Законодательная база Российской Федерации

"ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА. СНиП II-25-80." (утв. Постановлением Госстроя СССР от 18.12.80 N 198)

4.1. Расчет центрально-растянутых элементов следует производить по формуле

, (4)

где N -расчетная продольная сила;

Rp - расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон;

Fнт - площадь поперечного сечения элемента нетто.

При определении Fнт ослабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.

4.2. Расчет центрально-сжатых элементов постоянного цельного сечения следует производить по формулам:

а) на прочность

; (5)

б) на устойчивость

, (6)

где Rс-расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

- коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно п. 4.3;

Fнт - площадь нетто поперечного сечения элемента;

Fрас - расчетная площадь поперечного сечения элемента, принимаемая равной:

при отсутствии ослаблений или ослаблениях в опасных сечениях, не выходящих на кромки (рис. 1, а), если площадь ослаблений не превышает 25% Ебр, Ерасч = Fбр, где Fбр - площадь сечения брутто; при ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослабления превышает 25% Fбр, Fрас = 4/3 Fнт; при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рис. 1, б), Fрас = Fнт.

4.3. Коэффициент продольного изгиба следует определять по формулам (7) и (8);

при гибкости элемента =< 70

; (7)

при гибкости элемента > 70

, (8)

где коэффициент а = 0,8 для древесины и а = 1 для фанеры;

коэффициент А = 3000 для древесины и А = 2500 для фанеры.

4.4. Гибкость элементов цельного сечения определяют по формуле

, (9)

где lо-расчетная длина элемента;

r -радиус инерции сечения элемента с максимальными размерами брутто соответственно относительно осей Х и У.

4.5. Расчетную длину элемента lо следует определять умножением его свободной длины l на коэффициент 0

lо = l x 0 (10)

согласно пп. 4.21 и 6.25.

4.6. Составные элементы на податливых соединениях, опертые всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5) и (6), при этом Fнт и Fрас определять как суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных элементов следует определять с учетом податливости соединений по формуле

, (11)

где y -гибкость всего элемента относительно оси У(рис. 2), вычисленная по расчетной длине элемента lо без учета податливости;

1 - гибкость отдельной ветви относительно оси I-I (см. рис. 2), вычисленная по расчетной длине ветви l1; при l1 меньше семи толщин (h1) ветви принимаются 1 = 0;

у - коэффициент приведения гибкости, определяемый по формуле

, (12)

где b и h - ширина и высота поперечного сечения элемента, см:

nш - расчетное количество швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов (на рис. 2, а - 4 шва, на рис. 2, б - 5 швов);

lо - расчетная длина элемента, м;

nс - расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента (при нескольких швах с различным количеством срезов следует принимать среднее для всех швов количество срезов);

kс - коэффициент податливости соединений, который следует определять по формулам табл. 12.

Таблица 12

Примечание. Диаметры гвоздей и нагелей d, толщину элементов а, ширину bпл и толщину пластинчатых нагелей следует принимать в см.

При определении kс диаметр гвоздей следует принимать не более 0,1 толщины соединяемых элементов. Если размер защемленных концов гвоздей менее 4d, то срезы в примыкающих к ним швах в расчете не учитывают. Значение kс соединений на стальных цилиндрических нагелях следует определять по толщине а более тонкого из соединяемых элементов.

При определении kс диаметр дубовых цилиндрических нагелей следует принимать не более 0,25 толщины более тонкого из соединяемых элементов.

Связи в швах следует расставлять равномерно по длине элемента. В шарнирно-опертых прямолинейных элементах допускается в средних четвертях длины ставить связи в половинном количестве, вводя в расчет по формуле (12) величину nс, принятую для крайних четвертей длины элемента.

Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (11), следует принимать не более гибкости отдельных ветвей, определяемой по формуле

, (13)

где - сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно собственных осей, параллельных оси У (см. рис. 2);

Fбр - площадь сечения брутто элемента;

lо - расчетная длина элемента.

Гибкость составного элемента относительно оси, проходящей через центры тяжести сечений всех ветвей (ось Х на рис. 2), следует определять как для цельного элемента, т. е. без учета податливости связей, если ветви нагружены равномерно. В случае неравномерно нагруженных ветвей следует руководствоваться п. 4.7.

Если ветви составного элемента имеют различное сечение, то расчетную гибкость 1 ветви в формуле (11) следует принимать равной:

, (14)

определение l1 приведено на рис. 2.

