Расчет элементов конструкций

10.30 Расчет элементов деревянных конструкций мостов по прочности и устойчивости следует выполнять по формулам таблицы 10.8.

Таблица 10.8

Работа элемента	Формула для расчета
На прочность по нормальным напряжениям
Растяжение вдоль волокон		(10.10)
Сжатие вдоль волокон		(10.11)
Изгиб в одной из главных плоскостей		(10.12)
Косой изгиб		(10.13)
Растяжение с изгибом в одной из главных плоскостей		(10.14)
Сжатие с изгибом в одной из главных плоскостей		(10.15)
Сжатие (смятие) поперек волокон		(10.16)
На прочность по касательным напряжениям
Изгиб		(10.17)
На устойчивость
Центральное сжатие		(10.18)
Обозначения, принятые в таблице 10.8: Nd, Мd, Qd - расчетные значения соответственно осевого усилия, изгибающего момента, поперечной силы; Rdt, Rds - расчетное сопротивление (индекс соответствует виду напряженного состояния); Ant, Abr - площади поперечного сечения соответственно нетто и брутто; Sbr - статический момент брутто части сечения относительно нейтральной оси; Wnt - момент сопротивления ослабленного сечения, принимаемый для составных стержней с учетом коэффициента условий работы согласно 10.33; Ix, Iy - моменты инерции сечения нетто соответственно относительно осей х и у; Ibr - момент инерции сечения брутто; x, у - расстояния от главных осей х и у до наиболее удаленных точек сечения; b - ширина сечения; φ - коэффициент понижения несущей способности при проверке устойчивости центрально-сжатых элементов согласно 10.29; Аq - площадь смятия: Аd - расчетная площадь поперечного сечения при проверке по устойчивости, принимаемая равной: Abr - при ослаблении сечения на 25 % и менее; 4/3 Ant - то же, свыше 25 %; ξ - коэффициент, учитывающий влияние дополнительного момента от нормальной силы Nd при деформации элемента и определяемый по формуле где λ - расчетная гибкость элемента в плоскости изгиба. Примечания 1 При несимметричных ослаблениях, выходящих на кромку, центрально-сжатые элементы необходимо рассчитывать как внецентренно сжатые. 2 Расчет по устойчивости внецентренно сжатого элемента в плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба, а также в плоскости изгиба при напряжениях Мd/Wbr, не превышающих 10 % напряжений Nd/Abr, допускается выполнять по формуле (10.11) без учета изгибающего момента. 3 При расчете сжатых элементов с клеештыревыми стыками ослабление сечения отверстиями под штыри не учитывается, если сечение полностью сжато. 4 При проверке, прочности сечения растянутых элементов в зоне клеештыревого стыка следует учитывать концентрацию напряжения в сечении, умножая площадь сечения Аnt на коэффициент условий работы, равный 0,9.

10.31 В составных внецентренно сжатых элементах на прокладках расчет по устойчивости наиболее напряженной ветви при ее расчетной длине, превышающей в семь раз толщину ветви, следует производить исходя из условия

(10.19)

где φ - коэффициент понижения несущей способности для отдельной ветви;

А_br, W_br - площадь и момент сопротивления брутто поперечного сечения ветви;

ξ - коэффициент, определяемый согласно 10.30.

10.32 Расчет элементов из бревен следует производить с учетом сбега в размере 1,0 см на 1 м длины бревна.

Площадь сечения A_nt определяется при условном совмещении в рассматриваемом сечении всех ослаблений, расположенных на участке длиной 20 см. При этом относительное ослабление площади сечения брутто не должно превышать 0,4 - при несимметричном и 0,5 - при симметричном ослаблении.

Ослабления, создаваемые в сжатых элементах нагелями, допускается учитывать без совмещения близлежащих ослаблений. Ослабления сжатых элементов, создаваемые гвоздями, поставленными без предварительного просверливания гнезд, допускается не учитывать.

В качестве площади А_nt следует принимать также рабочую площадь, определяемую в предположении ступенчатого разрыва (с учетом площадок скалывания между соседними ослаблениями), если он дает более неблагоприятные результаты.

10.33 Расчет по прочности изгибаемых составных балок на призматических продольных шпонках (колодках) следует производить с учетом коэффициента сплошности, равного для балок:

0,85 - двухъярусных;

0,80 - трехъярусных.

Прогибы для указанных составных балок, найденные без учета податливости соединений, должны быть увеличены на 30 %.

10.34 Расчет многослойных элементов клееных конструкций по прочности и устойчивости допускается производить без учета податливости швов. Влияние податливости швов на прогибы клееных балок допускается учитывать увеличением прогибов на 20 %.

10.35 При отсутствии местного прогиба и наличии накладок и прокладок в стыках поясов сквозных ферм, выполненных с пригонкой торцов, допускается через торцы передавать полное расчетное усилие, если стык расположен в узле фермы, и половину расчетного усилия, если стыки расположены вне узла фермы.

