерованию и т. д.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) изготовляют из хаотически расположенных волокон древесины, склеен­ных канифольной эмульсией с добавлением для некото­рых типов плит фенолоформальдегидных смол. Сырьем для изготовления ДВП являются отходы лесопильных и деревообрабатывающих производств (отрезки реек, гор­быля, брусков), которые дробят в щепу и растирают в специальных установках до волокнистого состояния. При формовании плит без уплотнения на прессах полу­чаются пористые ДВП, которые применяют для утеп­ления, звукоизоляции и отделки стен, перекрытий и по­крытий.

При длительном действии влажной среды древесно­волокнистые плиты поглощают значительное количество влаги, в результате чего набухают (в основном по тол­щине) и теряют прочность.

Древесно-стружечные плиты (ПС и ПТ) получают горячим прессованием под давлением древесных стружек, пропитанных синтетическими термореактивиыми смолами. Для изготовления ПС и ПТ применяют специ­ально изготовленную стружку, полученную на деревооб­рабатывающих станках, а также мелкую щепу (дробленку).

Механические свойства плит ПС и ПТ зависят от плотности, вида и количества связующего, породы и раз­меров древесных частиц. Количество смолы принимают обычно до 10%, а древесной стружки — около 90% массы. С увеличением содержания связующего прочность плит повышается, однако при этом значительно увели­чивается: себестоимость изделия, так как стоимость связующего составляет около 40-50 % стоимости всей плиты.

При водопоглощении древесно-стружечные плиты разбухают. Введение гидрофобных добавок снижает разбухание плит до 10 %. Древесно-стружечные плиты обладают малой теплопроводностью и высокой звукоизо­ляционной способностью. Они хорошо поддаются обра­ботке на деревообрабатывающих станках. Их применя­ют в строительстве в качестве перегородок и для декора­тивной отделки стен и потолков.

В настоящее время разработаны древесно-стружечные плиты, армированные металлической сеткой, кото­рые могут найти применение в некоторых видах строи­тельных конструкций.


10. Влияние направления волок, температуры и влажности на механические свойства древесины.

Влияние влажности. При повышении влажности древесины от 0 до точки насыщения волок примерно до 30% ее прочность, в том числе и длительная, уменьшается, деформативность увеличивается и модуль упругости снижается. В наименьшей степени влажность влияет на ударную прочность и на прочность при растяжении вдоль волокон. При изменении влажности на 1% прочность меняется на 3-5 %. Повышение влажности свыше точки насыщения волокон не приводит к дальнейшему снижению ее прочности.

Стандартная влажность древесины 12%. Приведение к стандартной влажности по ф-ле:

В12W*{1+?*(W-12)} ф-ла приведения действительна в пределах изменения влажности 8-23%

Влияние температуры. Опыты показывают, что предел прочности при любой влажности зависит от температуры, с ее повышением прочность уменьшается, с понижением- увеличивается. При большой влажности и отрицательных температурах влага в древесине превращается в лед получается замороженная древесина, прочность которой на сжатие, поперечный изгиб, скалывание и раскалывание возрастает. В тоже время замороженная древесина становиться более хрупкой, снижается сопротивление ударному изгибу.

Модуль упругости при повышении температуры понижается, что увеличивает деформативность деревянных конструкций. Уменьшение прочности при повышенных температурах, осложненное усушкой в присучковом кослое, является основной причиной наблюдавшихся иногда разрывов деревянных элементов конструкций в жаркие летние месяцы, когда напряжение в элементах значительно ниже, чем зимой.

Предел прочность при данной температуре к прочности при стандартной температуре 200С по ф-ле

?20= ?т+?*(Т-20)

Ф-ла действительна в пределах Т=10-500С. Пересчет к температуре 200 С должен поизводиться после пересчета к влажности 12%

Влияние направления волокон. Главные направления: вдоль и поперек.

12. Достоинства и недостатки пластмасс как конструкционных материалов.

Достоинства

1) малая масса ?=0,020ч1,9

2) высокая удельная прочность ?/ ?(R/ ?)