4.7. Составные элементы на податливых соединениях, часть ветвей которых не оперта по концам, допускается рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5), (6) при соблюдении следующих условий:

а) площади поперечного сечения элемента Fнт и Fрас следует определять по сечению опертых ветвей;

б) гибкость элемента относительно оси У (см. рис. 2) определяется по формуле (11); при этом момент инерции принимается с учетом всех ветвей, а площадь - только опертых;

в) при определении гибкости относительно оси Х (см. рис. 2) момент инерции следует определять по формуле

, (15)

где Iо и Iно - моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.

4.8. Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов переменного по высоте сечения следует выполнять по формуле

, (16)

где Fмакс - площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами;

- коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по табл. 1 прил. 4 (для элементов постоянного сечения = 1);

- коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 4.3 для гибкости, соответствующей сечению с максимальными размерами.

4.9. Расчет изгибаемых элементов, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования (см. пп. 4.14 и 4.15), на прочность по нормальным напряжениям следует производить по формуле

, (17)

где М - расчетный изгибающий момент;

Rи - расчетное сопротивление изгибу;

Wрас - расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента. Для цельных элементов Wрас = Wнт; для изгибаемых составных элементов на податливых соединениях расчетный момент сопротивления следует принимать равным моменту сопротивления нетто Wнт, умноженному на коэффициент kw; значения kw для элементов, составленных из одинаковых слоев, приведены в табл. 13. При определении Wнт ослабления сечений, расположенные на участке элемента длиной до 200 мм, принимают совмещенными в одном сечении.

Таблица 13

Примечание. Для промежуточных значений величины пролета и числа слоев коэффициенты определяются интерполяцией.

4.10. Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле

, (18)

где Q -расчетная поперечная сила;

Sбр - статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

Iбр - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

bрас - расчетная ширина сечения элемента;

Rск - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.

4.11. Количество срезов связей nс, равномерно расставленных в каждом шве составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию

, (19)

где Т - расчетная несущая способность связи в данном шве;

МА, МВ - изгибающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка.

Примечание. При наличии в шве связей разной несущей способности, но одинаковых по характеру работы (например, нагелей и гвоздей), несущие способности их следует суммировать.

4.12. Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить по формуле

, (20)

где Мх и Му - составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения Х и У;

Wx и Wу-моменты сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных осей сечения Х и У.

4.13. Клееные криволинейные элементы, изгибаемые моментом М, уменьшающим их кривизну, следует проверять на радиальные растягивающие напряжения по формуле

, (21)

где -нормальное напряжение в крайнем волокне растянутой зоны;

- нормальное напряжение в промежуточном волокне сечения, для которого определяются радиальные растягивающие напряжения;

hi -расстояние между крайним и рассматриваемым волокнами;

ri - радиус кривизны линии, проходящей через центр тяжести части эпюры нормальных растягивающих напряжений, заключенной между крайним и рассматриваемым волокнами;

Rр.90 - расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон, принимаемое по п. 7 табл. 3.

4.14. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения следует производить по формуле

, (22)

где М - максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке lр;

Wбр - максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке lp.

Коэффициент М для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно-закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях, следует определять по формуле

, (23)

где lp - расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба - расстояние между этими точками;

b -ширина поперечного сечения;

h -максимальная высота поперечного сечения на участке lp;

kф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp, определяемый по табл. 2 прил. 4 настоящих норм.

При расчете изгибаемых элементов с линейно меняющейся по длине высотой и постоянной шириной поперечного сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке, или при m < 4 коэффициент М по формуле (23) следует умножать на дополнительный коэффициент kжМ. Значения kжМ приведены в табл. 2 прил. 4. При m >= 4 kжМ = 1.

При подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой кромки элемента на участке lp коэффициент М определенный по формуле (23), следует умножать на коэффициент kпМ:

, (24)

где p - центральный угол в радианах, определяющий участок lp элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов p = 0);

m - число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки на участке lp (при m >= 4 величину следует принимать равной 1).

4.15. Проверку устойчивости плоской формы деформирования изгибаемых элементов постоянного двутаврового или коробчатого поперечного сечений следует производить в тех случаях, когда

lp >= 7b, (25)

где b -ширина сжатого пояса поперечного сечения.

Расчет следует производить по формуле

, (26)

где - коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба сжатого пояса элемента, определяемый по п. 4.3;

Rс - расчетное сопротивление сжатию;

Wбр - момент сопротивления брутто поперечного сечения; в случае фанерных стенок - приведенный момент сопротивления в плоскости изгиба элемента.

4.16. Расчет внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементов следует производить по формуле

, (27)

где Wрас - расчетный момент сопротивления поперечного сечения (см. п. 4.9);

Fрас - площадь расчетного сечения нетто.

4.17. Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле

, (28)

где Мд - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме.