10.36 Дощатую ферму допускается рассчитывать как сплошную балку, в которой изгибающие моменты воспринимаются поясами, а поперечные силы - раскосами решетки или стенки с распределением поровну на все пересекаемые раскосы.

К площади сечения пояса нетто следует вводить коэффициенты, равные: 1,0 - для доски, ближайшей к стенке, 0,8 - для следующей и 0,6 - для третьей. Прогибы дощатых ферм с параллельными поясами, рассчитанные без учета податливости соединений, следует увеличивать на 30 %.

Опорные стойки ферм рассчитываются на передачу полного опорного давления от примыкающих элементов решетки.

10.37 При расчете ряжей следует принимать, что они опираются на 2/3 своей площади. Коэффициент трения по грунту необходимо принимать согласно требованиям 11.14.

10.38 Расчет устойчивости положения опор против опрокидывания должен производиться: относительно сроста наружной коренной сваи - при опорах без боковых укосин или наклонных свай; относительно нижней точки опоры боковой укосины или наклонной сваи (в уровне нижних горизонтальных поперечных связей) - при опорах с боковыми укосинами и наклонными сваями.

Расчет соединений

10.39 Расчет на смятие и скалывание соединений элементов, работающих на осевые силы, следует производить без учета работы стальных скреплений по формулам:

на смятие

(10.20)

на скалывание

(10.21)

где A_q, А_а - площади смятия и скалывания;

m_q - коэффициент условий работы древесины на смятие поперек волокон, равный:

для соединения лежней и насадок в сопряжении со стойками или сваями при эксплуатации элементов конструкции выше горизонта воды - 1,2;

при соприкасающихся с грунтом или находящихся в грунте - 0,85;

постоянно увлажняемых и находящихся в воде - 0,75;

m_a - коэффициент условий работы на скалывание, равный:

в лобовых врубках:

1,0 - при врубках с одним зубом;

0,8 и 1,15 - при врубках с двумя зубьями, соответственно по первому от торца и второму зубу;

в элементах, соединяемых на продольных шпонках, - 0,7.

Силы трения в соединениях при расчетах на смятие и скалывание не учитываются, если они не вызывают дополнительных напряжений.

Расчетную несущую способность площадок местного смятия древесины поперек волокон (за исключением лобовых врубок, гнезд и нагелей) допускается повышать за счет усиления их металлическими скреплениями (гвоздями, дюбелями, шурупами, глухарями), работающими совместно со смятием древесины.

Размещение на площади местного смятия металлических скреплений, работающих на вдавливание, следует производить в соответствии с требованиями таблицы 10.10.

Расчет соединений с площадками местного смятия поперек волокон, усиленными скреплениями, следует производить по формуле

(10.22)

где ns - число скреплений на площадке местного смятия;

N_dds - расчетная несущая способность вдавливанию одного скрепления (гвоздя, дюбеля, шурупа, глухаря), кН, внедренного в древесину поперек волокон, определяемая по формуле

(10.23)

где R_dds - расчетное сопротивление вдавливанию на единицу поверхности расчетного контакта скрепления с древесиной, принимаемое равным:

для гвоздей и дюбелей, независимо от влажности древесины - 0,3 МПа;

для винтового гвоздя [13] при воздушно-сухой древесине - 0,6 МПа;

для шурупов, глухарей - R_dsm по таблице 10.1 для соответствующей влажности древесины;

d_s - диаметр стержня скрепления, м (см);

l_s - расчетная длина контакта скрепления с древесиной, м (см);

R_dqp - расчетное сопротивление местному смятию поперек волокон, которое допускается определять по таблице 10.1;

D_s - диаметр шляпки скрепления, м (см).

Правая часть формулы (10.22) не должна превышать значение 2m_qR_dqp.

10.40 Расчет лобовых врубок с двумя зубьями на скалывание следует выполнять: по плоскости скалывания первого от торца зуба - на усилие, приходящееся на его площадь смятия; по плоскости скалывания второго от торца зуба - на полную силу.

10.41 Расчетная длина скалывания l_d в элементах, соединяемых наклонными колодками, должна приниматься равной

ld = а + 0,5la.

(10.24)

Распор одной колодки S для определения усилий в стяжных болтах следует вычислять по формуле

(10.25)

В формулах (10.24) и (10.25):

Q - расчетная сдвигающая сила на одну колодку без учета податливости соединения;

а - расстояние между колодками в свету;

z - плечо сил скалывания колодки;

l_а - длина колодки.