3) технологичность- малая энергоемкость при изготовлении и переработке (безотходные технологии)

4) высокие технологические свойства ( 5см заменяют кирпичную кладку толщиной 1м)

5) химическая и биологическая стойкость

6) коррозийная стойкость

7) водостойкость

8) антимагнитность

9)красивая текстура и архитектурная выразительность

Недостатки

1) Существенно низкий модуль упругости

2) Ползучесть

3)Зависимость физико-механических свойств от температуры

4)Малая теплостойкость

5) Старение

6)Токсичность
13. Строение пластмасс. Конструктивные пластмассы.

Полимеры, являющиеся основой пластмасс, пред­ставляют собой высокомолекулярные соединения, моле­кулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи или обра­зуют жесткие и пластичные пространственные ре­шетки.

Название полимера образуется обычно от названия того мономера, из которого он был получен. Так, напри­мер, полиэтилен получают из этилена, поливинилхлорид - из винилхлорида, полистирол — из стирола и т.д. Иногда название полимера образуется в зависимости от вида реакционных химических групп, соединяющих мо­лекулы мономеров, - полиамиды, полиэфиры и т. д.

Пластическими массами называются материалы, ко­торые в качестве основного компонента содержат синте­тический полимер. Пластмассы могут состоять из одного полимера или содержать кроме полимера некоторые вспомогательные вещества, придающие им определенные свойства.

В основе технологии синтеза высокомолекулярных соединений лежат два основных метода получения поли­меров - полимеризации и поликонденсации, различаю­щихся как по механизму основной реакции, так и по строению образующихся полимеров. Поэтому все синтетические полимеры делятся па два основных боль­ших класса - полимеризационные и поликонденсационные.

Полимеризация - это соединение большого числа молекул мономера одного и того же вещества в одну большую макромолекулу. Этот процесс протекает обыч­но при определенной температуре и давлении без выде­ления каких-либо низкомолекулярных веществ. При по­лимеризации химический состав полимера соответствует химическому составу исходного номомера:

Поликонденсация представляет собой химический процесс получения высокомолекулярных соединений из мономеров различных исходных веществ, сопровождаю­щийся выделением побочных продуктов (воды, спирта и др.)

В зависимости от поведения связующего (смолы) при нагревании пластические массы делятся на две группы- термопластические и термореактивные.

Полимеры, получаемые полимеризацией, чаще всего являются термопластичными материалами. К последним относятся пластические массы (термопласты), получен­ные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полисти­рола, полиуретана, полиамидных, акриловых и других термопластичных смол, которые при нагревании размяг­чаются и становятся пластичными, а при охлаждении снова отвердевают.

К термореактивным пластмассам (реактопластам) относятся материалы на основе фенолоформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных, карбамидных и других термореактивных синтетических смол, которые, будучи отформованы в процессе изготовления, переходят в неплавкое, нерастворимое состояние.

Пластмассы могут быть неоднородными, состоящими из главного компонента - связующего вещества (смо­лы) и технологических добавок: пластификаторов, на­полнителей, стабилизаторов, антистатиков, красителей, инициаторов, порообразователей и др., и однородными, к которым относятся, например, полиэтилен, полиметилметакрилат и др.

Связующие вещества (смолы). Для конструкций и изделий строительного назначения в основном применя­ют полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные,. мочевино- и меламиноформальдегидные и кремнийорганические смолы.

Полиэфирные смолы относятся к числу термореак­тивных материалов и обладают весьма ценными свой­ствами: небольшой вязкостью, способностью к отверж­дению при повышенной и комнатной температурах без выделения летучих продуктов, хорошими механическими показателями в отвержденном состоянии и высокой стойкостью к воздействию воды, кислот, бензина, масел и других веществ.

Конструкционные пластмассы

Стеклопластики- пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связывающего.

Древесные пластики- это материалы ,полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины.


18. Расчет центрально-растянутых деревянных элементов.

Элементы из дерева и пластмасс рассчитывают по двум предельным состояниям. Расчетные и физические характеристики элементов из древесины и фанеры приняты по СНиП II-25-80, а для пластмасс — по данным, взятым из научно-технической литературы. Формулы для расчета деревянных и фанерных конструкций можно также использовать для расчета элементов из конструкционных пластмасс.