Примечания: 1. Для шарнирно-опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов синусоидального, параболического, полигонального и близких к ним очертаний, а также для консольных элементов Мд следует определять по формуле

, (29)

где - коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле

, (30)

М - изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы;

- коэффициент, определяемый по формуле (8) п. 4.3.

2. В случаях когда в шарнирно-опертых элементах эпюры изгибающих моментов имеют треугольное или прямоугольное очертание, коэффициент - по формуле (30) следует умножать на поправочный коэффициент kн:

, (31)

где н - коэффициент, который следует принимать равным 1,22 при эпюрах изгибающих моментов треугольного очертания (от сосредоточенной силы) и 0,81 при эпюрах прямоугольного очертания (от постоянного изгибающего момента).

3. При несимметричном загружении шарнирно-опертых элементов величину изгибающего момента Мм следует определять по формуле

, (32)

где Мси Мк - изгибающие моменты в расчетном сечении элемента от симметричной и кососимметричной составляющих нагрузки;

с и к - коэффициенты, определяемые по формуле (30) при величинах гибкостей, соответствующих симметричной и кососимметричной формам продольного изгиба.

4. Для элементов переменного по высоте сечения площадь Fбрв формуле (30) следует принимать для максимального по высоте сечения, а коэффициент следует умножать на коэффициент , принимаемый по табл. 1 прил. 4.

5. При отношении напряжений от изгиба к напряжениям от сжатия менее 0,1 сжато-изгибаемые элементы следует проверять также на устойчивость по формуле (6) без учета изгибающего момента.

4.18. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле

, (33)

где Fбр - площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке lp;

Wбр - см. п. 4.14;

n = 2 - для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования и n = 1 для элементов, имеющих такие закрепления;

- коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле (8) для гибкости участка элемента расчетной длиной lp из плоскости деформирования;

м -коэффициент, определяемый по формуле (23).

При наличии в элементе на участке lp закреплений из плоскости деформирования со стороны растянутой от момента М кромки коэффициент jм следует умножать на коэффициент kпМ, определяемый по формуле (24), а коэффициент - на коэффициент kпN по формуле

, (34)

где p, lp, h и m - см. п. 4.14.

При расчете элементов переменного по высоте сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке, или при m < 4 коэффициенты и М, определяемые по формулам (8) и (23), следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты и kжМ, приведенные в табл. 1 и 2 прил. 4.

При m >= 4 = kжМ = 1.

4.19. В составных сжато-изгибаемых элементах следует проверять устойчивость наиболее напряженной ветви, если расчетная длина ее превышает семь толщин ветви, по формуле

, (35)

где 1 -коэффициент продольного изгиба для отдельной ветви, вычисленный по ее расчетной длине l1 (см. п. 4.6);

Fбр, Wбр-площадь и момент сопротивления брутто поперечного сечения элемента.

Устойчивость сжато-изгибаемого составного элемента из плоскости изгиба следует проверять по формуле (6) без учета изгибающего момента.

4.20. Количество срезов связей nс, равномерно расставленных в каждом шве сжато-изгибаемого составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил при приложении сжимающей силы по всему сечению, должно удовлетворять условию

, (36)

где Sбр - статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения относительно нейтральной оси;

Iбр - момент инерции брутто поперечного сечения элемента;

Т - расчетная несущая способность одной связи в данном шве;

Мд - изгибающий момент, определяемый по п. 4.17.

4.21. Для определения расчетной длины прямолинейных элементов, загруженных продольными силами по концам, коэффициент 0 следует принимать равным:

при шарнирно-закрепленных концах, а также при шарнирном закреплении в промежуточных точках элемента - 1;

при одном шарнирно-закрепленном и другом защемленном конце -0,8;

при одном защемленном и другом свободном нагруженном конце -2,2;

при обоих защемленных концах - 0,65.

В случае распределенной равномерно по длине элемента продольной нагрузки коэффициент 0 следует принимать равным:

при обоих шарнирно-закрепленных концах - 0,73;

при одном защемленном и другом свободном конце - 1,2.

Расчетную длину пересекающихся элементов, соединенных между собой в месте пересечения, следует принимать равной:

при проверке устойчивости в плоскости конструкций -расстоянию от центра узла до точки пересечения элементов;

при проверке устойчивости из плоскости конструкции:

а) в случае пересечения двух сжатых элементов - полной длине элемента;

б) в случае пересечения сжатого элемента с неработающим -величине l1, умноженной на коэффициент 0:

, (37)

где l1, 1, F1 - полная длина, гибкость и площадь поперечного сечения сжатого элемента;

l2, 2, F2 - длина, гибкость и площадь поперечного сечения неработающего элемента.