10.42 Связи в прикреплениях поясов двутавровых дощато-гвоздевых балок к сплошной перекрестной стенке следует рассчитывать на сдвигающее усилие, возникающее между поясом и стенкой. При этом несущую способность гвоздей в прикреплении следует принимать с коэффициентом условий работы, равным 0,8 при расчетной толщине стенки, равной суммарной толщине ее досок.

Расчетную длину защемления в древесине конца гвоздя допускается определять по формуле

(10.26)

где d - диаметр гвоздя;

R_y - расчетное сопротивление стали гвоздя растяжению и изгибу по пределу текучести, МПа, принимаемое по разделу 8 настоящего СП;

R_dqs - расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон, МПа.

При определении расчетной длины защемления конца гвоздя не следует учитывать заостренную часть длиной 1,5d. Кроме того, из его длины следует вычитать по 2 мм на каждый шов между соединяемыми элементами. При свободном выходе гвоздя из пакета его длину следует уменьшать на 1,5d.

10.43 Клеештыревые соединения, расположенные в сжатых элементах и в сжатой зоне изгибаемых элементов, допускается рассчитывать в предположении, что 70 % усилия передается через торцы стыкуемых элементов, а оставшаяся часть усилия воспринимается штырями.

Клеештыревые соединения, расположенные в растянутой зоне изгибаемых элементов и в растянутых элементах, следует рассчитывать в предположении, что усилия, приходящиеся на отдельные участки площади сечения соединяемых элементов, полностью воспринимаются штырями; работа клеевого шва между торцами стыкуемых элементов на растяжение не учитывается.

На воздействие поперечных сил зону клеештыревого стыка изгибаемых элементов следует рассчитывать как целое сечение.

Конструирование

Основные требования

10.44 Соединения следует применять простые, с минимальным числом врубок и устраивать так, чтобы в них не застаивалась вода.

В составных элементах для проветривания следует предусматривать зазоры не менее 4 см между брусьями и не менее 2 см между бревнами. В конструкциях, не допускающих устройства зазоров, должны быть приняты меры против непосредственного увлажнения атмосферными осадками. Устройство закрытых стыков (накладки со всех сторон) в надводной части деревянных конструкций не допускается. В клееных пролетных строениях следует предусматривать меры, препятствующие попаданию на них солнечных лучей.

10.45 Соединение пиломатериалов по длине осуществляется с помощью зубчатых соединений по ГОСТ 16483.10.

10.46 После антисептирования элементов не допускается какая-либо их обработка, кроме сверления отверстий для установки скрепляющих изделий.

Просверленные отверстия в антисептированной древесине перед установкой скрепляющих изделий необходимо обильно смазать каменноугольным маслом в соответствии с ГОСТ 2770.

10.47 Для обеспечения поперечной жесткости пролетного строения с клееными и дощато-гвоздевыми главными балками необходимо устанавливать в опорных сечениях и в пролете через 4-6 м поперечные связи, а при дощато-гвоздевых балках - и продольные связи в плоскости верхних поясов балок.

10.48 Главные балки пролетных строений длиной 15 м и более следует, как правило, устанавливать на резиновые опорные части. Взамен опорных частей под балками допускается укладывать мауэрлатные брусья из антисептированной древесины с устройством прокладок из рубероида.

10.49 Деревянная или железобетонная плита проезжей части должна быть связана с главными балками креплениями, обеспечивающими передачу балкам горизонтальных усилий.

10.50 При конструировании проезжей части клееных пролетных строений автодорожных и городских мостов необходимо предусматривать продольные и поперечные уклоны, обеспечивающие быстрый сток воды с проезжей части.

При длине моста до 50 м и его одностороннем уклоне не менее 1 %, а также при длине моста 100 м и уклонах от середины в каждую сторону не менее 1 % водоотвод допускается обеспечивать за счет продольного стока воды.

10.51 Проезжая часть клееных пролетных строений должна защищать нижележащие конструкции от попадания осадков и прямого солнечного освещения. Плиту проезжей части следует устраивать непрерывной, а на верхние пояса балок под железобетонную плиту укладывать водонепроницаемые прокладки.

10.52 Для улучшения условий проветривания зазор между торцами главных балок в автодорожных и городских мостах следует назначать не менее 10 см, высоту опорных частей - не менее 5 см. Между главными балками и плитой проезжей части должны устраиваться проемы высотой 5-6 см.

10.53 В качестве покрытия на клееных мостах с дощатой плитой следует назначать тройную поверхностную обработку или предусматривать укладку слоя асфальтобетона.

10.54 В пролетных строениях с ездой поверху жесткую и скрепленную с фермами проезжую часть следует использовать в качестве верхних связей.

10.55 В изгибаемых элементах в сечениях с наибольшими изгибающими моментами необходимо избегать ослабления подрезками крайних растянутых волокон. В опорных сечениях элементов при условии обеспечения прочности древесины на отрыв поперек волокон допускается подрезка не более чем на 1/3 высоты элемента.