2.1. Центрально-растянутые элементы рассчитывают по формуле



внецентренно растянутые (растянуто-изгибаемые) — по формуле



где  — нормальное напряжение в поперечном сечении элемента; N — расчетное продольное усилие; FНТ — площадь поперечного сечения нетто; М — расчетный изгибающий момент; Wрасч — расчетный момент сопротивления сечения, определяемый для цельных элементов по площади нетто.

Для деревянных элементов и слоистых древесных пластиков все ослабления, расположенные на участке длиной не более 20 см, считаются совмещенными в одном сечении. Для деревянных элементов стержневых конструкций площадь рабочего поперечного сечения нетто принимают по следующим условиям: при симметричном ослаблении 50 см2 ? Fит ? 0,5Fбр при несимметричном 50 см2 ?: Fнт ? 0,67 Fбр
19. Расчет центрально-сжатых деревянных элементов.

Элементы постоянной ширины рассчитыв по ф-лам: на прочность

на устойчивость

где Fрасч — расчетн площадь поперечн сечен, приним Fрасч = Fбр при отсутствии ослаблений и при ослаблениях, в опасном сечении не выходящих на кромки (рис. 5), если Fосл ? 0,25 Fбр; Fрасч = 4/3 Fнт, если Fосл> 0,25 Fбр, Fрасч = Fнт при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рис. 5); для элементов переменной по длине высоты поперечного сечения Fрасч = Fбр, для элементов из круглых лесоматериалов Fрасч = Fср (сечение в середине расчетной длины элемента); kжN — коэффициент, учитывающий переменность высоты поперечного сечения по длине элемента (табл.9);  — коэффициент продольного изгиба, определяемый по табл. 10 или по графикам (рис. 6) в зависимости от гибкости элемента.

Гибкость элемента  = l0/r, где l0 — расчетная длина элемента, определяемая в зависимости от способа закрепления его концов и приложения усилий (рис. 5)



Рис.5.Схемы сжатых элементов и закрепление их концов: a —с ослаблением без выхода на кромки; б — то же, с выходом на кромки; в, г — переменного по длине сечения; д — расчетные длины при различном закреплении концов.

r — радиус инерции поперечного сечения элемента:

где Iбр и Fбр — соответственно момент инерции и площадь сечения брутто.

Радиус инерции принимают: для элементов постоянного прямоугольного сечения по длине с размерами b x hrх = 0,289 h и rу = 0,289 b; для круглого с диаметром d-r= 0,25d; для трубчатого с внутренним диаметром D и наружным диаметром 

для элементов с переменной по длине высотой сечения h — r = 0,289 /hmах

При расчете элементов трубчатого сечения кроме общей устойчивости проверяют устойчивость стенки трубы по условию

где Nкр — критическое усилие; Е — модуль упругости материала;  — толщина стенки трубы;  — коэффициент Пуассона.

Коэффициент продольного изгиба элементов, работающих до условного предела пропорциональности (при  > min) и за пределом, вычисляют по табл. 10. Коэффициенты продольного изгиба для пластмасс за пределами пропорциональности с достаточной точностью еще не установлены. Однако, ввиду высокой удельной деформативности пластмасс, в практических расчетах гибкость элементов, как правило, выше min, приведенной в табл. 10. Предельные гибкости элементов приведены в табл. 11.

В составных деревянных элементах на податливых связях гибкость x относительно оси х, перпендикулярной к швам сплачива­ния (рис. 7), определяют как для цельного элемента. Приведенную гибкость пр относительно оси у, параллельной швам, определяют с учетом податливости соединений по формуле



где y — коэффициент приведения гибкости; у — гибкость всего элемента относительно оси у без учета податливости соединений при расчетной длине l0; 1 — гибкость отдельной ветви относительно оси 1—1, вычисленная по расчетной длине l1, равной расстоянию между связями (рис. 7); l1? 7а 1 — 0.