Величину 0 следует принимать не менее 0,5;

в) в случае пересечения сжатого элемента с растянутым равной по величине силой - наибольшей длине сжатого элемента, измеряемой от центра узла до точки пересечения элементов.

Если пересекающиеся элементы имеют составное сечение, то в формулу (37) следует подставлять соответствующие значения гибкости, определяемые по формуле (11).

4.22. Гибкость элементов и их отдельных ветвей в деревянных конструкциях не должна превышать значений, указанных в табл. 14.

Таблица 14

Наименование элементов конструкций	Предельная гибкость макс
1. Сжатые пояса, опорные раскосы и опорные стойки ферм, колонны	120
2. Прочие сжатые элементы ферм и других сквозных конструкций	150
3. Сжатые элементы связей	200
4. Растянутые пояса ферм в вертикальной плоскости	150
5. Прочие растянутые элементы ферм и других сквозных конструкций	200
Для опор воздушных линий электропередачи
6. Основные элементы (стойки, приставки, опорные раскосы)	150
7. Прочие элементы	175
8. Связи	200

Примечание. Для сжатых элементов переменного сечения величины предельной гибкости макс умножаются на , где коэффициент принимается по табл. 1 прил. 4.

4.23. Расчет клееных элементов из фанеры с древесиной следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения.

4.24. Прочность растянутой фанерной обшивки плит (рис. 3) и панелей следует проверять по формуле

, (38)

где М -расчетный изгибающий момент;

Rф.р - расчетное сопротивление фанеры растяжению;

mф - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: mф = 0,6 для фанеры обычной и mф= 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков mф = 1;

Wпр - момент сопротивления поперечного сечения, приведенного к фанере, который следует определять в соответствии с указаниями п. 4.25.

4.25. Приведенный момент сопротивления поперечного сечения клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять по формуле

, (39)

где yо - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани обшивки;

Iпр - момент инерции сечения, приведенного к фанере:

, (40)

где Iф-момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок;

Iд - момент инерции поперечного сечения деревянных ребер каркаса;

Ед/Еф - отношение модулей упругости древесины и фанеры.

При определении приведенных моментов инерции и приведенных моментов сопротивления расчетную ширину фанерных обшивок следует принимать равной bрас = 0,9b при l >= 6a и bрас = 0,15 image092 b, при l < 6а (b - полная ширина сечения плиты, l - пролет плиты, а - расстояние между продольными ребрами по осям).

4.26. Устойчивость сжатой обшивки плит и панелей следует проверять по формуле

, (41)

где при >= 50;

при > 50

(а -расстояние между ребрами в свету; - толщина фанеры).

Верхнюю обшивку плит дополнительно следует проверять на местный изгиб от сосредоточенного груза Р= 1 кН (100 кгс) (с коэффициентом перегрузки n = 1,2) как заделанную в местах приклеивания к ребрам пластинку.

4.27. Проверку на скалывание ребер каркаса плит и панелей или обшивки по шву в месте примыкания ее к ребрам следует производить по формуле

, (42)

где Q -расчетная поперечная сила;

Sпр - статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;

Rсп - расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон или фанеры вдоль волокон наружных слоев;

bрас - расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.

4.28. Расчет на прочность поясов изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений с фанерными стенками (рис. 4) следует производить по формуле (17), принимая Wрас = Wпр, при этом напряжения в растянутом поясе не должны превышать Rр, а в сжатом - Rс ( - коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба).

4.29. При проверке стенки на срез по нейтральной оси в формуле (42) значение Rск принимается равным Rф.ср, а расчетная ширина bрас

, (43)

где -суммарная толщина стенок.

При проверке скалывания по швам между поясами и стенкой в формуле (42) Rск= Rф.ск, а расчетную ширину сечения следует принимать равной

bрас = nhп, (44)

где hп - высота поясов;

n - число вертикальных швов.

4.30. Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений в изгибаемых элементах двутаврового и коробчатого сечений следует проверять по формуле

, (45)

где Rф.р.a - расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом a определяемое по графику рис. 17 прил. 5;

- нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов;

- касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки поясов;

- угол, определяемый из зависимости

. (46)

Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений при условии

, (47)

где hст - высота стенки между внутренними гранями полок;

- толщина стенки.

Расчет следует производить по формуле

, (48)

где kи и kt - коэффициенты, определяемые по графикам рис. 18, 19 прил. 5;

hрас - расчетная высота стенки, которую следует принимать равной hст при расстоянии между ребрами а >= hст и равной а при a < hст.

При поперечном по отношению к оси элемента расположении наружных волокон фанерной стенки проверку устойчивости следует производить по формуле (48) на действие только касательных напряжений в тех случаях, когда

. (49)