20. Расчет изгибаемых элементов

Элементы рассчитывают на прочность по нормальным напряже­ниям:

при простом изгибе

(11)

при косом изгибе (12)

по касательным напряжениям

(13)

где Мх и Му—составляющие расчетного изгибающего момента М соответственно для осей х и у; Wxрасч. Wyрасч — составляю­щие расчетного момента сопротивления сечения Wрасч относительно осей х и у, принимаемого Wрасч — Wнт при проверке ослаблен­ного сечения элемента, или Wрасч =Wбр при проверке на действие максимального изгибающего момента в неослабленном сечении (здесь Wнт — момент сопротивления ослабленного поперечного сечения, который вычисляется с учетом ослаблений, расположенных на участке длиной до 20 см и совмещенных в одном сечении); Q — рас­четная поперечная сила; Sбр — статический момент брутто сдвига­емой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения; bрасч — расчетная ширина сечения элемента; Rи, RСК(СР) — расчетные сопротивления изгибу и скалыванию (срезу) материала

При косом изгибе, который чаще всего встречается в прогонах, расположенных на наклонном скате крыши, сечение прямоуголь­ных элементов рекомендуется принимать таким, чтобы h/b = ctg? при расчете по прочности или h/b =  — по предельному прогибу. Во всех случаях следует принимать конструктивные меры по уменьшению скатной составляющей изгибающего момента Му, используя настилы, стропила и другие элементы крыши.

Изгибаемые элементы проверяют на жесткость по формуле

(14)

где fо— прогиб элемента постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига, определяемый по правилам строительной ме­ханики; k — коэффициент, учитывающий переменность высоты се­чения элемента; с— коэффициент, учитывающий влияние дефор­маций сдвига на прогиб элемента (для элементов постоянного сечения по длине k = 1, а для элементов переменного сечения k и с принимают по табл. 13); fпр — предельные прогибы

Для элементов из пластмасс коэффициент с вычисляют по фор­муле

с = ЕА/G, где А = 0,96 — для балки на двух опорах с равно­мерно распределенной нагрузкой; А = 1,2 — с сосредоточенным грузом в середине пролета.

При косом изгибе прогиб проверяют по формуле

где fХ и fу — соответственно прогибы от составляющих нормативной нагрузки.

Изгибаемые деревянные элементы прямоугольного поперечного сечения проверяют на устойчивость плоской формы деформирования по формуле

где М — максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке длиной l0; Wбр — максимальный момент сопротивления брутто на том же участке

(17)

где l0— расстояние между опорами элемента или между закрепленными точками по сжатой кромке, препятствующее смещению элемента из плоскости изгиба; kф— коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l0; kЖМ — коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения по длине элемента, не имеющего закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке или при числе подкрепленных точек растянутой кромки менее четырех (если m ? 4, то kЖМ-1).Коэффициенты kф и kжм в табл.

Если на участке l0 элемента растянутая кромка закреплена из плоскости изгиба, значения коэффициента м, определенные по (17), умножают на коэффициент kпм, равный

где ?р—центральный угол в радианах, определяющий участок элемента кругового очертания, например арки (для прямолинейных элементов ар=0); при числе закрепленных точек растянутой кромки на участке l0 m?4 величина m2/(m2+ 1) = 1.

Изгибаемые элементы постоянного по длине двутаврового или коробчатого, а из древесно-слоистого пластика и стеклопластика прямоугольного поперечного сечения рассчитывают на устойчивость плоской формы деформирования при l0 > 7bП по формуле:



где у— коэффициент продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба сжатого пояса элемента.

Составные элементы, работающие на изгиб, рассчитывают по формулам (11), (12), (13) и (14), в которых геометрические характеристики принимают равными: Wрасч = kwW и Iрасч = kжI, а коэф­фициенты kw и kж принимают по табл. 16.

При равномерной расстановке условных «срезов» связей nс в каждом шве по длине элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил определяют их количество по формуле
где Мб и Ма— изгибающие моменты в начальном и конечном сечениях рассматриваемого участка; Т — расчетная несущая способность связи в рассматриваемом шве.

22. Расчет сжато-изгибаемых и внецентренно-сжатых деревянных элементов

Эти элементы в плоскости изгиба рассчитывают по формуле

(21)

где МД— изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформирован схеме

(22)

(23)

М — изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы; kn= 1 — для шарнирно опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов: синусоидального, параболического, полигонального и близких к ним очертаний, а также для консольных элементов; kн = ?н+  (1 — ?н) — для шарнирно опертых элементов с эпюрами изгибающих моментов треугольного и прямоугольного очертания;  — принимают по табл; ан= 1,22 при треугольной эпюре и ан= = 0,81 при прямоугольной эпюре изгибающих моментов; Fбр— площадь поперечного сечения элемента, принимаемая по наибольшему значению высоты сечения h.

При несимметричном загружении шарнирно опертых элементов

где Мс, с и Мк, к — изгибающие моменты в расчетном сечении элемента и коэффициенты, определяемые по величинам гибкостей соответствующих симметричной и кососимметричной форм продольного изгиба.

При М/Wбр ? 0,1N*Fбр расчет в плоскости изгиба производят без учета изгибающего момента.

Проверяют прочность элементов по касательным напряжениям по формуле (24)
а прогиб по формуле (25)

Сжато-изгибаемые элементы прямоугольного поперечного сечения рассчитывают на устойчивость плоской формы деформирования по формуле

(26)

где y— коэффициент продольного изгиба для гибкости участка элемента расчетной длиной l0 в плоскости, перпендикулярной к плоскости деформирования, определяют по табл. 10 и умножают на коэффициент kЖМ, который из табл; Fбр и Wбр.— соответственно максимальное значе­ние площади и момента сопротивления поперечного сечения на рассматриваемом участке длины l0 элемента; n - 2 — для элементов без закрепления растянутой кромки из плоскости деформирования и n = 1—для элементов с закрепленной растянутой кромкой.

Если на участке l0 элемента растянутая кромка закреплена из плоскости деформирования, значение коэффициента м умножают на коэффициент kПМ, а коэффициент y - на коэффициент kПN, равный (27)



Если в формуле y> 1 и м> 1— проверку устойчивости плоской формы деформирования не производят; если же один из коэффициентов больше единицы, то проверка необходима.

Составные элементы, работающие на сжатие с изгибом и на внецентренное сжатие в плоскости изгиба, рассчитывают по формулам (21)—(25), в которых принимают Wраcч = kwWбр, а при вычислении коэффициента  гибкость принимают по формуле



Количество связей определяют по формуле



с введением в ее знаменатель коэффициента .

Устойчивость элементов в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, проверяют по формуле (7). Проверяют также устойчивость наиболее напряженной ветви (при l1> 7 а) по формуле



где 1 — коэффициент продольного изгиба рассматриваемой ветви, вычисленный по ее расчетной длине l1.

25 Соединения на цилиндрич. И пластинчатых нагелях. Нагели применяют для соединения деревянных и жестких пластмассовых элементов.Цилиндрические нагели из стали прим в видестержней, болтов, гвоздей и винтов. Из остальных материалов в виде стержней Нагели бывают:симметричные двух и многошовные, несимметричные двух и много.В соединениях на цилиндрич стержняхдля предотвращ раздвижки ставят не менее 3х стяжных болтов. Пластинчатые нагели прим только для сплачивания брусьев и брёвен в составных балках. Число нагелей в соединении: N-расч усилие;Т-наим.расч несущ способность нагеля в одном шве; п- кол-во швов. Расчет нагелей из пластмасс на срез: где R-расчетн сопротивл мат на срез. Расчетная несущая способность нагеля из жестких пластмасс: где Rсм-расч сопротивл материала соед элементов, принимаемое 0.75Rc кН/см2 Rн-расчетн сопротивл нагеля изгибу. , где Ка-коэф анизотропии; Кс – коэф поперечных размеров сечения. Расчетная несущая способность металлич нагеля:

Пластинчатые нагели



Цилиндрические нагели

26 Соединения на растянутых связях В деревянных конструкциях используют: стальные связи-болты, тяжи,хомуты, гвозди и винты(раб на выдергивание),вклеенные в древесину стержни. Кроме того применяют стяжные болты, скобы, подвески, хомуты.Рабочие растянутые связи крепят к деревянным элементам с помошью гек и контрогаек с обязательной постановкой шайб. Связи рассчитывают на растяжение по ослабленному нарезкой сечению где F - площадь поперечного сечения нетто; m-коэф условий работы Площадь шайб находят из условий работы древесины на смятие. Площадь шайбы расчит по формуле: , геде Rсм-расч сопротивл древесины смятию под шайбой. Диаметр стяжного болта принимают , толщина стягиваемого пакета не менее12мм, стальные накладки , размер квадратной шайбы при толщине

Стальные хомуты для подвески балок



27 Клеевые соединения Клеевые соединения применяют в основном при сплачивании деревянных и пластмассовых эл., а также для склеивания их между собой. В отдельных случаях их используют при наращивании и создании узлов, также для вклеивания в древесину стержней, шайб и т.д. После склеивания деревянных эл-тов их по-в должна быть острогана, а других мат-лов-очищена и обработана. Толщину досок для склеивания принимают не более 33мм(после острожки). При склеивании прямолин эл-тов до 42мм. Ширина досок должна соответствовать номинальной ширине клен эл-та с учётом припусков на обработку и сушку.При склеивании досок между собой и с фанерой под прямым углом ширина дсок-до 100мм, под другим углом – 150мм.Стыкование досок по длине осущ с помощью зубчатых соединений11-20(ГОСТ19414-79*), для склеивания фанеры 11-10 и 11-5, а также соединение «на ус».Клеевые соединения считаются равнопрочными с древесиной.

Соединения внахлестку, зубчатое, лобовое, на ус



Клеевые соединения






28 Деревянные конструкции цельного сечения. Деревянные настилы, обрешетка

Конструкции цельного сечения(из одной доски, одного бруса, одного бруска)напимер(настилы, прогоны,балки цільного сеч,стропила) Конструкция настила зависит от их назначения.В покрытиях с трёхслойной рубероидной кровлей, наклеенной на мастике, прим настил из двух слоёв досок. Настилы бывают:-сплошные и сквозные; однослойные и двухслойные. При двухслойных настилах верхний слой – защитный, а нижний рабочий и рассчитывается. В сквозном настиле зазоры небольшие, если расстояние большое – это обрешетка. Настилы бывают поперечные и наклонные. Продольный наклонный настил крепится к прогонам. Вып из тонких досок(16,19,22,25мм). Расстояние между прогонами большим быть не может 80-150см.



1-настил; 2-прогон;3-несущая конструкция. В некоторых случаях целесообразно выполнять настилы и обшивки из заранее заготовленных щитов заводского изготовл. Щит должен укладываться на 3 прогона. Настил расчит на 2 сочетания нагрузок: 1-нагр от всей кровли и снега; 2-собств вес настила и монтажная сосредоточ нагрузка 100кг с коэф надёжности 1,2.



от монтажной нагр







Обрешетку из брусков расп вдоль здания проверяют на косой изгиб. Настилы обрешетки и подшивки закрепляют к конструкции гвоздями.

29 Системы деревянных прогонов В покрытиях применяют прогны: разрезные, консольно-балочные, неразрезные.





Данная система простая но прим редко



Вып из брёвен или брусьев. Шарнир вып косыми прирубами. Если а=0,1465l 

 прогиб в 2.5 раза меньше

а=0,2113l ;

 Применяют при небольшех пролётах.





 ; Поперечная сила Q, по ней рассчитываются гвозди.; ;

Тгв-несущая способность гвоздя.


30 Крепление прогонов. Косой изгиб прогонов. Мероприятия по восприятию скатной составляющей. При расположении настилов вдоль ската их опирают непосредственно на прогоны. Расстояние между стропилами и прогонами принимают 1-1.5м. В двухскатнух крышах стропила соседних скатов соед в коньке гвоздями или болтами.В этом случае скатные составляющие нагрузки уравновешиваются и прогоны не будут испытывать косого изгиба. При уклонах кровли до300 скатную составляющую ввиду её незначительной величины не учитывают.В чердачных перекрытиях прогоны опирают на торцевые стены и стойки наслонной сист стропил, в бесчердачных на несущие конструкции. В подвесных покрытиях прогоны подвешивают к конструкциям. К стенам прогоны закрепляют стальными анкерами.


31 Деревянные стропила. Для опирания настилов и обрешетки крыши, укладываемых вдоль здания, предусматривают наклонные балки – стропила, выполняемые из досок или тонкомерных брёвен. При расположении настилов вдоль ската их опирают непосредственно на прогоны. Расстояние между стропилами и прогонами принимают 1-1.5м. В двухскатнух крышах стропила соседних скатов соед в коньке гвоздями или болтами.В этом случае скатные составляющие нагрузки уравновешиваются и прогоны не будут испытывать косого изгиба. Стропила рассчитывают как свободно лежащиенаклонные балки на двух опорах(прогонах). Постоянную от покрытия, снеговую и ветровую берут из ДБН В.1.2-2-2006. Ветровую нагр учитывают только при углах наклона кровли >300. Вертикальную распред нагрузку собирают с грузовой площади и разбивают на нормальную и скатную. При уклонах кровли до300 скатную составляющую ввиду её незначительной величины не учитывают и стропильные ноги рассчитывают только на поперечный изгиб. При больших уклонах кровли строп ноги рассчитывают на сжатие с изгибом.

1-покрытие кровли 2-обрешетка 3 – стропила 4-утеплитель 5-подшивка 6-пароизоляция 7-прогон
32 Панельные конструкции. Асбоцементные панели. Плиты и панели являются ограждающими конструкциями заводского изготовления. Основным типом являются трехслойные ребристые плиты и панели с полками из фанеры, асбест листов, древесных плит.Плиты с асбестоцем плоскими полками по конструкции не отличаются от фанерных. Полки толщиной не менее 8мм крепятся к рёбрам оцинкованными шурупами размером5х60мм с шагом20-60диаметров шурупа. Асбест плиты стыкуются впритык на синтетическом клею с односторонними накладками шириной не менее 16 толщин листа. При кровле из волнистых асбестоцем листов обыкновенного или унифицированного профилей верхнюю полку не делают, а внутренние полости плит защищают от увлажнения полиэтиленовой плёнкой.

35. Дощат. клееные балки











36. Дер.фанерн. балки с плоской стенкой








  1. Фанерная стенка

  2. Дощатые пояса

Ребра жесткости.

38. Дощатоклееные арки.








39. Узлы дощатоклееных арок.










33. Фанерные плиты.










34. Составные балки (на пласт нагелях,

на вклеенных стержнях).








Общий вид брусчатой балки из 3-х брусьев



1-брусья

2-монтажные болты

3-опорная подушка



37. Деревянные арки. Кружальные арки. Треугольные арки.
К плоским распорным несущим конструкциям относятся арки и рамы. Наиболее рациональными являются арки и рамы, распор которых воспринимается фундаментами или контрфорсами. Их рекомендуется принимать в покрытиях зданий, где требуется использовать внутренний объем.

Арки проектируют, обычно, трехшарнирными. При этом отсутствуют монтажные стыки, облегчаются фундаменты и уменьшается трудоемкость изготовления и транспортирования монтажных блоков. При возможности изготовления и транспортирования допускается использование арок пролетом до 30 м.

Арки бывают сплошные, состоящие из криволинейных и прямолинейных блоков различного очертания:

-треугольного

-кругового

-стрельчатого

-многоугольного

Наиболее распространены клееные многослойные арки.

Треугольная арка с затяжкой:





40. Деревянные рамы. Статические схемы.
К плоским распорным несущим конструкциям относятся арки и рамы. Наиболее рациональными являются арки и рамы, распор которых воспринимается фундаментами или контрфорсами. Их рекомендуется принимать в покрытиях зданий, где требуется использовать внутренний объем.

Арки и рамы проектируют, обычно, трехшарнирными. При этом отсутствуют монтажные стыки, облегчаются фундаменты и уменьшается трудоемкость изготовления и транспортирования монтажных блоков.

Трехшарнирные рамы, которые изготавливают из 2-х полурам, стыкуемых в карнизных узлах, применяют в освовном из прямолинейных элементов. Реже используют гнутоклееные рамы с планым переходом от стойки к ригелю. Такие рамы более трудоемки, к ним сложно крепить стеновое ограждение.


1-дощатая рама

2-фанерная рама

3, 4 – решетчатые рамы

  1   2   3


1 Достоинства недостатки древесины как конструкционного материала. Область применения
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации