КОНСТРУКЦИИ
|в. Ф. ИВАН0В1ЗАСЛУЖЕННЫЙ ДЕЯТЕЛЬ НАУКИ
И ТЕХНИКИ РСФСР ДОКТОР ТЕХН. НАУК ПРОФ.КОНСТРУКЦИИ
ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАССДо пущено
Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебника для студентов
по специальности
пПромышленное и гражданское
строительство*
высших учебных заведенийИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Ленинград — 1 966 — Москва
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙБогатейшие лесные ресурсы различных стран Азии, Европы и Аме¬
рики, легкость обработки и транспортировки лесоматериалов с древ¬
нейших времен обусловливали технико-экономическую целесообразность
широкого применения древесины в строительстве как основного конструк¬
ционного материала.В доисторическую эпоху палеолита первобытный человек, пользуясь
неотшлифованными каменными орудиями, начал применять дерево для
строительства жилых, оборонительных и гидротехнических сооружений.
Появление орудий производства, изготовленных из меди, бронзы и железаг
позволило повысить технический уровень обработки дерева и деревянного
строительства в целом.Возведение примитивного жилища у первобытного человека сводилось
к установке частокола, т. е. зарытых в землю стволов деревьев, сплетенных
камышом, с укладкой лежней для пола и для балок крыши, располагае¬
мых вплотную друг к другу и покрытых сверху слоем земли и дерна. К тому
же периоду относятся и свайные постройки, возводившиеся на водоемах
с целью обеспечения безопасности жителей.В глубокой древности появились и примитивные консольные мосты,
образованные из двух бревенчатых клеток, засыпанных землей и камнем,
продольные бревна которых постепенно выносились в сторону середины
реки. Промежуток между концами консолей заполнялся простейшей балоч¬
ной конструкцией.При первобытном общинном строе в результате распространения желез¬
ных орудий производства появился сруб, представляющий в противопо¬
ложность стене из вертикально поставленных бревен другую конструк¬
тивную форму из горизонтально расположенных бревен, соединенных по
концам на врубках.Очень большое развитие деревянные сооружения получили в древнем
Риме благодаря появлению более совершенного плотничного и столярного
инструмента, при помощи которого выполнялись различные виды врубок
и осуществлялись весьма рациональные конструкции. Примером может
служить мост через р. Тибр в Риме (630 лет до н. э.), подводные части кото¬
рого сохранились до наших дней. Барельеф на колонне Траяна в Риме
дает представление о конструкции многопролетного арочного моста, пост¬
роенного через Дунай в 103 г. на 20 каменных промежуточных опорах
с пролетными строениями, состоящими из трех концентрических деревян¬
ных арок пролетом 36 м.После распада Римской империи дальнейший почти полуторатысяче¬
летний период развития общества ввиду непрерывных войн и переселения
народов не оставил материальных памятников, которые дали бы возмож¬
ность судить о состоянии деревянного строительства того времени.Применяющиеся до сих пор деревянные стропильные конструкции по¬
крытий в виде двускатных ферм с затяжкой были известны еще римлянам.ВВЕДЕНИЕ
4ВведениеРис. 1. Схемы деревянных конструкций ригельно-подкосной
системы, арочных и балочных ферм архитектора Палладио
Краткий исторический обзор развития деревянных конструкций5
6ВведениеСоздание совершенно новых конструктивных форм деревянного строи¬
тельства началось только в XVI в.; этому способствовали величайшие
успехи в развитии механики, математики и других наук. Творцом новых
деревянных ферм в тот период являлся известный итальянский архитек¬
тор Палладио (1508—1580 гг.), предложивший и осуществивший ряд новых
комбинированных сквозных систем деревянных конструкций, которые были
выполнены, в частности, с использованием ригельно-подкосной системы,
применяемой и до сих пор (рис. 1).Используя большие запасы леса в стране, древнерусское зодчество на
протяжении семи веков (X—XVII) создало целый ряд выдающихся по
своей художественной ценности образцов гражданских и крепостных соору¬
жений. К их числу относятся, например, крепостные бревенчатые стены
высотой 7—8 м и башни высотой до 18ж в Якутии (1683 г.), проезжая башня
Никол о-Карельского монастыря счастью ограды близ Архангельска (1691 г.),
деревянная крепостная стена в Москве общим протяжением около 15 км
с многочисленными башнями, выстроенная из предварительно заготовлен¬
ных элементов в продолжение одного летнего сезона, крепостные сооруже¬
ния в Смоленске, ветряные мельницы с большими динамическими нагруз¬
ками и ряд других сооружений.Ярким примером применения многообразных конструктивных форм и
комбинаций бревенчатых срубов-клетей, созданных русским народным
зодчеством; служит дворец в селе Коломенском (1667—1681 гг.), разобран¬
ный в 60-х годах XVIII в.Особо следует отметить строительство значительного количества храмов
на Севере нашей страны, которые, являясь непревзойденными памятниками
архитектуры, поражали своей красотой и конструктивными формами.
Высота ярусных башен храмов при помощи нарубки на бревенчатую клеть
доводилась до 70 м. Благодаря наличию в такой конструкции уступов соз¬
давались великолепные образцы деревянных многоглавых храмов. К ним
относится храм на р. Мезень недалеко от Архангельска (рис. 2) высотой
40 м (1685 г.) и Преображенская церковь в погосте Кижи в Заонежском
районе Карельской АССР (1714 г.), которая имеет еще более сложную
конструкцию.Интересным примером русского инженерного искусства являются дере¬
вянные шлюзы Ладожского канала (1731 г.) и ряд гидротехнических соору¬
жений Вышневолоцкой системы, перестроенной в 1772 г. М. И. Сердю¬
ковым.Выдающийся русский изобретатель и конструктор И. П. Кулибин в ре¬
зультате двадцатилетнего труда предложил проект деревянного арочного
моста пролетом 298 м через р. Неву (рис. 3). Очертание арки моста и уси¬
лия в отдельных частях конструкции он определил путем оригинальных
экспериментальных работ, которые им названы «веревочными опытами».Для проверки &того проекта в 1776 г. была построена в Петербурге
модель в 1/10 натуральной величины, испытания которой проводились спе¬
циальной комиссией Петербургской Академии наук в присутствии знаме¬
нитого механика и математика Леонарда Эйлера. Испытания дали поло¬
жительные результаты и подтвердили возможность постройки такого гран¬
диозного моста. В 1793 г. модель была перевезена и установлена на тер¬
ритории Таврического сада в Петербурге.В дореволюционной России многие несущие деревянные конструкции
покрытий гражданских зданий и мосты строились преимущественно из бре¬
вен и брусьев в виде балочных, ригельно-подкосных, шпренгельных и
арочных систем.Примером такой конструкции служит покрытие б. Михайловского ма¬
нежа в Петербурге (ныне Зимний стадион), построенного по проекту архи-
Краткий исторический обзор развития деревянных конструкций	7тектора В. Бренна (1798—1801 гг.). Это покрытие (рис. 4), представляющее
собой сложную подвесную систему с перекрестными раскосами пролетом
38,6 м, выполнено по проекту архитектора Е. Т. Соколова. В 1955 г. этаРис. 2. Деревянный храм на р. Мезень, выстроенный из бревен лиственныхпород (1618 г.)Рис. 3. Деревянный мост арочной системы через р. Неву (в Петербурге)
по проекту И. П. Кулибинауникальная конструкция, прослужившая 154 года, в целях увеличения
высоты помещения при сохранении из архитектурных соображений преж¬
ней высоты стен, была разобрана и заменена стальной конструкцией.
8ВведениеДеревянная конструкция покрытия с еще большим пролетом приме¬
нена в здании Московского манежа (ныне выставочный зал), построенном
в 1817 г. по проекту А. А. Бетанкура. Деревянное покрытие пролетом
в свету 45,72 ж, сохранившееся до сих пор, представляет собой сочетание
нескольких вписанных друг в друга шпренгельных систем (рис. 5).Рис. 4. Конструкция деревянных ферм покрытия б. Михайловского ма¬
нежа в ПетербургеВыдающимся образцом пространственной конструкции, выполненной из
брусьев большого сечения (до 45 X 45 см)у является существующий и
в настоящее время шпиль здания Адмиралтейства в Ленинграде высотой
72 м, построенный в 30-х годах XVIII в. по проекту архитектора И. К. Ко¬
робова (рис. 6).Рис. 5. Конструкция деревянных ферм покрытия Московского манежа (1817 г.)Подобной конструкции шпиль высотой 118 ж на колокольне Петро¬
павловского собора, построенный плотниками Еремеевым, Волковым и
Петровым с восемью товарищами, в 1772 г. после пожара от удара молнии
был заменен другой деревянной конструкцией. Новый шпиль, выполнен¬
ный по чертежам плотничных и строительных дел мастера Бауера, суще¬
ствовал 85 лет, после чего был переделан на стальной.
Краткий исторический обзор развития деревянных конструкций9Примером строительства мостов того времени служит арочный мост
с пятью пролетами 24,1 м каждый |рис. 7) в г. Нарве.Дальнейшее развитие деревянного строительства связано с именем
выдающегося русского инженера и ученого Д. И. Журавского (1821—
1891 гг.), разработавшего теорию
расчета сквозных деревянных мос¬
товых ферм со стальными тяжами
типа Гау и существенно улучшив¬
шего их конструкцию. Эту теорию
Журавский применил в практике
строительства ряда деревянных
мостов на железнодорожной ма¬
гистрали Петербург — Москва
(1842—1851 гг.). Много сделано
им и в области разработки конст¬
рукции и расчета составных балок
со шпонками. Свои теоретические
исследования Журавский прове¬
рял на оригинальных моделях.Характер распределения усилий
между тяжами ферм Гау он изу¬
чал, например, выполняя тяжи в
виде одинаково натянутых струн
и оценивая их работу под нагруз¬
кой по высоте издаваемого ими
звука.Для строительства девятипро¬
летного Мстинского моста с про¬
летами 60,8 м Журавский приме¬
нил неразрезные деревянные фер¬
мы; мост являлся выдающимся со¬
оружением как по величине
пролетов, так и по высоте обши¬
тых деревянных опор, аналогичных
по конструкции фермам пролет¬
ных строений (рис. 8). Д. И. Жу¬
равским была также разработана
оригинальная конструкция дере¬
вянных подмостей пролетом 50,8л<,
примененных им при восстановле¬
нии трех сгоревших в 1869 г. ферм
этого моста (рис. 9).Огромное влияние на разви¬
тие пространственных деревянных
конструкций оказал виднейший
представитель русской науки и
техники инженер В. Г. Шухов
(1853—1939 гг.). Им было спроекти¬
ровано и использовано в различных
формах несколько видов простран¬
ственных сетчатых конструкций.Для покрытия одного из павильонов Нижегородской промышленной
выставки в 1896 г. был применен свод с затяжкой (рис. 10), образованный
из двух-четырех слоев накрест уложенных тонких досок, сбитых между
собой гвоздями, усиленный системой металлических наклонных тяжей;Рис. 6. Деревянная конструкция шпиля
Адмиралтейской башни (XVIII в.)
10ВведениеРис. 7. Общий вид деревянного арочного моста с пятью гпролетами по 24,1 мв г. Нарве (1829 г.)Рис. 8. Деревянный мост через р. Мету на б. Николаевской (ныне Октябрь¬
ской) железной дорогеРис. 9. Подмости Д. И. Журавского, примененные при восстановлении
сгоревших деревянных пролетных строений Мстинского моста (1869 г.)
Краткий исторический обзор развития деревянных конструкций11остальные виды предложенных им пространственных конструкций были
выполнены в металле. Позднее идея создания совмещенных конструкций
была использована для образования двойного гнутого свода (известного
под названием свода Шухова-Брода), а затем и для создания широко рас¬
пространенных кружально-сетчатых сводов системы С. В. Песельника и
Цолингера. Сетчатая система сводов Шухова послужила основой и для
создания сферических и многогранных купольных конструкций.Рис. 10. Деревянный тонкостенный дощатый свод системы В. Г. Шу¬
хова (1896 г.)Блестящим развитием той же идеи сетчатых систем являлись предло¬
женные Шуховым, спроектированные им и использованные в строительстве
широко известные в настоящее время металлические гиперболические
башни различного назначения. Этот новый тип пространственной конст¬
рукции, несмотря на криволинейное очертание поверхности, мог изгото¬
вляться по самой простой технологии из прямолинейных элементов. Прак¬
тически свое развитие эта
конструкция получила при
строительстве башен гради¬
рен, водонапорных башен и
вышек различного назначе¬
ния, в том числе и деревян¬
ных (рис. 11).Принцип применения со-
ставности сечения в сетчатых
конструкциях в дальнейшем
явился одним из основных
положений при проектирова¬
нии современных деревянных
конструкций (принцип дроб¬
ности).Другая не менее важная
идея, использованная Шухо¬
вым в том же сетчатом своде,
заключалась в совмещеннос¬
ти элементов несущих и ог¬
раждающих конструкций, что
давало значительную эконо¬
мию в затрате материала на
несущую конструкцию. В со¬
временном проектировании деревянных конструкций эта идея носит на¬
звание принципа совмещенности конструкций.Русский инженер В. В. Защук накануне первой мировой войны (1912—
1913 гг.) спроектировал и организовал постройку четырех самых больших
для того времени деревянных эллингов пролетом 40 м и длиной 123 м (рис. 12).
В дальнейшем (1914—1915 гг.) было построено еще четыре таких эллинга.Грандиозный масштаб строительства в нашей стране после победы
Великой Октябрьской революции потребовал разработки ряда новых
типов узловых сопряжений и целых деревянных конструкций, глубокогоk 6,00]	омРис. 11. Градирня системы В. Г. Шухова
12Введениеизучения физико-механических свойств древесины, создания новых, более
прогрессивных методов расчета, технических указаний и норм для проек¬
тирования строительных конструкций.Очень распространенным средством соединения в узлах в тот период,
преимущественно в Ленинграде, являлась гладкая кольцевая шпонка,
широко применявшаяся в Германии и Америке. Несколько позже с раз¬
витием ряда дощатых конструкций получили применение и другие сред¬
ства соединения, главным образом гвозди.В 1923 г. получили широкое распространение дощато-гвоздевые кон¬
струкции — двутавровые балки с двойной перекрестной стенкой, сегмент¬
ные фермы и рамы. Примером применения таких конструкций служитстроительство ряда па¬
вильонов на сельскохо¬
зяйственной выставке в
Москве.Развитие этих конст¬
рукций привело к стро¬
ительству трехшарнир¬
ных арок из сегментных
или серповидных гвоз¬
девых ферм пролетом
60 м и более.В тридцатых годах
появилась первая ме-
талло-деревянная балоч¬
ная сегментная ферма
В. М. Скворцова, при¬
менявшаяся в строи¬
тельстве покрытий га¬
ражей и других зданий.В 1932 г. получили
широкое распростране¬
ние брусчатые состав¬
ные балки на пластинча¬
тых нагелях, предложен¬
ные В. С. Деревягиным,
Рис. 12. Деревянный эллинг системы В. В. Защу ка которые применяются ив настоящее время.За период 1930—1935 гг. появилась первая пространственная деревян¬
ная гвоздевая конструкция — цилиндрический свод системы Шухова-
Брода; следует отметить, что наличие в этом своде замкнутых пространств
и неблагоприятного вследствие этого тепло-влажностного режима, а также
ползучесть гвоздевых соединений делают эту конструкцию очень деформа-
тивной и недолговечной.Дощато-гвоздевые своды являются конструкциями построечного изго¬
товления и, таким образом, не отвечают задачам индустриализации строи¬
тельства.Все это заставило отказаться в настоящее время от применения в прак¬
тике строительства сводов системы Шухова-Брода.В тот же период появились впервые в СССР и в дальнейшем за рубежом
гвоздевые конструкции сводов-оболочек. Конструкция их была создана
группой советских ученых и инженеров.Несмотря на большой интерес, который вызвали эти конструкции,
в дальнейшем они не получили большого распространения. При пролетах
50—100 м влияние собственного веса оказывалось настолько значительным,
Краткий исторический обзор развития синтетических полимерных материалов 13что ввиду ползучести гвоздевых соединений применение таких конструк¬
ций из-за больших прогибов не являлось целесообразным.Большой размах строительства требовал перехода к индустриальным
методам изготовления деревянных конструкций. Стали широко применять
индустриальные конструкции — составные балки В. С. Деревягина, сетчатые
своды С. В. Песельника, металло-деревянные брусчатые фермы, каркас¬
ные и щитовые деревянные конструкции нового типа. Начали применять
клееные и клеефанерные конструкции — балки двутаврового и рельсовид¬
ного профиля, сборные металло-деревянные фермы с прямолинейными иРис. 13. Общий вид покрытия на клееных аркахкриволинейными клееными поясами и арки, изготовляемые в заводских
условиях из крупных транспортабельных блоков (рис. 13).Одновременно с этим еще дальше шло развитие промышленности дере¬
вянного домостроения, которая теперь должна послужить базой для орга¬
низации производства современных индустриальных сборных деревянных
конструкций.Применение и развитие деревянных конструкций в настоящее время
требует учета местных условий. В тех районах, где древесина имеется в изо¬
билии, обычные деревянные конструкции могут и сейчас найти место в
строительстве с изготовлением их по возможности индустриальным спо¬
собом. Для безлесных районов деревянные конструкции могут приме¬
няться преимущественно сборными из транспортабельных блоков, изго¬
товленных в других (ближайших) лесных районах, главным образом
в виде клееных и клеефанерных конструкций.КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАССВ XIX в. в связи с широким развитием химической промышленности
существенную роль наряду с природными сырьевыми материалами начи¬
нают играть продукты, получаемые синтетическим путем.
14ВведениеЗа последние три десятилетия наряду с огромным развитием метал¬
лургической промышленности наблюдался еще более стремительный рост
производства синтетических материалов, в особенности органических,
представляющих собой соединения с углеродом.Процесс получения более сложных веществ из менее сложных — орга¬
нический синтез — дает возможность осуществлять сложнейшие химиче¬
ские превращения, научное истолкование которых было дано русскими и
зарубежными учеными лишь только в конце первой половины XIX в.В 1842 г. профессор Казанского университета А. М. Бутлеров (1828—
1886 гг.) открыл закон химического строения органического вещества,
являющийся основой всей органической химии. Впервые в истории химии
он наблюдал реакцию полимеризации изобутилена, изомеризацию 1 спир¬
тов и углеводов, окончательно покончив с метафизическими воззрениями,
долгое время господствовавшими в науке. Структурная теория А. М. Бут¬
лерова позволила создать огромное количество новых синтетических ве¬
ществ, применяемых в самых разнообразных областях промышленности
и по своим свойствам значительно превосходящих природные материалы.
Благодаря этой теории создалась новая область науки — химия высоко¬
молекулярных полимерных соединений, в состав которых входят молекулы-
гиганты. Число атомов в них исчисляется от нескольких десятков до сотен
тысяч, тогда как в обычных низкомолекулярных соединениях — от единиц
до нескольких сотен.В конце XIX в. было организовано производство искусственных воло¬
кон, затем было освоено производство искусственных пластмасс.Сырьевой базой получения полимеров служат уголь, нефть, древесина,
природные и попутные газы при переработке нефти, а также отходы сель¬
ского хозяйства. Много сделано Д. И. Менделеевым (1834—1907 гг.) для
разрешения проблемы химической переработки нефти, которой он прида¬
вал большое значение, учитывая возможность получения в будущем син¬
тетических материалов.С. В. Лебедев (1874—1934 гг.) с 1908 г. посвятил свою жизнь проблеме
получения синтетического каучука. Им были проведены исследования,
обеспечившие возможность создания в нашей стране промышлен¬
ности синтетического каучука. Необходимые условия для этого поя¬
вились только после Великой Октябрьской социалистической революции.В настоящее время нельзя найти область промышленности, где в той
или иной мере не применялись бы высокомолекулярные, в том числе и поли¬
мерные, соединения.За последнее десятилетие одновременно с бурным развитием синтети¬
ческих полимерных материалов усиленно велись экспериментально-тео¬
ретические исследования возможности наиболее эффективного использо¬
вания полимеров в строительных конструкциях в комбинациях с общеиз¬
вестными строительными материалами и конструкционных пластмасс,
в первую очередь стеклопластиков, древесно-слоистых пластиков, древесно¬
волокнистых и древесно-стружечных плит, а также облагороженной дре¬
весины.Контрольные цифры развития нашего народного хозяйства за 1959—
1965 гг. предусматривали ускоренное развитие химической промышлен¬
ности и особенно производства полимерных материалов, пластмасс и
синтетических смол. Декабрьский пленум ЦК КПСС 1963 г. принял важ¬
нейшие решения по развитию химической промышленности.1 Изменение свойств без изменения состава и молекулярного веса только за счет
изменения строения молекулы.
Краткий исторический обзор развития синтетических полимерных материалов 15В 1965 г. по сравнению с 1958 г. производство пластмасс и синтетиче¬
ских смол возросло в несколько раз. Увеличение производства этих новых
материалов открывает перед строителями большие возможности исполь¬
зования пластмасс в различных областях промышленного и гражданского
строительства, и в частности для несущих конструкций, главным образом
в комбинации с обычными материалами.
Раздел первый
ДЕРЕВО КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛГ Л А В А 1СЫРЬЕВАЯ БАЗА ДРЕВЕСИНЫ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ
ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ§ 1. СЫРЬЕВАЯ БАЗА ДРЕВЕСИНЫНа протяжении всей истории развития человечества древесина играла
важнейшую роль как строительный материал и топливо, а также для пере¬
работки в разнообразные продукты потребления.Общая площадь лесов в СССР составляет 740 млн. га, т. е. более 33%
территории страны или 24% всей площади лесов мира, без учета районов,
еще недоступных для эксплуатации.К основным особенностям лесного хозяйства относятся: медленный
рост леса (например, для достаточной спелости древесины хвойных пород
требуется в зависимости от условий произрастания от 60 до 120 лет); малая
концентрация древесины на единицу площади, равная в среднем 120 м3/га\
незначительный прирост, который в среднем определяется в 2 м3/га в год,
географическая неравномерность распределения леса.Размещение лесных насаждений в СССР крайне неравномерно. Это
объясняется прежде всего природными условиями, а также интенсивностью
рубки лесов в центральных, южных и западных районах. В результате
бурного роста промышленности за последние несколько десятков лет в Ев¬
ропейской части СССР в районах значительного потребления древесины
было организовано большое число лесозаготовительных предприятий,
сильно истощающих лесные ресурсы.В настоящее время создаются лесозаготовительные предприятия нового
типа, которые включают в себя одновременно заготовку и переработку дре¬
весины. Переработка древесины из отходов лесопильно-деревообделочного
производства на товарную стружку, использование щепы и опилок в на¬
стоящее время заметно возрастают. Имеется ряд новых строительных ма¬
териалов: древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, фибролит,
древесные пластики и изделия из них. В результате этого значительно
сократилось потребление деловой древесины и снизился средний рост объема
лесозаготовок.Распределение площади лесонасаждений по породам древесины пока¬
зано в табл. 1.1.Учитывая увеличение дефицитности в СССР и за рубежом деловой дре¬
весины, за последние годы заметно наблюдается процесс замены ее другими
эффективными и долговечными материалами, главным образом бетоном и
железобетоном, а также полимерными материалами — пластмассами. Поэ-
§ 2. Древесина как строительный материал и ее применение в строительстве 17Таблица 1.1Распределение площади лесов по породамХвойные породыКоличество
В %Лиственные породыСосна
Ель .
Кедр.
ПихтаЛиственница40,2 Береза
16,1 Саксаул
10,6 Осина .13,52,92,11,70,81,0Прочие4,7 Дуб, бук, ясень . .
3,4 Ольха, тополь, липа
3,0 Прочие	Итого78,0Итого22,01 П. В. Васильев и др. Экономика лесного хозяйства СССР. Гослесбумиздат,
1959.тому вопрос использования деловой древесины в настоящее время требует
особого внимания. Древесину следует применять при соблюдении всех тре¬
бований СНиП II-B. 4-62 для строительства эффективных, экономически
оправданных и индустриальных несущих конструкций.§ 2. ДРЕВЕСИНА КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕВ СТРОИТЕЛЬСТВЕПреобладающее значение в строительстве деревянных конструкций и
сооружений в СССР имеют хвойные породы: в первую очередь сосна и ель,
а затем пихта и кедр, занимающие у нас 78% всей площади лесов.Древесина хвойных пород применяется преимущественно для элемен¬
тов несущих конструкций.Древесина дуба и других ценных твердых лиственных пород рекомен¬
дуется главным образом для изготовления мелких ответственных деталей
несущих конструкций (нагелей, шпонок, подушек и т. п.).Мягкие и малоценные твердые лиственные породы древесины допу¬
скаются взамен хвойных преимущественно в конструкциях временных зда¬
ний и сооружений, опалубки, лесов, подмостей и т. п. Применение боль¬
шинства лиственных пород для изготовления элементов несущих кон¬
струкций, как правило, не допускается. В тех случаях, когда элементы
конструкций обеспечены от загнивания в условиях эксплуатации, приме¬
нение их возможно.Лесоматериалы, применяемые в строительстве, делятся на круглые и
пиленые (рис. 1.1). Круглые лесоматериалы (бревна) без механической
обработки в зависимости от их назначения заготовляются как из хвойных,
так и из лиственных пород.Сортамент и характеристика круглых лесоматериалов даны в СНиПI-B. 13-62 и в ГОСТ 9463—60 (круглые лесоматериалы хвойных пород).
В соответствии с ГОСТ 9463—60 и 9462—60, введенном в действие с £ ян¬
варя 1962 г., круглые лесоматериалы хвойных и лиственных пород делятся
по качеству на четыре сорта и бессортные — мелкие, которые по качеству
должны соответствовать третьему и четвертому сортам.Пиломатериалы изготовляются из древесины хвойных (по ГОСТ 8486—57)
и лиственных пород (по ГОСТ 6564—53). Основная длина пиломатериалов
хвойных пород 6,5, а лиственных 4,5 м.
18Глава 1. Сырьевая база древесины и ее значение в народном хозяйствеПиломатериалы подразделяются:по размерам поперечного сечения — на доски шириной более двойной
толщины, на бруски шириной не более двойной толщины и на брусья тол¬
щиной и шириной более 100 мм\по толщине — на тонкие до 35 мм и толстые 40 мм и более;
по характеру обработки — на обрезные, у которых все четыре стороны
пропилены по всей длине, и полуобрезные, у которых кромки не пропи¬
лены.По качеству древесины и обработки доски и бруски изготовляются
шести сортов.Древесина применяется в строительстве не только в виде бревен, бру¬
сьев и досок, но и в виде полуфабриката — одного из видов облагорожен¬
ной древесины — фанеры.Рис. 1.1. Лесоматериалыа — общая характеристика: 1 — бревно; 2 — пластина; 3 — четвертина; 4 — горбыли; 5 — необрез¬
ные доски; 6 — обрезные доски; 7 — полуобрезные доски; 8 — лежень; 9 — четырехкантный брус;
б —- стандартные размеры бревен и пластин: 10 — бревно; 11 — пластина; 12 — изменение диаметра
бревна и пластины по длине (dx = d0 + х, где dx и d0 в см, ах — в м); в — наименование материа¬
лов по размерам сечения: 13 — лежень; 14 — полуобрезной брус; 15 — брус; 16 — брусок; 17 — тон¬
кая доска; 18 — толстая доскаФанера представляет собой полноценный конструкционный листовой
строительный материал, состоящий, как пр'авило, из нечетного числа (до
семи и более) слоев древесного шпона, и может изготовляться из разных
пород. Очень хорошая фанера получается из березы. В разных видах фа¬
неры волокна в соседних слоях шпона располагаются не одинаково — под
углом 90° (наиболее распространенный тип), под углом 45° и звездооб¬
разно, т. е. под углом в 60 или 30°. Наружные слои шпона называются
«рубашками» и имеют одинаковое направление волокон древесины. За
счет изменения направления волокон в соседних шпонах в фанерных листах
сохраняются почти одни и те же физико-механические свойства вдоль и
поперек волокон рубашки, а при звездообразном расположении шпонов —
и во всех направлениях. Следовательно, строительная фанера представляет
собой лесоматериал со значительно меньшей анизотропией, чем естест¬
венная древесина, в ней практически полностью исключается неблагоприят¬
ное влияние пороков древесины. Это дает возможность значительно уве¬
личивать расчетные сопротивления. Возможность получения листов
фанеры больших размеров при малой толщине и сравнительно неболь¬
шом весе позволяет ее широко использовать в индустриальном строи¬
тельстве.
§ 2. Древесина как строительный материал и ее применение в строительстве 19В строительстве согласно СНиП I-B. 13-62 применяется фанера клееная,
бакелизированная и декоративно-отделочная.Фанера клееная (по ГОСТ 3916—55) в зависимости от водостойкости
и вида клеев подразделяется на фанеру повышенной водостойкости на
клеях типа фенолформальдегидных марок ФСФ, средней водостойкости
на карбамидных или на альбумино-казеиновых клеях марки ФК и ФБА
сорта не ниже ВВ и ограниченной водостойкости на белковых клеях марки
ФБ.Клееная фанера всех видов выпускается в листах размерами 1830, 1525,
1220 и 725 мм\ толщина листов фанеры 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 9 и 12 мм\
наименьшая толщина березовой и ольховой фанеры 1,5 мм, а из других
пород 3 мм.Бакелизированная фанера изготовляется из березового шпона, кото¬
рый в соответствии со стандартом должен быть для рубашек сорта В, а для
серединки — сорта ВВ; такая фанера является полноценным строительным
материалом.Существенное отличие этой фанеры от клееной заключается в том, что,
кроме склеивания листов шпона синтетическими клеями, здесь произво¬
дится и пропитка их рубашек водостойкими синтетическими смолами.В зависимости от примененного вида смол бакелизированная фанера
подразделяется на марки БФС, БФВ-1 и БФВ-2.В настоящее время бакелизированная фанера изготовляется в листах
длиной от 1550 до 7700 мм и шириной от 1200 до 2000 мм. Толщина листов
5, 7, 10, 12, 14, 16 мм.Для несущих плоских и пространственных конструкций — балок, арок,
рам, сводов, куполов, оболочек, а также для опалубки допускается при¬
менение клееной фанеры повышенной водостойкости и бакелизированной.
Для открытых сооружений при применении клееной фанеры повышенной
водостойкости требуется защита ее от увлажнения покраской, в помеще¬
ниях с влажностью не свыше 70% она применяется без окраски. Примене¬
ние бакелизированной фанеры в указанных случаях допускается без каких-
либо мероприятий по защите ее от влияния влаги.Фанера ограниченной водостойкости применяется только для строитель¬
ства перегородок, внутренних обшивок и в других подобного рода второ¬
степенных частях зданий.Кроме указанных видов фанеры, имеются и специальные сорта, из
которых следует отметить армированную (арктелит). В такой фанере между
слоями шпонов древесины вклеиваются проволочные сетки, благодаря
которым прочность ее значительно повышается.По качеству строительная фанера делится на 7 сортов, из которых
для строительстйа применяются сорта В, ВВ и С.В настоящее время применение строительной фанеры значительно воз¬
росло и главным образом для ограждающих конструкций (щитов, стен,
крыш, включая и кровлю), а также опалубок при производстве железобе¬
тонных конструкций. В последние годы в зарубежном строительстве строи¬
тельная фанера начинает широко применяться и в несущих конструкциях
различного вида покрытий.При наличии мероприятий по защите открытых конструкций от атмо¬
сферных воздействий и для конструкций, находящихся в помещениях
с влажностью свыше 70%, применяется строительная фанера марки ФСФ.
В остальных случаях для изготовления строительных деталей применяется
фанера марок ФБА. Во всех случаях по качеству шпонов фанера для кон¬
струкций должна быть не ниже сорта ВВ.
wl лава 2. Строение древесины, ее физико-механические свойстваГЛАВ А 2СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ, ЕЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА§ 3. СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ЕЕ СВОЙСТВАМакроструктура. Для полного представления о строении дре¬
весины достаточно иметь три разреза ствола (рис. 2.1): поперечный и про¬
дольные — радиальный (вдоль сердцевины ствола) и тангентальный (по
хорде ствола).На поперечном разрезе ствола в средней его части различают сердце-
вину (сердцевинную трубку) диаметром 2—5 мм и основную часть ствола.	(ядро), которая окружена слоем более слабой древесины“N	(заболонью) и корой (рис. 2.2).Древесина большинства пород имеет светлую окраску,1	у некоторых из них, кроме светлой, прилегающей к коречасти (заболони), имеется темно-
окрашенная центральная часть
(ядро).Центральная часть древеси¬
ны содержит в растущем или в
свежесрубленном дереве значи¬
тельно меньше воды, чем ос¬
тальные части. Заболонная часть
древесины быстро сохнет, легко
увлажняется и больше подвер¬
гается загниванию.На том же поперечном раз¬
резе ствола в древесине наблю¬
даются концентрические годо¬
вые слои, окружающие серд¬
цевину. Годовой слой во мно¬
гих породах, в особенности
хвойных, состоит из светлого,
более мягкого весеннего слоя
древесины, обращенного в сто¬
рону сердцевины, и более тем¬
ного, плотного и твердого слоя
летней древесины, обращенного к
коре. На радиальном разрезе годовые слои просматриваются в виде продоль¬
ных параллельных полос, а на тангентальном — в форме извилистых линий.Кроме годовых слоев, на том же поперечном разрезе наблюдаются
светлые, блестящие полосы — лучи; часть их направлена непосредственно
от сердцевины к коре — первичные лучи, а часть начинается на некотором
расстоянии от сердцевины и доходит также до коры — вторичные лучи.
Все сердцевинные лучи на радиальном разрезе видны в виде поперечных
блестящих полос или пятен. На тангентальном разрезе те же лучи имеют
веретенообразную форму. Сердцевинные лучи по своей прочности слабее
древесины, чем и объясняется образование по ним усушечных трещин
(рис. 2.3).Микроструктура. Микроскопическое строение древесины для
всех пород характеризуется большим числом разнообразной формы клеток,
окруженных оболочками, отделяющими их от смежных клеток.В состав оболочки входит целлюлоза — органическое вещество, состоя¬
щее из углерода С, кислорода О, водорода Н и очень небольшого количе¬
ства азота N.Рис. 2.1. Триосновных раз- рис. 2.2. Поперечный раз-
реза ствола де-	рез ствола дерева1 — седцевина; 2 — ядро; в —
1 —осевой; 2— ра- годичные слои заболони; 4 —
диальный;5 — тан- камбиальное кольцо; б — луб;
гентальный (тан- 6 — кора; 7 — годичные слои
генциальный) ядра; 8 — сердцевинные лучи
§ 3. Строение древесины и ее свойства21С ростом клеток оболочка пропитывается лигнином, который состоит
из тех же органических веществ с несколько большим количеством угле-Рис. 2.3. Усушечные трещины и коробление древесиныа — расположение трещин в квадратных брусьях; б — сердцевинные трещины; в — изменение
формы материалов, выпиленных из бревнарода. Процесс пропитки оболочек носит название одревеснения, при этом
оболочка приобретает большую прочность, твердость и жесткость.5 М 3212Рис. 2.4. Схема строения оболочки клеткиа — поперечный разрез; б — разрез оболочки двух смежных клеток по I—I: 1 —
межклеточное вещество; 2 — первичные оболочки; 3, 4, 5 — вторичные оболочки; в —
вид оболочки сбоку с показанием расположения фибрил в разных слояхОболочка (рис. 2.4) вполне сформировавшейся клетки при большой ее
толщине имеет в своем составе три слоя: первичный (тонкий, наружный),
за ним следует вторичный (мощный), внутреннюю часть которого (5)
называют часто третичным слоем.
22Глава 2. Строение древесины, ее физико-механические свойстваПервичные слои двух смежных клеток склеены между собой особым
слизистым бесцветным межклеточным веществом, образуя срединную пла¬
стинку.Состав межклеточного вещества в различных стадиях развития клетки
неодинаков. В состав первичного слоя входит в основном лигнин с неболь¬
шим содержанием целлюлозы. Второй слой, выполняющий механическиефункции, состоит из трех
слоев: тонкого наружного,
непосредственно примы¬
кающего к первичному
слою; среднего толстого
слоя и внутреннего тон¬
кого, выстилающего полос¬
ти клеток. В состав пер¬
вого и среднего вторичного
слоев оболочки входит цел¬
люлоза и лигнин с при¬
месью гемицеллюлозы,
близкой по составу к цел¬
люлозе; в состав внутрен¬
него слоя — гемицеллю¬
лоза с примесью целлюло¬
зы. Установлено, что ос¬
новным структурным эле¬
ментом оболочки является
мицелла (кристаллик). Ми¬
целла представляется в ви¬
де пучка параллельно рас¬
положенных нитевидных
молекул целлюлозы, соеди¬
ненных в мицеллярные
ряды (волоконца). Нес¬
колько сот мицеллярных
рядов (примерно из 100 ми¬
целл) группируются в тон¬
чайшие нити фибрилл. В
разных слоях клеточной
стенки фибриллы направ¬
лены вдоль оси оболочки клеток (волокон) наклонно, образуя видимую
под микроскопом спиральную структуру оболочек.Мицеллярный ряд состоит из кристаллических участков (мицелл) с
аморфными между ними прослойками.В одревесненных оболочках промежутки заполнены лигнином и геми¬
целлюлозой, во влажной оболочке в них размещена вода.Представленное строение клеточной оболочки имеет большое практиче¬
ское значение, так как объясняет явление усушки и разбухания древесины,
а также влияние влажности на ее механические свойства.Древесина хвойных пород отличается своей простотой и правильностью
строения. Механические функции прочности древесины здесь выполняют
трубчатые клетки — трахеиды, которые занимают свыше 90% ее общего объ¬
ема. Они имеют сильно удлиненную четырехгранную форму волокон с утол¬
щением и одревесненными оболочками, расположенными правильными ра¬
диальными рядами (рис. 2.5).Древесина лиственных пород имеет более сложное строение и состоит
из большого числа разных элементов, сохраняя радиальное расположениеРис. 2.5. Схема микроскопического строения дре¬
весины сосныгс — годичные слои; шел — сердцевинные лучи; уел — смоля¬
ные ходы; РТ — ранние трахеиды; on — окаймленные поры;
ПТ — поздние трахеиды
§ 4. Влага в древесине и ее влияние на физико-механические свойства23только сердцевинных лучей. В состав древесины лиственных пород входят
главным образом проводящие элементы — сосуды и трахеиды, а также
волокна либриформа. Последние занимают иногда до 75% от общего объема
древесины, имея толстые одревесненные оболочки, и являются главной
частью ствола, определяющей его прочность.Содержание органических веществ в древесине в некоторой степени за¬
висит от ее породы; в среднем можно принять для древесины хвойных
пород: 48—56% целлюлозы, 26—30% лигнина, 23—26% гемицеллюлозы;
для лиственных пород соответственно 46—48, 19—28 и 26—35%.К числу недостатков древесины, снижающих ее технические свойства
и ограничивающих возможности практического применения, относятся
естественные пороки: сбежистость и искривление ствола, косослой, сви¬
леватость, сучковатость, трещины и гниль.Все эти пороки (в особенности в пиломатериалах) в той или иной мере
снижают прочность древесины. Поэтому наличие пороков в элементах
несущих конструкций строго регламентировано, что предусмотрено СНиП
II-B.4-62.§ 4. ВЛАГА В ДРЕВЕСИНЕ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ]НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАВеличина влажности древесины определяется по количеству воды,
содержащейся в ней в процентах от ее веса в абсолютно сухом состоянии.Влага, заполняющая в древесине пустоты (каналы, сосуды, полости
клеток и межклеточные пространства), носит название свободной или капил¬
лярной. Влага, пропитывающая оболочку клеток, может попадать в дре¬
весину за счет поглощения паров воздуха и называется гигроскопической
или связанной.Предельное количество свободной влаги в древесине определяется объе¬
мом в ней пустот и зависит от ее породы. Максимальное количество в дре¬
весине гигроскопической влаги составляет при температуре 20° С около
30% и мало зависит от ее породы.Если в древесине имеется только гигроскопическая влага, а полости
клеток заполнены воздухом, то такое состояние будет соответствовать точке
насыщения клеточных оболочек (для данной влажности и температуры
воздуха), являющейся пределом гигроскопичности древесины. Влажность
древесины в значительной степени оказывает свое влияние на ее физико¬
механические свойства.В свежесрубленной древесине с влажностью в пределах от 80 до 100%,
находящейся в атмосферных условиях, при высыхании сначала происходит
быстрое удаление с поверхности свободной влаги с одновременным пере¬
мещением ее из внутренних более увлажненных слоев к наружным; такой
процесс постепенно приводит к равномерному распределению влажности
в древесине, которая будет соответствовать температуре и влажности окру¬
жающего ее воздуха. Такая влажность древесины называется равновесной.Количество влаги, поглощенной древесиной, может быть определено по
диаграмме, представленной на рис. 2.6; наклонные линии указывают про¬
цент влажности древесины W при определенной влажности <р и температуре
окружающего воздуха t. Зная заранее условия, в которых достаточно дли¬
тельное время будет находиться лесоматериал или элемент конструкции,
можно определить соответствующую равновесную влажность древесины W
в %.При удалении свободной влаги процесс сушки происходит сравнительно
быстро, без изменения линейных размеров и объема, уменьшается лишь
только объемный вес древесины.
24Глава 2. Строение древесины, ее физико-механические свойстваПри дальнейшей сушке в результате удаления связанной влаги изме¬
няются линейные размеры и объем древесины; сам процесс сушки с мо¬
мента уменьшения влажности ниже точки насыщения оболочек клеток
протекает значительно медленнее.Процесс усушки древесины, исходя из строения оболочки клеток, объяс¬
няется наличием размещенной между мицеллами влаги, которая при своем
воздействии раздвигает их. При высыхании древесины из-за удаления влаги
мицеллы сближаются, вызывая сокращение линейных размеров древесины
в целом с резкой разницей в изменении размеров в поперечном и продоль¬
ном направлениях волокон, а также, что особенно вредно, в радиальном и
тангентальном направлениях.УТемпература Воздуха в ’СРис. 2.6. График W—<р—t-зависимости равновесной влажности дре¬
весины W от относительной влажности воздуха <р и температуры t.Процесс разбухания представляет собой обратное явление, которое
проявляется при поглощении древесиной влаги, пропитывающей оболочки
клеток, нарастанием линейных размеров и объема.Полная линейная усушка для древесины хвойных пород от точки насы¬
щения до воздушно-сухого состояния (15—18%) в среднем принимается
равной: вдоль волокон от 0,1 до 0,3, в радиальном направлении от 3 до б
и в тангентальном (по касательным к годовым слоям) от 6 до 12%. Объемная
усушка в этом случае принимается равной 15%. Неравномерная усушка
древесины в радиальном и тангентальном направлениях, а также то обстоя¬
тельство, что во внутренних годовых слоях сохраняется еще высокая влаж¬
ность, в то время как наружные слои уже в значительной мере высыхают,
приводят к возникновению сжимающих напряжений во внутренних годо¬
вых слоях и растягивающих усилий в поверхностных годовых слоях.Резкая неравномерность в деформации годовых слоев в процессе усушки
древесины приводит к возникновению радиальных трещин, уширяющихся
от сердцевины к периферии, которые располагаются главным образом по
сердцевинным лучам.
§ 5. Химические воздействия на древесину25Если возможно свободное развитие деформаций, то возникающие напря¬
жения не превысят соответствующих пределов прочности, трещины не
появляются, а вместо этого возникает явление коробления — изменение
формы сечения. На рис. 2.3 показана деформация и изменение формы пило¬
материалов и крупных сортиментов.Наличие перерезанных волокон в тожовьта. слоях, особенно в ннлот-
териалах, приводит к большим трещинам, чем в бревнах.Процесс образования продольных сердцевинных трещин также объяс¬
няется неравномерностью усушки заболонной и ядровой частей. Крайние
с заболонью кромки пиломатериалов усыхают сильнее, чем ядровые и
в направлении волокон. Чем медленнее идет процесс сушки древесины, тем
меньше напряжения, возникающие за счет изменения размеров элемента
и меньше вероятность возникновения трещин.Этим и объясняется хорошее качество естественной сушки древесины
на открытом воздухе в штабелях под навесами.§ 5. ХИМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ДРЕВЕСИНУ|Влияние на древесину химических реагентов, содержащихся в воздухе
цехов химической промышленности, весьма различно. В одних случаях
никакой потери прочности элементов деревянных конструкций нет; в дру¬
гих, наоборот, прочность в какой-то мере теряется. В последнем случае
степень и скорость потери прочности древесины зависят главным образом
от степени концентрации вредных для нее реагентов.Благодаря медленному процессу проникновения в глубь древесины
химических реагентов разрушительное действие их происходит годами и
даже в течение нескольких десятков лет. Чем больше поперечное сечение
элемента конструкции, тем продолжительнее будет его эксплуатация. По¬
этому очень часто деревянные конструкции применяются в покрытиях и
других частях зданий химической промышленности, в которых стальные
конструкции в отдельных случаях быстро выходят из строя ввиду интен¬
сивного воздействия на них многих химических реагентов.Разрушительное действие на древесину оказывают ангидриды (кисло¬
родные соединения, образующие с водой кислоты) и пары кислот. Серные
и сернистые ангидриды, поглощая воду, переходят в соответствующие кис¬
лоты, которые и разрушают древесину особенно интенсивно при повышенной
температуре и влажности.Азотные кислоты и окиси азота действуют на древесину слабо и глав¬
ным образом на лигнин, входящий в ее состав. Лигнин состоит из смеси
нескольких органических веществ, отличающихся от целлюлозы большим
содержанием углерода, и легче подвергается также действию горячих
щелочей.Воздействие на древесину нейтральных солей (например, хлористого
калия, поваренной соли, соды и др.) в сравнительно короткие сроки не
дает разрушения. Однако имеются и исключения, например, когда целая
деревянная клееная арочная конструкция разрушилась во время эксплуа¬
тации. Детальное расследование показало, что основными причинами ава¬
рии явились разрушение бетонных фундаментов и наличие резких колеба¬
ний температуры воздуха в помещении (до 40°), что привело к значитель¬
ному увлажнению древесины с образованием в ее толще конденсата; соль,
кристаллизуясь, разрушала волокна древесины. Разрушению способствовало
и совместное влияние на состав клеевых швов периодически возникающих
повышенных температур и насыщенного водного раствора хлористого ка¬
лия. Этот случай показывает, что высокая стойкость древесины против
26Глава 2. Строение древесины, ее физико-механические свойствавоздействия нейтральных солей обеспечивается лишь в условиях нормаль¬
ной эксплуатации сооружений.Для защиты деревянных конструкций от разрушительного действия
химических реагентов необходимы прежде всего усиленная вентиляция
помещения, снижение концентрации вредных веществ, исключение непо¬
средственного и конденсационного увлажнения конструкций и мероприя¬
тия против чрезмерного нагрева древесины. Кроме того, рекомендуется
поверхностная обработка и пропитка древесины защитными составами,
например формальдегидными смолами и парафинами.В заключение можно отметить, что деревянные конструкции для цехов
с химически агрессивными средами во многих случаях более целесообразны,
чем железобетонные и металлические. Защита от химической коррозии
последних подчас весьма затруднительна и недостаточно эффективна.§ 6. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫК физическим свойствам древесины, имеющим особо важное значение
для деревянных конструкций, относятся объемный вес, термическое рас¬
ширение и теплопроводность.Объемный вес. Этот показатель имеет большое практическое
значение для деревянных конструкций как при определении их веса, так
и при оценке прочности.Объемный вес древесины зависит от ее строения, степени влажности и
от породы (табл. 2.1). Для сравнения объемные веса древесины всех пород
должны быть приведены к одной стандартной влажности в 15%.Таблица 2ЛРасчетный объемный вес древесиныОбъемный вес древесины в кг/м*Породы деревьевзащищенной от
увлажнениянезащищенной от
увлажненияХвойные:лиственница 	сосна, ель, кедр, пихта 	650500800600Твердые лиственные:дуб, береза, бук, ясень, клен, граб, акация,
вяз, ильм	700800Мягкие лиственные:осина, тополь, ольха, липа	500600Примечание. Объемный вес свежесрубленной древесины хвойных и мягких
лиственных пород может приниматься 850, твердых лиственных пород — 1000 кг/м3.При одинаковой влажности прочность древесины одной и той же породы
возрастает с увеличением ее объемного веса.Термическое расширение. Увеличение размеров древе¬
сины при нагревании характеризуется коэффициентом линейного расшире¬
ния, величина которого зависит от направления волокон.Коэффициент линейного расширения древесины вдоль волокон прини¬
мается равным от 3 • 10"6 до 5 • 10~6, поперек волокон — от 7 • 10”® до11	• 10_в. Незначительная величина этого показателя наряду с низким
модулем упругости позволяет не учитывать в деревянных конструкциях
§ 7. Анизотропия древесины и общие характеристики ее механических свойств 27влияние температурного расширения: не устраивать, например, подвиж¬
ных опорных частей и температурных швов.Теплопроводность. Теплопроводность древесины вдоль воло¬
кон больше, чем в поперечном направлении, для сухой древесины она
вообще незначительна.Малая теплопроводность древесины объясняется пористым ее строением;
межклеточные и клеточные пространства в древесине, наполненные воз¬
духом, являются плохими проводниками тепла.Плотная древесина проводит тепло несколько лучше, чем мягкая, так
как воздушных полостей в ней меньше. Влажная древесина имеет увели¬
ченную теплопроводность, так как вода по сравнению с воздухом является
лучшим проводником тепла.Малая теплопроводность древесины в поперечном направлении позво¬
ляет ее использовать для строительства ограждающих конструкций отап¬
ливаемых зданий, в которых толщина деревянных стен по сравнению с ка¬
менными или бетонными примерно в 4—5 раз меньше. Таким образом,
дерево может быть использовано одновременно как для несущих, так и для
ограждающих конструкций.Г л А в А 3МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ§ 7. АНИЗОТРОПИЯ ДРЕВЕСИНЫ И ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЕ
МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВДревесина является материалом с весьма ярко выраженной анизот¬
ропией. Ее упругие свойства резко отличаются для направлений вдоль и
поперек волокон — почти в 20 раз, а максимальное напряжение в момент,
предшествующий разрушению (предел прочности), примерно, в 40 раз.
Это объясняется особенностями строения древесины, представляющей собой
совокупность волокон, расположенных в основном лишь в одном направле¬
нии. Второй, не менее важной причиной анизотропии древесины является
ее анатомическое строение с ярко выраженной слоистостью по годовым
слоям и структурными особенностями в зависимости от породы.Механические свойства древесины характеризуются прочностью, жест¬
костью, упругостью и твердостью. Все эти свойства в той или иной степени
проявляются при воздействии на древесину внешних механических нагру¬
зок — статических, ударных, вибрационных и долговременных.К основным видам работы древесины под воздействием внешних нагру¬
зок относятся: растяжение, сжатие с продольным изгибом, поперечный
изгиб, внецентренное сжатие, внецентренное растяжение и скалывание
(сдвиг). При этом приходится учитывать и направление действий усилия
по отношению к волокнам. Механические свойства древесины зависят от
многих факторов — ее строения, породы, объемного веса, температуры и
влажности.Благодаря наличию у древесины остаточных деформаций даже при не¬
больших усилиях ее предел упругости определить почти невозможно.
Нарушение строгой пропорциональности между напряжением и деформа¬
цией древесины почти с самого начала загружения создает значительные
трудности в определении предела пропорциональности.
28Глава 3. Механические свойства древесиныУчитывая, что отклонения от указанной строгой пропорциональности
при небольших нагрузках весьма незначительны, для получения возмож¬
ности использования в известных пределах общих расчетных формул со¬
противления материалов величина предела пропорциональности древесины
принимается как условная.Модуль упругости древесины, характеризующий ее жесткость, является
важной расчетной величиной, с повышением температуры величина его
падает.Предел прочности древесины при температурах ниже нуля при любой
влажности повышается: при поперечном изгибе на 40, при сжатии на 30 и
при скалывании на 70%. Однако древесина при этом становится более
хрупкой, что приводит к снижению сопротивления ударному изгибу.С увеличением объемного веса древесины одинаковой породы при одной
и той же влажности предел прочности ее повышается. На прочность дре¬
весины оказывает влияние также ширина годовых слоев и содержание в ней
поздней, более плотной древесины; чем выше процент поздней древесины,
тем она прочнее. Мелкослойная древесина будет прочнее крупнослойной
при наличии пяти-шеети слоев на 1 см. Прочность древесины зависит также
от ее влажности и температуры.При определении предела прочности древесины (в кГ/смъ) пересчет ее
к стандартной влажности в 15% производится по формуле<*1в = 0®[1 + а(ш— 15)],	(3.1)где а18 — искомый предел прочности при w — 15%;
ow — предел прочности при данной влажности w;
а — поправочный коэффициент на влажность; при статическом изгибе
для древесин всех пород — 0,04; для скалывания вдоль волокон —
0,03; при сжатии вдоль волокон он принимается для сосны и
лиственницы — 0,05, а для ели, пихты и дуба — 0,04; при ра¬
стяжении вдоль волокон для лиственных пород — 0,015; для
хвойных пород при растяжении пересчет на влажность не произ¬
водится.Пересчет предела прочности (в кГ1см2) к стандартной температуре 20° С
может быть произведен по формуле<т» = [<тг + Р(Г-20)],	(3.2)где 020 — искомый предел прочности при Т = 20° С;
аТ — предел прочности при данной температуре;Р — поправочный коэффициент на температуру (табл. 3.1).Таблица 3.1Поправочные коэффициенты 0 для пересчета предела прочности
к стандартной температуреПороды деревьевПоправочный коэффициент в кГ.'см2 О Ссжатие вдоль
волоконстатическийизгибскалывание .
вдоль волоконрастяжение
вдоль волоконСосна 	3,54,50,44,0Ель	2,53,0—Лиственница	4,5———Пихта	2,5———Береза 	4,5—ii
§ 8. Влияние некоторых основных пороков древесины на ее механик, свойства 29Механические испытания древесины проводятся согласно ГОСТ 6336—52
на малых стандартных чистых (т. е. свободных от пороков) образцах дре-Рис. 3.1. Формы стандартных образцов древесины для механических испытаний поГОСТвесины (рис. 3.1). Для проведения таких испытаний при статических на¬
грузках наиболее пригодной является пятитонная универсальная машина.§ 8. ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ И НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ ПОРОКОВ ДРЕВЕСИНЫ
НА ЕЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАА. Влияние строения древесины на ее
механические характеристикиСтроение древесины оказывает существенное влияние на механические
свойства; величина этого влияния для различных пород неодинакова.Прямоволокнистость строения древесины хвойных пород обусловливает
большую прочность и упругость по сравнению с лиственными породами
при одном и том же объемном весе.Средняя ширина годовых слоев также оказывает влияние на механиче¬
ские свойства древесины.Для каждой породы древесины существует свой минимум и максимум
числа годовых слоев в 1 см, ниже и выше которого механические свойства
снижаются. Так, например, для высококачественной древесины сосны и
кавказской пихты требуется, чтобы число годовых слоев в 1 см было не
менее 3 и не более 25, для древесины ели обыкновенной — не менее 3 и не
более 20, для древесины лиственных пород — не менее 3 и не более 30.Для высококачественной древесины кольцесосудистых лиственных пород,
например для дуба, число годовых слоев в 1 см должно быть не более 12,
а для ясеня обыкновенного — не более 10.
30Г лава 3. Механические свойства древесиныСущественное влияние на механические свойства древесины имеют серд¬
цевинные лучи, благодаря которым расположенные вдоль ствола волокна
отклоняются от прямого направления, снижая этим ее прочность.Кроме того, сердцевинные лучи, состоящие из тонкостенных клеток,
являются более слабыми элементами древесины, чем вся ее остальная часть.Механические свойства древесины в большой степени зависят от коли¬
чества летней древесины в годовом слое. Соотношение между летней иРис. 3.2. Деформации древесины при приложении нагрузки поперек волокона — в тангенциальном направлении; б — в промежуточном направлении; в — в ра¬
диальном направлении; г, д — разрушения при смятиивесенней древесиной в годовом слое имеет решающее влияние на механиче¬
ские свойства древесины.При действии нагрузки поперек волокон различают направления: тан¬
генциальное — касательное к годовым слоям и радиальное, а также про¬
межуточное направление (рис. 3.2, а, в, б). Сопротивление смятию в тан¬
генциальном направлении примерно в 1,5 раза выше, чем в радиальном,
а модуль упругости почти в два раза ниже. Наименьшая прочность оказы¬
вается при смятии в промежуточном направлении.Характер деформаций древесины для этих трех случаев нагрузки пока¬
зан на рис. 3.2, а — в.Сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон является во мно¬
гих случаях важнейшим фактором для определения основных размеров
элементов сопряжений в деревянных конструкциях.
§ 9. Длительное сопротивление древесины31При скалывании различают два случая действия нагрузки: когда скалы¬
вание происходит в тангенциальной плоскости и когда скалываение про¬
исходит в радиальной плоскости. Разница между пределами прочности
в этих двух случаях незначительна.Б. Механические свойства древесины при на¬
личии в ней некоторых основных пороковОтклонение волокон от осевого направления — косослой наиболее часто
встречается у сосны и ели; он особенно сильно снижает прочность дре¬
весины на растяжение и в меньшей степени на изгиб и сжатие.Наличие в древесине здоровых сучков снижает строительные качества
лесоматериала. Еще в большей степени эти качества снижаются при нали¬
чии гнилых, разложившихся сучков или здоровых, но утерявших связи
с древесиной.Обладая большей твердостью, сучки затрудняют обработку древесины,
оказывая значительное сопротивление режущим инструментам. Нарушая
однородность древесины, сучки вызывают, кроме того, образование около
них местного косослоя.Наличие сучков сильно снижает механические свойства древесины как
строительного материала и в особенности при расположении их в опасных
сечениях растянутых элементов и при изгибе в растянутой зоне. Некоторое
снижение сучки дают и при сжатии элементов.В СНиП II-B.4-62 в двух таблицах приложения 1 и в СНиП I-B. 13-62
в таблицах 2, 4, 11 и 15 указаны допускаемые размеры и расположение
сучков для различных категорий (в зависимости от характера работы) дере¬
вянных элементов несущих конструкций.В зависимости от вида и характера трещин, а также причины появле¬
ния их в деревянных элементах конструкций различают неглубокие, глу¬
бокие и сквозные трещины. Эти трещины независимо от размеров могут
быть опасными, быстро приводящими элементы конструкции к полному
разрушению, и неопасными для дальнейшей работы элемента, но снижаю¬
щими в некоторой степени его прочность. Так, например, небольшие трещины
по плоскости скалывания в сопряжениях элементов являются опасными и
могут привести к разрушению этих сопряжений. Наоборот, глубокие про¬
дольные трещины в сжатых элементах в подавляющем большинстве случаев
не являются опасными, так как сечение, ослабленное трещинами, бывает
достаточным для восприятия сдвигающих усилий при продольном изгибе
элементов. Для большей прочности таких элементов рекомендуется ставить
на них хомуты на расстоянии 50—60 см друг от друга.Для уменьшения числа и размеров трещин под влиянием усушки дере¬
вянных элементов конструкций с повышенной начальной влажностью уст¬
раивают пропилы (искусственные трещины) в местах, где эти пропилы не
влияют на несущую способность элемента (как например, в брусьях со¬
ставных балок системы В. С. Деревягина).Такие пропилы устраняют появление трещин в нежелательных местах,
а также предотвращают появление сквозных трещин. Особо большое зна¬
чение они имеют для косослойных элементов, так как усушечные трещины
при этом в направлении косослоя будут более опасными, чем пропилы в за¬
данном направлении. Хорошим средством для устранения распростране¬
ния продольных трещин служит сверление отверстий в концах трещин.§ 9. ДЛИТЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫСущественным фактором при механических испытаниях древесины яв¬
ляется скорость загружения. Чем быстрее повышается нагрузка, тем больше
будет предел прочности. При длительном действии нагрузки предел проч¬
32Глава 3. Механические свойства древесиныности уменьшается. Под воздействием приложенной остающейся неизмен¬
ной по величине нагрузки наблюдается рост деформаций, который со вре¬
менем прекращается — затухает, если нагрузка не превышает определен¬
ного предела. При снятии нагрузки в этом случае часть деформации исче¬
зает сразу, а другая — постепенно.Такое явление называется упругим последействием.Предельное напряжение, превышение которого приводит к тому, что
протекающие во времени деформации уже не затухают, и в конце концовпроисходит разрушение дре¬
весины, называется пределом
длительного сопротивления
древесины. Эта важная ха¬
рактеристика впервые была
установлена на основании ря¬
да исследований сопротивле¬
ния древесины Ф. П. Белян¬
киным. Изменение предела
прочности древесины во вре¬
мени наглядно иллюстрирует¬
ся кривой длительного со¬
противления, показанной на
рис. 3.3, а. Здесь апр соот¬
ветствует пределу прочности
при быстром приложении на¬
грузки со скоростью, уста¬
новленной для обычных ме¬
ханических машинных испы¬
таний. Экспериментальные
исследования Н. Л. Леонтьева
показали, что сосновые образ¬
цы при поперечном изгибе
разрушались через 11 дней
под нагрузкой, составляющей
70% от разрушающей при
обычных механических испы¬
таниях, и через 280 дней —
под нагрузкой 60% от обыч¬
ной разрушающей нагрузки,
соответствующей пр еделу
прочности.Из сказанного видно, что
сопротивление древесины с
увеличением продолжитель¬
ности действия нагрузки не
снижается безгранично, а стре¬
мится к некоторой постоян¬
ной величине <тдл, названной
пределом длительного сопротивления; этот предел представлен орди¬
натой ассимптоты кривой длительного сопротивления. Интервал изме¬
нения напряжения от 0 до <тпр делится ассимптотой на две области:
нижнюю — для а адл и верхнюю — для а адл. В нижней области
разрушение не наступает при любой длительности действия нагрузки; нао¬
борот, в верхней области через некоторый промежуток времени оно неиз¬
бежно произойдет. Указанные две области наглядно можно видеть на гра¬
фике изменения деформаций во времени под действием постоянной нагрузки.Рис. 3.3. Длительное сопротивлениеа — кривая длительного сопротивления древесины сосны;
б — деформации древесины во времени: / — при а > адл.
2 — при а < адл
§ 10. Работа древесины на растяж., сжатие, попереч. изгиб, смятие и скалывание 33В нижней области в процессе приложения нагрузки произойдет дефор¬
мация, представленная на графике отрезком ОА. Далее она будет посте¬
пенно расти, все время замедляя скорость нарастания, и достигнет опре¬
деленной постоянной величины ОВ. Теоретически этот предел может быть
получен через бесконечно большой промежуток времени, а практически,
с достаточной степенью точности, — при продолжительной выдержке образца
в условиях постоянной температуры и влажности.Деформации, происходящие при постоянно действующей нагрузке на
участке графика Л В, называются деформациями последействия.В верхней области в момент приложения нагрузки деформация почти
мгновенно нарастает до величины ОА1, а затем начинает расти с постепенно
уменьшающейся скоростью. Это характеризуется выпуклой кривой АгВ1,
а деформации, ей соответствующие, также называются деформациями по¬
следействия. Далее деформация растет при постоянной скорости ее возра¬
стания; это характеризуется на графике прямой В1С1.После некоторого промежутка времени, иногда весьма значительного,
деформации начинают возрастать все с большей интенсивностью, и про¬
исходит разрушение.Установившийся процесс нарастания деформаций с постоянной ско¬
ростью назван Ю. М. Ивановым пластическим течением, а сами деформа¬
ции — деформациями пластического течения древесины.С увеличением действующего напряжения длина прямолинейного уча¬
стка уменьшается, а угол наклона увеличивается.Явление последействия в древесине хорошо можно наблюдать на дере¬
вянных балках в длительно эксплуатируемых зданиях.Рассмотрение влияния фактора времени на древесину вносит сущест¬
венные поправки в результаты обычных лабораторных испытаний древе¬
сины на стандартных образцах. Учет этого явления также необходим при
воздействиях переменных нагрузок и разгрузок, подвижных и вибрацион¬
ных нагрузок.Расчетное значение предела прочности древесины с учетом длитель¬
ного воздействия нагрузок (СНиП II-B.4-62) определяют согласно СНиП
II-A. 10-62 умножением предела прочности, получаемого при машинных
испытаниях малых стандартных образцов на коэффициент 0,66.§ 10. РАБОТА ДРЕВЕСИНЫ НА РАСТЯЖЕНИЕ, СЖАТИЕ, ПОПЕРЕЧНЫЙ
ИЗГИБ, СМЯТИЕ И СКАЛЫВАНИЕРастяжение. Многочисленные лабораторные испытания малых
стандартных образцов из древесины на растяжение вдоль волокон по ГОСТ
6336—52 дают различные значения предела прочности даже для одной и
той же породы; это объясняется особенностями строения древесины. Малей¬
шее отклонение направления волокон от оси образца влечет за собой замет¬
ное уменьшение предела прочности. В среднем величина предела прочности
древесины сосны и ели при растяжении вдоль волокон, полученная путем
испытания стандартных образцов, может быть принята равной 1000 кГ/см2.
Однако практически использовать это значение нельзя, так как при всех
указанных испытаниях приходится учитывать значительные колебания
в величинах пределов прочности. В табл. 3.2 приведены значения пределов
прочности для сосны и ели, полученные при стандартных испытаниях боль¬
шого числа образцов на растяжение и другие виды сопротивлений.Большое влияние на величину предела прочности древесины оказывают
размеры образцов, их масштабность. Прочность резко снижается у круп¬
ных образцов, за счет значительного влияния на предел прочности естест¬
венных пороков древесины.
34Глава 3. Механические свойства древесиныТаблица 3.2Значения пределов прочности для древесины сосны и ели в стандартных
образцах с влажностью 15%Виды напряженияСреднее значе¬
ние предела
прочности
в кГ/см2Вариационныйкоэффициентв%® ' S X2^2	х
* §> X х кЛ й Г?, V 3 S* 5 * а в	*f4 2 *5 ® Ю * w
RS-JaOSH
о s k? s 2О.Я S'S S 3	сv s о.о ал	уCQ 2 с as с s	s«	. s2	£ 5
«з Xх Ч	с *£ 2	ч «
oss^gах	<и о«JSC.O
в 2 С X5 «й> с_£ С яS«s*lasс х хРастяжение вдоль волокон . . . .
Сжатие и смятие вдоль волокон
Сжатие поперек волокон по всейповерхности	Сжатие поперек волокон на средней трети длины	Поперечный изгиб	Среднее скалывание вдоль воло
кон	10004007506820131520550284496373671902040330| 25—ср.\ 35—макс.Снижение предела прочности в этом случае, при растяжении может
достигнуть больших размеров в зависимости от величины сучка и его поло¬
жения в сечении, возле кото¬
рого образуется большой при-
сучковый косослой и значи¬
тельная концентрация нап¬
ряжений.Из диаграммы растяжения
(рис. 3.4) видно, что де¬
формации возрастают про¬
порционально напряжениям
почти до момента разруше¬
ния, которое наступает при
очень малой относительной
деформации, не превышаю¬
щей 0,8%. Это показывает,
что древесина при растяже¬
нии вдоль волокон работает
подобно хрупким материа¬
лам; более напряженные во¬
локна разрушаются, почти
мгновенно передавая свою
долю растягивающего усилия
оставшимся волокнам, что
приводит в результате к пол¬
ному разрушению образца.Наличие отверстий и вся¬
кого рода врезок ввиду кон¬
центрации напряжений так¬
же приводит к значитель¬
ному снижению предела проч¬
ности элементов из древесины.Не меньшее влияние на
величину предела прочности
оказывает также косослой,
при котором осевое растягивающее усилие раскладывается на две со¬
ставляющих: вдоль наклонно расположенных волокон и перпендику¬
лярно к ним, что приводит к работе древесины на растяжение поперекРис. 3.4. Диаграммы растяжения, сжатия и ска¬
лывания древесины вдоль и поперек волокон1 — растяжение; 2 — сжатие; 3 — растяжение поперек
волокон; 4 — смятие; 5 — скалывание вдоль волокон; 6 —
скалывание поперек волокон; 7 — перерезывание волокон
§ 10. Работа древесины на растяж., сжатие, поперечн. изгиб, смятие и скалывание 35волокон, скалывание и сдвиг. Чем больше косослой, тем больше будет
составляющая растягивающего усилия поперек волокон и тем меньше будет
прочность элемента, ибо предел прочности древесины при растяжении по¬
перек волокон меньше почти в 25 раз его значения вдоль волокон.Практически величина косослоя строго ограничена; допускаемое зна¬
чение для него лежит в пределах 7—15 мм на 1 м длины в зависимости от
категории элементов конструкций (приложение 1 к СНиП II-B.4-62).Влияние косослоя на прочность древесины при растяжении при углах
от 0 до 60° наглядно видно из графика, представленного на рис. 3.5.Величина модуля упругости при растяжении находится в пределах от
110 ООО до 140 ООО кГ/см2 и практически принимается равной 100 000 кПсмг
с учетом влияния длительного дейст¬вия нагрузки.
Сжатие.%Многочисленные ла¬
бораторные испытания малых стан¬
дартных образцов на сжатие вдоль
волокон по ГОСТ 6336-52 дают зна¬
чительно меньшие (почти в 2,5 раза)
величины предела прочности по срав¬
нению с растяжением. В среднем
предел прочности при сжатии вдоль
волокон для стандартных образцов с
влажностью 15% можно принять рав¬
ным 400 кГ/см2.Из графика, представленного на
рис. 3.4, видно, что пропорциональ¬
ности между деформациями и напря¬
жениями при сжатии вдоль волокон
не наблюдается; в целом диаграмма
криволинейна, и лишь небольшая
часть кривой, до напряжений, со¬
ставляющих 50—70% от предела
прочности, близка к прямой линии,
после чего кривизна сразу же зна¬
чительно возрастает. Та жедиаграмма
достаточно ясно характеризует плас¬
тическую работу древесины при сжа¬
тии вдоль волокон, сопровождающую¬
ся деформациями, выравнивающиминапряжения в отдельных волокнах перед разрушением. К моменту разру¬
шения относительная деформация при сжатии достигает приблизительно0,6— 0,7%.Сравнение диаграмм растяжения и сжатия показывает, что наличие
пластических деформаций при сжатии обеспечивает перед разрушением
выравнивание напряжений по всему сечению элемента, в то время как
при растяжении пластических деформаций не наблюдается, разрушение
оказывается хрупким, выравнивания напряжений не происходит; отсюда
можно сделать вывод, что надежность работы древесины на сжатие выше,
чем при растяжении, особенно при наличии в древесине различных пороков.
Модуль упругости древесины при сжатии такой же, как и при растяжении;
для практических целей он принимается равным 100 000 кГ/см2 (СНиП
II-B.4-62).Размеры сечений сжатых элементов в конструкциях при относительно
больших длинах определяются с учетом продольного изгиба из расчета
на устойчивость, а не на прочность, в частности поэтому сжатые элементыРис. 3.5. Диаграмма влияния на предел
прочности изменения угла между нап¬
равлением волокон и направлением силы/ — сжатие; 2 — изгиб; 3 — растяжение
36Г лава 3. Механические свойства древесиныв конструкциях более надежны, чем растянутые, в связи с чем рекомен¬
дуются металло-деревянные фермы, в которых растянутые элементы выпол¬
няются из металла.Поперечный изгиб. При поперечном изгибе деревянного эле¬
мента перед разрушением в верхней сжатой зоне на боковых поверхностях
и сверху появляются сначала мало заметные поперечные линии, переходя¬
щие постепенно в складки с изломом сжатых волокон от продольного из¬
гиба. При этом нейтральная ось смещается в сторону растянутой зоны
с быстрым ростом напряжений в ней. Когда растягивающие напряжения
в крайних волокнах достигают предела прочности, наступает окончатель¬
ное разрушение (рис. 3.6).Предел прочности при поперечном изгибе приблизительно равен сред¬
нему арифметическому между его значениями при растяжении и сжатии и
принимается примерно равным 750 кГ/см2. Модуль упругости такой же,Рис. 3.6. Работа древесины при поперечном изгибеа — эпюры напряжений в первый период нагружения (/) и перед разрушением (2); 6 — складки в сжа¬
той зоне при разрушении (3) и разрыв растянутой зоны (4)как при растяжении и сжатии, и практически принимается равным
100 ООО кГ1см\Влияние сучков и косослоя при поперечном изгибе образцов строитель¬
ных размеров велико.Наличие сучков и косослоя особенно резко отражается на пределе проч¬
ности для пиломатериалов, в меньшей мере — в бревнах.На предел прочности при поперечном изгибе оказывает также некото¬
рое влияние неоднородность строения древесины, высота и форма сечения.При небольших нагрузках при поперечном изгибе изменение нормаль¬
ных напряжений по высоте сечения происходит по линейному закону
(рис. 3.6, б);При увеличении нагрузки этот закон нарушается, нейтральная ось
смещается в сторону растянутой зоны, а в сжатых волокнах появляются
пластические деформации; обычные формулы сопротивления материалов
становятся непригодными.При испытании стандартных образцов допускается использование этих
формул.Для упрощения расчетов строительных элементов также пользуются
формулами сопротивления материалов, но с поправочными коэффициен¬
тами, учитывающими форму сечения и соотношение между его высотой и
шириной (СНиП II-B.4-62, табл. 4).Смятие. Дерево благодаря особенностям своей структуры плохо
сопротивляется смятию поперек волокон. Весь процесс деформации, исходя
из графика (рис. 3.7), может быть разделен на три этапа.Первый этап — до наступления предела пластического течения ранней
древесины — протекает за счет сжатия ее годовых слоев; кривая упругих
§ 10 Работа древесины на растяж., сжатие, поперечн. изгиб, смятие и скалывание 37и пластических деформаций имеет вид параболы, обращенной выпуклостью
вверх.Второй этап характеризуется смятием оболочек клеток ранней дре¬
весины; на графике это изображается горизонтальной либо очень пологойлинией со слабым подъемом.Третий этап протекает, главным обра¬
зом, за счет сжатия клеток поздней дре¬
весины годовых слоев; кривая имеет кру-Полная деформацияРис. 3.8. Виды смятия древесины поперек
волоконРис. 3.7. Диаграмма СМЯТИЯ а — на. части длины; б — по всей поверхности; в —
древесины поперек волокон	на части длины и ширинытой подъем, древесина вновь приобретает способность сопротивляться
действию нагрузки.При расчете на смятие поперек волокон в конструкциях сопряжений
различают три его основных вида (рис. 3.8): поперек волокон на части
длины (например, в опорных подушках), по о/0
всей поверхности (например-, в опорных плос- wo
костях конструкций) и смятие на части длины
и ширины (например, под шайбами болтов).СНиП II-B.4-62 установлены пределы проч¬
ности в зависимости от эксплуатационных ус¬
ловий с учетом фактора времени, допустимых
деформацией и ряда других факторов, связан¬
ных с расчетом соединений элементов конструк¬
ций. Наименьшее значение имеет предел проч¬
ности древесины при смятии по всей поверх¬
ности и наибольшее — при смятии на части
длины и ширины за счет вовлечения в работу
смежных незагруженных участков древесины.При работе на смятие за счет пластических
деформаций происходит выравнивание напряже¬
ний, фактического разрушения элемента не
наблюдается и поэтому допускаются напряже¬
ния, близкие к пределу прочности.При смятии под углом между направлением
силы и волокнами величина предела прочности
с уменьшением угла возрастает (рис. 3.9).Скалывание. В деревянных конструк¬
циях древесина на скалывание чаще всего ра¬
ботает вдоль волокон. Сопротивление скалыва¬
нию перпендикулярно и под углом к волокнам меньше, чем вдоль воло¬
кон (см. рис. 3.4).При малейших пороках древесины сопротивление скалыванию заметно
снижается.Рис. 3.9. Диаграмма зави¬
симости между направле¬
нием волокон древесины и
сопротивлением смятию
38Глава 3. Механические свойства древесиныРазличают два вида скалывания древесины: одностороннее и промежу¬
точное.В первом случае (рис. 3.10, а) обе силы расположены по одну сторону
от площадки скалывания, что приводит к неравномерному распределениюРис. 3.10. Одностороннее и промежуточное скалывание — характер рас¬
пределения напряжений и графики влияния отношения длины площадок
скалывания к эксцентрицитету скалывающей силыа — одностороннее скалывание: 1 — при Р = (0,4 — 0,7) • Гск; 2 — при Р =
(0,1 — 0,2) • Гск; 3 — при Р = 0; 6 — промежуточное скалывание: 4 — при Р =
(0,4 — 0,7) • 7'ск; 5 — при Р = 0по ее длине; во втором случае (рис. 3.10, б) площадка скалывания нахо¬
дится в промежутке между двумя действующими на нее силами, в резуль-
§ 11. Отбор лесоматериала при строительстве несущих деревянных конструкций 39тате чего напряжения распределяются по длине площадки скалывания
достаточно равномерно.Процесс скалывания древесины при внецентренном приложении силы
обычно сопровождается расщеплением или отдиранием волокон древесины
в перпендикулярном к ним направлении.При действии скалывающей силы под углом к плоскости площадки
скалывания, так как это бывает в лобовых врубках, за счет действия вер¬
тикальной «прижимающей» составляющей силы, отрыва или отдирания
волокон не наблюдается; отсутствие прижимающего усилия при наличии
эксцентрицитета неизбежно приводит к превышению предела прочности
древесины на растяжение поперек волокон с последующим разрушением
по площадке скалывания.В случае работы на скалывание по нейтральной оси при поперечном
изгибе отрыва волокон не наблюдается, распределение скалывающих на¬
пряжений достаточно равномерное и они определяются по известной фор¬
муле Журавского.§ 11. ОТБОР ЛЕСОМАТЕРИАЛА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НЕСУЩИХ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙСуществующие стандарты пиломатериалов по качеству предусматри¬
вают 6 сортов, которые широко применяются в разных областях нашего
народного хозяйства. Однако они не соответствуют тем высоким требова¬
ниям, которые предъявляются в современном строительстве инженерным
деревянным конструкциям. Чтобы удовлетворить эти требования, СНиПII-B.4-62 все деревянные элементы несущих конструкций разделяют на
три категории в зависимости от вида и характера работы и их значимости
(табл. 3.3).Таблица 3.3Категории элементов несущих конструкцийНаименование элементовКатегорииРастянутые элементы конструкций с использованием более 70% расчет¬
ного сопротивления древесины	Растянутые элементы конструкций с использованием не более 70%расчетного сопротивления древесины	Сжатые и изгибаемые элементы конструкций	Настилы, обрешетка под кровлю и неответственные элементы, повреж¬
дение которых не нарушает целости несущих конструкций	IIIIIIIНа основании нормированной разбивки элементов конструкций в тех
же строительных правилах даются «Дополнительные требования к лесо¬
материалам» для несущих деревянных конструкций. В этих дополнитель¬
ных требованиях предусмотрены основные ограничения для различных
естественных пороков в лесоматериалах. Рекомендуется применять в строи¬
тельстве сокращенный сортамент пиломатериалов (приложение 2).Для проведения лучшего целевого отбора лесоматериала желательна
в сомнительных случаях проверка процента поздней древесины и ширины
годовых слоев в ответственном сечении. Нормальный процент поздней
древесины не должен быть менее 20%, а ширина годовых слоев должна
находиться в пределах от 1 до 5 мм. В отдельных случаях при изготовлении
40Глава 3. Механические свойства древесиныответственных элементов и целых конструкций следует проводить лабора¬
торные и полевые механические испытания древесины с установлением
пределов прочности. Лабораторные испытания следует проводить по
ГОСТ 6336—52 на малых стандартных образцах из чистой (без пороков)
древесины, а полевые испытания — методом простреливания К. П. Каш-
карова — по глубине проникания в древесину пули мелкокалиберной
винтовки или другим способом.
Раздел второйЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ОГНЯ,
БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВГ Л А В А 4ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ВОЗГОРАНИЯ§ 12. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙСпособность элементов строительных конструкций сопротивляться воз¬
действию огня в условиях пожара называется огнестойкостью. Продол¬
жительность сопротивления воздействию огня в условиях пожара до потери
несущей способности и устойчивости, а также до прогорания насквозь на¬
зывается пределом огнестойкости элементов строительных конструкций,
который определяется путем испытаний в специальных печах, в которых
обеспечивается стандартный режим возрастания температуры (в ° С) в сле¬
дующей поел едовател ьности:через 10 мин . 700 через 1ч . 900
» 30 ъ 	 800 » 2 » 	 1000Предел огнестойкости открытых металлических конструкций считается
равным 0,25, а деревянных — 0,75 ч. Для деревянной балки сечением
17 X 17 см, нагруженной до напряжений в 100 кГ/см2 предел огнестойкости
определялся в 40 мин. Колонна высотой 3,5 м, сечением 15x15 см, нагру¬
женная до напряжений сжатию равных 45 кГ/см2 (предельные с учетом про¬
дольного изгиба), разрушалась через 25 мин, при сечении же 29x29 см и при
напряжениях 66 кГ/см2, лишь через 50 мин.Предел огнестойкости стальных элементов по несущей способности
значительно ниже, а железобетонных при отсутствии предварительного
напряжения несколько выше, чем деревянных.Защита поверхностей деревянных элементов при помощи различных об¬
мазок и штукатурок повышает предел огнестойкости. Эффективность такой
защиты зависит от величины коэффициента теплопроводности защитных
материалов, их толщины и прочности сцепления с древесиной. Слой штука¬
турки толщиной 2 см, выполненный по сетке, может повысить предел огне¬
стойкости на 20—30 мин.§ 13. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ деревянных конструкцийОТ ВОЗГОРАНИЯДля замедления процесса разложения древесины при воздействии на нее
огня и предотвращения воспламенения продуктов разложения, а также для
устранения распространения пламени по поверхности деревянных элементов
конструкций служит ряд химических и конструктивных мероприятий.Наилучший эффект защиты древесины достигается глубокой пропиткой
ее растворами огнезащитных солей (антипиренами) после вакуума под
42Глава 4. Защита деревянных конструкций от возгораниядавлением в 10—20 ата в автоклавах при расходе 80—100 кг сухой смеси на
1 м3 древесины. Для получения раствора, обладающего одновременно огне¬
защитными и антисептическими свойствами, в состав антипиренов доба¬
вляется фтористый натрий. Хорошие результаты дает такая пропитка дре¬
весины в горяче-холодных ваннах.Для пропитки древесины применяются также аммонийные соли фосфор¬
ной кислоты, диамонийфосфаты (технические), сернокислый аммоний, бор¬
ная кислота, близкая по степени огнезащитного действия к буре.Характеристики антипиренов, составы и концентрации растворов даны
в СНиП I-B. 28-62, табл. 6.Антипирены по воздействию на них высоких температур сильно отли¬
чаются друг от друга; одни плавятся, покрывая поверхности нагретой дре¬
весины стекловидной пленкой, задерживающей доступ к ней кислорода;
другие разлагаются, образуя возле поверхности нагретой древесины зна¬
чительное количество инертных газов, которые также служат препятствием
для проникновения в древесину кислорода воздуха, третьи выделяют силь¬
ные кислоты, отбирающие от древесины кислород и водород.Более простым, но менее эффективным средством огнезащиты деревянных
элементов является поверхностная пропитка их путем погружения на 2—3 я
в водный раствор солей (фосфорнокислый аммоний) или поверхностная
двух-трехкратная обработка (краскопультом или кистью) водными огне¬
защитными растворами того же состава. При этом раствор проникает в дре¬
весину на глубину 1—1,5 мм.Применяется также окраска деревянных поверхностей огнезащитными
силикатными и другими специальными красками, а также обмазка огне¬
защитным составом (суперфосфатом).Все указанные методы окраски и обмазки применяются для защиты го¬
товых конструкций, находящихся в эксплуатации, или для отдельных эле¬
ментов и целых блоков сборных конструкций.К конструктивным мероприятиям защиты древесины от возгорания от¬
носятся: отдаление ее от источника нагревания или ограждение при помощи
огнезащитных преград. Сюда же относится применение для перекрытий и
покрытий беспустотных деревянных конструкций, в которых отсутствие
воздушных прослоек дает большую гарантию от возгорания, чем в пустот¬
ных конструкциях.Деревянные конструкции, подверженные постоянному интенсивному
воздействию пламени и искр, а также лучистой теплоты, необходимо огра¬
дить несгораемыми экранами, препятствующими повышению температуры
древесины свыше 50° С. Для этой цели могут служить: слой термоизоляцион¬
ной штукатурки толщиной 1—1,5 см, нанесенный на поверхность деревян¬
ных элементов; обшивка деревянных поверхностей асбестовым картоном и
другими огнезащитными листовыми материалами; облицовка их плитами из
материала, обладающего огнестойкими свойствами (например, асбестовый
картон, асбофанера, кровельная сталь по слою войлока, смоченного глиной).В пустотных конструкциях покрытий и перекрытий, стен и перегородок
следует воздушные прослойки и пустоты разделять на отсеки диафрагмами
из асбестоцементных облицовочных листов или досок. При этом диафрагмы
не должны препятствовать осушающей вентиляции внутренних воздушных
прослоек конструкций.Для защиты от возгорания конструкций стен и покрытий следует приме¬
нять в качестве заполнителя и для кровли несгораемые или трудносгорае¬
мые материалы. Стены и потолки рекомендуются с гладкой поверхностью,
без деревянных выступов внутри помещений; следует применять массивные
конструкции из брусьев, бревен и клееных элементов с закругленными
углами и тщательно простроганными и зашпаклеванными поверхностями.
§ 15. Дереворазрушающие грибы и условия их развития43ГЛАВА 5ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ЗАГНИВАНИЯ§ 14. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЗащита деревянных конструкций от загнивания независимо от срока их
службы, прежде всего должна осуществляться правильной конструктивной
профилактикой, которая сводится к применению высушенного лесомате¬
риала, защите его от увлажнения при транспортировке и хранении, а также
к обеспечению в древесине готовых конструкций в процессе эксплуатации
влажности, не превышающей 18—20%.В тех же случаях, когда применяется древесина с повышенной начальной
влажностью и быстрая просушка ее затруднительна, следует, помимо
конструктивной профилактики, применять химические меры защиты дре¬
весины — антисептирование; это предохранит древесину от загнивания
в процессе высыхания ее в конструкции. Причем если конструктивные
мероприятия не могут устранить постоянного или систематически повторяю¬
щегося увлажнения древесины, то антисептирование должно явиться основ¬
ным способом защиты конструкций на весь срок их эксплуатации.§ 15. ДЕРЕВОРАЗРУШАЮЩИЕ ГРИБЫ И УСЛОВИЯ ИХ РАЗВИТИЯГрибы, разрушающие древесину, отличаются большим разнообразием,
начиная от почти безвредных плесеней до весьма агрессивных разрушителей.
Последние разделяются на три группы: лесные, складские (биржевые) и до¬
мовые. Последние две группы представляют особый интерес для строите¬
лей.К слаборазрушающим грибам, окрашивающим древесину в серо-синева-
тый цвет, относятся плесени, которые образуют на поверхности древесины
пушистые налеты, указывающие на неблагоприятный для нее температурно¬
влажностный режим. В дальнейшем могут появиться опасные грибы-раз-
рушители, которые поражают не только древесину, но и изделия из ее от¬
ходов, как например древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты,
соломит и камышит.Складские грибы поражают срубленную древесину, не потерявшую
еще соков при хранении в лесу, на складах и при транспортировке; к ним
относится столбовый гриб (Ленцитес сепиариа — Lenzites cepiaria), который
наиболее часто встречается в штабелях бревен и брусьев на складах.К опасным домовым грибам, являющимся источником поражения для
всей окружающей древесины, относятся три основные вида: домовой (Меру-
лиус лакриманс — Merulius lacrimans), белый (Пориа вапарарио — Poria
vaparario) и пленчатый (Кониофора церебелла — Coniopchora cerbella).
Характерным внешним признаком разрушения древесины такими опасными
грибами в стадии активной их жизнедеятельности служит появление тре¬
щин вдоль и поперек волокон; деструктивная гниль в конечной своей ста¬
дии развития приводит к распаду древесины на призматические кусочки,
легко растираемые в порошок руками.Процесс развития грибов в древесине происходит при влажности не ниже
18—20% в присутствии воздуха, при температуре его от 5 до 45° С.Температура ниже 0° задерживает развитие гриба, но не убивает его.
Отсутствие вентиляции, неподвижность воздуха, окружающего древесину,
при повышенной влажности способствует размножению гриба. Под водой
из-за отсутствия доступа воздуха грибы не могут существовать.При гниении древесины изменяется ее структура и окраска; в одних
случаях на первом этапе гниения физико-механические свойства ее меняются
44Глава 5. Защита деревянных конструкций от загниваниянезначительно, а в других случаях происходит значительное уменьшение
объемного веса и понижение механической прочности древесины.В последних стадиях гниения древесина становится темно-бурой или
темно-коричневой, почти полностью теряя свою механическую прочность.§ 16. КОНСТРУКТИВНАЯ ПРОФИЛАКТИКА ПО БОРЬБЕ С ГНИЕНИЕМ
ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙОсновным мероприятием конструктивной профилактики по борьбе с гние¬
нием элементов деревянных конструкций является защита от постоянного и
систематически повторяющегося увлажнения, а также обеспечение хоро¬
шего проветривания их.Увлажнение древесины в строительных конструкциях может быть двух
видов: непосредственное и конденсационное.Источником непосредственного увлажнения являются прежде всего
атмосферные и грунтовые воды, а также влага, образующаяся в эксплуата¬
ционных условиях, например в помещениях с мокрыми технологическими
процессами (в прачечных, банях, складах сырой продукции), при протечках
кровли, при мытье полов и, наконец, при порче сантехнического оборудова¬
ния (водопровода и канализации).Конденсационное увлажнение является опасным для деревянных кон¬
струкций. Оно появляется при осаждении водяных паров, насыщающих ок¬
ружающий воздух, на поверхностях с температурой ниже точки росы.Конденсационное увлажнение может быть непрерывным в продолжении
длительного периода времени (систематическая конденсация) и пульсирую¬
щим, действующим кратковременно при периодическом и суточном колеба¬
ниях температур (дифференциальная конденсация). Возникновение конден¬
сации наблюдается на поверхностях стальных частей конструкций и в осо¬
бенности, когда они находятся в замкнутых местах (например, на стальных
вкладышах, болтах и т. п.), а также в глухих стальных башмаках (напри¬
мер, в промежуточных и опорных узлах сквозных конструкций).Защита деревянных конструкций от непосредственного увлажнения
сводится к устранению протечек в кровле и соблюдению правильного тех¬
нического надзора за состоянием всех конструкций при их эксплуатации —
систематическому внешнему осмотру и детальной проверке всех водостоков,
карнизов и других участков, связанных с удалением атмосферных осадков
с крыши.Эффективным средством защиты от дифференциальной конденсации слу¬
жит обеспечение свободного проветривания всех элементов деревянных
конструкций (опорных узлов ферм, арок и рам), не допуская их глухой
заделки в каменной или бетонной кладке.Для защиты от грунтовых вод в местах соприкосновения элементов де¬
ревянных конструкций с кирпичной, бутовой или бетонной кладкой стен
или фундаментов необходима прокладка гидроизоляционного слоя из двух¬
трех листов руберойда или толя с обязательной прослойкой между ними
каменноугольной клебемассы. Указанный гидроизоляционный слой должен
быть помещен несколько выше отмостки, расположенной возле здания.В открытых конструкциях (мостах, башнях, вышках) для защиты их
от атмосферных осадков следует устраивать на горизонтальных или косых
поверхностях козырьки, сливные доски или другие защитные устройства.Для защиты от конденсационного увлажнения ограждающей слоистой
конструкции наружных стен, чердачных перекрытий и бесчердачных по¬
крытий в отапливаемых зданиях необходимо создание внутри конструкций
правильного тепловлажностного (осушающего) режима. Для этого все такие
конструкции должны обладать достаточной теплоустойчивостью и сопроти¬
§ 16. Конструктивная профилактика по борьбе с гниением45влением теплопередаче, соответствующим данной климатической зоне и на¬
значению здания. Расположение отдельных слоев конструкций ограждения
из различных строительных материалов должно обеспечивать постоянное,
постепенное падение упругости водяных паров воздуха в направлении от
более высокой температуры воздуха внутреннего помещения к более низкой
температуре наружного воздуха.Для предупреждения образования в тол¬
ще конструкций ограждений конденсацион¬
ной влаги необходимо предварительно про¬
вести установленный нормами и техничес¬
кими условиями поверочный расчет.В конструктивном отношении для устра¬
нения проникания паров теплого воздуха
ограждаемого помещения в толщу ограж¬
дения необходимо с внутренней его стороны
поместить пароизоляционный слой и за счет
теплоизоляции обеспечить температуру
этого слоя не ниже точки росы паров внут¬
реннего теплого воздуха при самых небла¬
гоприятных температурно-влажностных
условиях.В стенах слоистых конструкций тепло¬
изоляционные свойства отдельных слоев
непропорциональны их пароизоляционным
свойствам; для устранения появления в
толще таких конструкций конденсационной влаги теплоизоляционный слой
следует поместить с холодной наружной стороны, так как в этом слу¬
чае упругость водяных паров будет падать в них быстрее, чем температура.Схема рекомендуемой конструкции слоистой стены показана на рис. 5.1, а;
при такой схеме конструкции стен можно пропустить сквозь них необхо¬
димые в отдельных случаях стальные связи-болты.В бесчердачных конструкциях покрытий для устранения конденсацион¬
ного увлажнения следует применять схему, показанную на рис. 5.1, б,
в которой под кровлей имеется воздушная прослойка, сообщающаяся с на¬
ружным воздухом. Указанное решение бесчердачного покрытия благодаря
возможности систематического высыхания материала крыши позволяет при¬
менять даже сырые лесоматериалы. Решение рассмотренной бесчердачно-
совмещенной конструкции показано на рис. 5.2.Воздушная прослойка под кровлей благодаря специальным устройствам
в карнизе и коньке обеспечивает сквозное проветривание. В целях пожарнойРис. 5.1. Схема конструкцииа — слоистой стены; 6 — бесчердачного
покрытия; плюс — отапливаемое поме¬
щение; минус — наружный воздух; 1 —
пароизоляция; 2 — теплоизоляция; 3 —
руберойдная кровля; 4 — осушающий
продух
46Глава 5. Защита деревянных конструкций от загниваниябезопасности эта прослойка по длине здания должна быть разделена на от¬
секи при помощи специальных преград из шлака или других подобных от¬
сыпок. В коньке целесообразно устройство аэратора.Конструкции деревянных полов первых этажей имеют два решения:
одинарный пол над утепленным вентилируемым подпольем и утепленное
перекрытие над холодным подпольем.Вентиляция пространства под полом при утепленном перекрытии должна
быть обеспечена установкой в полах решеток с поднятыми бортами, а также
щелевых плинтусов, расположенных по периметру помещений.При тонких наружных каменных стенах в зимний период возможно
снижение температуры воздуха помещения, в котором уложена деревянная
балка, ниже точки росы. При открытой укладке конца балки такое снижение
температуры неизбежно приведет к появлению в гнезде конденсационного
увлажнения с последующим загниванием древесины. Для избежания этого
следует все свободное пространство возле гнезда со стороны помещения
(между кладкой и поверхностью балки) заделать наглухо цементным раство¬
ром. Во избежание же проникания воздуха через щели усыхающей древе-« б)Рис. 5.3. Схемы заделки
концов деревянных балок
в каменных стенаха — глухая заделка конца:
1 — антисептирующий бан¬
даж (или обмазка антисепти¬
ческой пастой поверхности
конца вместе с торцом с
оберткой толем только боко¬
вой поверхности); 2 — глухая
заделка раствором цемента;
3 — пористая кладка; 4 —
деревянная балка; б —откры¬
тая заделка конца балки:5 —
деревянная балка; 6 — желе¬
зобетонная консольная плита;7	— толь или битум-картон;8	— антисептическая паста;
9 — утеплительсины и от других причин необходим комбинированный способ защиты конца
балки от загнивания, т. е. антисептирование древесины конца балки и пра¬
вильный конструктивный способ заделки (рис. 5.3, а). При такой заделке
скошенный конец балки (для увеличения поверхности торца) покрывается
антисептической пастой с последующей оберткой только боковой поверх¬
ности балки толем; торец балки не обертывается толем, оставаясь открытым
(для просушки древесины), а только антисептируется. В целях лучшей
просушки древесины целесообразно оставлять в каменных стенах у торцов
балок сквозные гнезда, заделывая их после окончания строительства сна¬
ружи пустотелым кирпичом во время штукатурки фасада.Более совершенным является свободное опирание балки или готовых
деревянных щитов перекрытий на заложенные в процессе ведения кладки
стен железобетонные плиты (рис. 5.3, б), утепленные минеральным войло¬
ком.Кроме указанных мероприятий, в целях предохранения деревянных кон¬
струкций от преждевременного загнивания необходимо соблюдение следую¬
щих обязательных общих положений:1.	Все элементы несущих деревянных конструкций покрытий и конструк¬
ции крыши (в особенности утепленной) должны быть по возможности до¬
ступными осмотру во всех частях, открытыми и хорошо проветриваемыми.2.	Все покрытия с применением деревянных конструкций должны иметь
наружный водоотвод и быть без световых фонарей; в случае необходимости
световые фонари должны иметь вертикальное остекление с отводом из них
конденсационной воды.
§ 18. Химические меры защиты древесины от загнивания473.	Устройство деревянных конструкций в бесчердачных покрытиях
допускается только в том случае, если будет обеспечен в них холодный про¬
дух с воздушной прослойкой под кровлей.4.	Открытые, не защищенные от атмосферных осадков конструкции сле¬
дует выполнять преимущественно из брусьев или бревен с прозорами между
ними в составных элементах, способствующими проветриванию.§ 17. ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВУчитывая возможность коррозии металла от воздействия химических
реагентов, рекомендуется применять безметальные деревянные конструк¬
ции, например составные балки из брусьев и бревен на пластинчатых наге¬
лях, брусчатые фермы на лобовых врубках и дубовых нагелях и все виды
клееных конструкций. При этом стальные детали и связи, а также стяжные
болты, не защищенные от коррозии, должны применяться только в качестве
монтажных и страховочных элементов с учетом возможности их замены
в процессе эксплуатации конструкции. Защита от коррозии металлических
деталей капитальных деревянных конструкций может быть осуществлена
путем оцинковки, покрытия лаками и другими аналогичными средствами
с учетом вида реагентов.При наличии в помещениях вредных химических реагентов несущие
деревянные конструкции покрытий целесообразно применять преимуще¬
ственно при наличии чердачного перекрытия. Защита самой древесины в не¬
обходимых случаях может осуществляться окраской после шпаклевки или
нанесением на поверхность синтетических защитных покрытий.§ 18. ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ДРЕВЕСИНЫ ОТ ЗАГНИВАНИЯ
(АНТИСЕПТИРОВАНИЕ)Химические меры защиты — антисептическая обработка — должны при¬
меняться в случаях,, когда древесина имеет первоначальную влажность выше
20% или не может быть устранено постоянное или периодическое увлажне¬
ние ее в конструкции при эксплуатации.Срок действия антисептирования зависит от ряда причин: условий службы
сооружения, глубины проникновения антисептика в толщу древесины и его
качества, концентрации раствора и породы древесины.Антисептики разделяются на две группы: водорастворимые (неорганиче¬
ские) и маслянистые (органические). От антисептиков требуется, чтобы они
отличались наибольшей токсичностью (ядовитостью) по отношению к дере¬
воразрушающим грибам и долгое время сохраняли бы это свойство. Вместе
с этим необходимо, чтобы они были безвредны для людей, не разрушали
металлических креплений (болтов, накладок, гвоздей и т. п.) и наиболее глу¬
боко проникали в толщу древесины.К водным антисептикам относятся соли и некоторые составы: фтористый
натрий (с концентрацией раствора 3—4%), кремнефтористый натрий в смеси
с фтористым натрием в пропорции 1 : 3 и динитрофенолят натрия.Для антисептирования элементов конструкций подземных деревянных
частей сооружений служит парофазная фенольная смола. Характеристика,
состав, концентрация растворов и область применения водорастворимых
антисептиков даны в СНиП I-B. 28-62, табл. 1.К маслянистым антисептикам, применяемым в открытых, подземных и
подводных сооружениях, относятся: каменноугольное креозотовое и антра¬
ценовое масла, древесный (березовый) деготь, древесная смола хвойных
деревьев, сланцевое масло, торфяной или древесный креозот. Характери¬
стика и область применения их даны в СНиП I-B. 28-62, табл. 3.
48Глава 5. Защита деревянных конструкций от загниванияТой же дели служат и антисептические пасты (суперобмазки), предста¬
вляющие собой смесь фтористого натрия со связующей основой (битум,
экстракты сульфитных щелоков или спиртовой барды, жидкое стекло,
глина), с помощью которой паста закрепляется на поверхности древесины.
Состав их и характеристика даны в СНиП I-B. 28-62, табл. 9.Различают поверхностное и глубокое антисептирование.К поверхностному антисептированию относятся: опрыскивание из гидро¬
пультов или двухкратная обмазка кистями (с перерывом в 2 я для высыха¬
ния) водным раствором антисептика или погружение в горячие ванны
с водным или маслянистым антисептиком.К глубокому антисептированию (пропитке) относятся: погружение
в горяче-холодные ванны с нормальным или усиленным водным раствором
или маслянистым антисептиком с выдержкой в каждой ванне не менее
1—2 я, а также пропитка под давлением в автоклавах.Кроме указанных способов антисептирования древесины, имеются еще
два: диффузионный и бандажный.Диффузионный способ антисептирования древесины последующего дей¬
ствия осуществляется двумя путями. Первый путь: порошкообразный анти¬
септик с балластом-песком или опилками древесины с влажностью не выше
40% насыпается на элементы из сырой древесины с влажностью выше 40%
или на элементы, увлажнение которых при эксплуатации неизбежно (стулья
фундаментов зданий, мосты, эстакады и столбы).Второй путь — антисептирование пастами, которые наносятся на по¬
верхность в виде пленки толщиной 0,3—0,5 мм.Действие сухого порошкообразного антисептика и паст основано на спо¬
собности их проникания в растворе по закону диффузии в толщу сырой дре¬
весины или при последующем увлажнении ее в эксплуатационных усло¬
виях.Антисептическая обработка по бандажному способу (бандажирование)
заключается в том, что увлажняемые части поверхности древесины (стулья
фундаментов, части столбов, закапываемые в землю) покрываются антисеп¬
тической пастой с последующей защитой гидроизоляцией, например оберты¬
ванием руберойдом и осмолкой. Поверх гидроизоляции руберойдом следует
произвести осмолку нефтебитумом.Бандажирование может быть успешно применено для свай мостов выше
уровня меженных вод, для опорных подкладных брусьев в опорных узлах
ферм, арок и рам.Простым и надежным способом обработки сырой древесины, разработан¬
ным А. И. Фоломиным, является комбинированный метод, предусматриваю¬
щий высокотемпературную сушку в органических жидкостях — маслах и
смолах, а затем пропитку маслянистым антисептиком деревянных элементов
конструкций крупных размеров; обычно применяется жидкость, получае¬
мая при очистке нефтяных смазочных масел — петролатум (смесь парафина
и церезита).Процесс нагрева и сушки древесины осуществляется погружением шта¬
беля (из досок, брусьев, бревен и готовых элементов конструкций), сложен¬
ного в стальную клеть, в открытый стальной или железобетонный бак с пет-
ролатумом нагретым до 120—140° С. При этом необходимо обеспечить выход
из толщи древесины наибольшего количества влаги еще до достижения наи¬
большей температуры. С этой целью начальная температура жидкости при
загружении подготовленной клетки может быть несколько ниже в зависи¬
мости от породы древесины и ее начальной влажности.Пропитка заключается в быстрой перегрузке клетки из указанного выше
бака в другой с нагретым до 80° С антраценовым маслом. Длительностью
выдержки загруженной клети регулируется глубина пропитки.
§ 19. Повреждение древесины насекомыми и меры борьбы с ними49В результате применения такого комбинированного метода обработки
сырой древесины достигаются исключительно высокие темпы сушки и про¬
питки древесины, хорошее качество продукции (без трещин), достаточная
стабилизация и полная стерилизация древесины.§ 19. ПОВРЕЖДЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ НАСЕКОМЫМИ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИВредители деревесины — насекомые могут быть разделены на две группы.Первая группа — физиологические вредители, поражающие свежую
древесину. К ним относятся личинки (гусеницы различных бабочек), жуки
усачи, короеды и рогохвосты. Личинки этих насекомых, попадая вместе
с лесоматериалом в деревянные конструкции, продолжают там свое разви¬
тие и разрушительное действие до момента вылета насекомыми, после чего
их деятельность прекращается ввиду отсутствия коры, необходимой для от¬
кладывания яиц.Вторая группа — технические вредители, поражающие мертвую древе¬
сину.Наиболее опасными вредителями для наземных деревянных конструк¬
ций являются жуки-корабельщики (мебельные, домовые), усачи и термиты;
для морских подводных конструкций (свайных оснований) к таким техниче¬
ским вредителям относятся моллюски (корабельный червь — тередо) и
ракообразные — лимнория и хелура. Разрушителем древесины при пора¬
жении ее техническими вредителями является личинка. Исключением в этом
отношении является жук долгоносик-трухляк, который сам разрушает
древесину.Жуки-точильщики широко распространены по всей территории нашей
страны и имеют огромное число видов.Одним из опаснейших разрушителей увлажненной древесины хвойных
пород является домовой усач-точильщик. Меры борьбы с жуками-вредите-
лями определяются профилактическими и истребительными операциями
(СНиП III-B. 8-62 и I-B. 28-62).К профилактическим мероприятиям относится глубокая пропитка дре¬
весины. Для открытых деревянных сооружений (мостов, эстакад, башен,
мачт, столбов) наиболее целесообразным средством защиты является про¬
питка под давлением креозотом (креозотирование).К истребительным операциям относятся предварительная горячая камер¬
ная сушка древесины при заготовке лесоматериалов с прогревом ее до 80° С,
а также высокотемпературная сушка древесины в маслах. Отравление
живых личинок в древесине достигается обмазкой или многократным вспры¬
скиванием из гидропульта ядовитых составов.В наших южных районах (в Закаспии, Туркмении и Закавказье)
распространены термиты; они живут в земле, из которой проникают
во все части деревянных конструкций, соприкасающиеся с ней или распо¬
ложенные вблизи нее (лежни, нижние обвязки, стулья фундаментов).Термиты уничтожаются непосредственной заливкой гнезд нефтью и глу¬
бокой пропиткой древесины под давлением.Морские древоточцы распространены на побережьях Черного и частично
Баренцевого морей, где наблюдается особенно быстрое разрушение древе¬
сины от моллюсков — тередо, банкия, а также лимнории и хелуры. Наи¬
более эффективным средством защиты от древоточцев служит глубокая про¬
питка древесины креозотом или антраценовым маслом под давлением. В от¬
дельных случаях применима также пропитка древесины окисью меди.Все такие средства пропитки под давлением могут сохранить древесину
подводных морских сооружений (главным образом свайных оснований)
два-три десятка лет.
Раздел третийРАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХКОНСТРУКЦИЙГЛАВА 6РАСЧЕТ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХСОСТОЯНИЙ§ 20. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙВ настоящее время разрешена проблема расчета деревянных конструк¬
ций по методу предельных состояний. Цель этого метода заключается в по¬
лучении гарантии нормальной работы деревянных конструкций без нару¬
шения прочности и устойчивости как конструкции в целом, так и ее отдель¬
ных элементов при возможно наименьшей затрате материалов.Конструкция переходит в предельное состояние, когда нормальная ее
эксплуатация становится невозможной.Для деревянных конструкций различают два предельных состояния:1)	по несущей способности — прочности или устойчивости, — когда она
теряет способность сопротивляться внешним воздействиям нагрузок (первое
предельное состояние);2)	по деформации, когда конструкция получает недопустимые прогибы
(второе предельное состояние).Первое предельное состояние должно обязательно проверяться для всех
конструкций, а второе — только в тех случаях, когда величина деформации
ограничивает нормальную эксплуатацию из-за недопустимых прогибов или
вибраций.Метод расчета по предельным состояниям позволяет раздельно учиты¬
вать влияние различных обстоятельств на прочность конструкций. В этом
методе в отличие от расчета по допускаемым напряжениям, коэффициент
запаса Ks расчленяется на ряд отдельных коэффициентов kt, k2, kg, которыми
учитывается вероятное изменение нагрузок в большую сторону (коэффи¬
циенты перегрузки п), возможное изменение предела прочности в меньшую
сторону (коэффициенты однородности k) и особенности условий работы эле¬
ментов конструкций (коэффициенты условий работы /га).Нагрузки, необходимые для расчета любого сооружения, делятся на
постоянные, действующие в течение всей службы сооружения (собственный
вес несущих и ограждающих конструкций), и временные, действующие
периодически (вес снега, давление ветра, эксплуатационные нагрузки),
в ряде случаев определяемые лишь приблизительно. Величины всех эксплуа¬
тационных нагрузок устанавливаются СНиП и называются нормативными
нагрузками. В действительности все эти нагрузки могут отличаться от нор¬
мативных значений и в большую сторону; эти превышения учитываются
коэффициентами перегрузки п.
§ 20. Исходные положения расчета элементов деревянных конструкций51Для получения расчетных нагрузок все нормативные нагрузки умно¬
жаются на соответствующие им коэффициенты перегрузки.Расчетное усилие в элементе конструкцииNрасч =	4" N* -f- n%N\ + • • • + Пп^п = 2 niN?У	(6-1)1где Л/”, iV”... —нормативные усилия или моменты от различных норма¬
тивных нагрузок;
я1э п2... —коэффициенты перегрузки.За нормативное сопротивление древесины принимается не средняя ве¬
личина предела прочности, который определяется на основании большого
числа лабораторных кратковременных испытаний малых стандартных об¬
разцов из чистой древесины, а его пониженное, вероятное минимальное зна¬
чение. Если путем введения специального коэффициента, принятого в СНиП
равным 0,67, учесть еще влияние длительности действия нагрузок, то такое
сниженное вероятное минимальное значение предела прочности называется
нормативным длительным сопротивлением RH.Наличие допускаемых естественных пороков древесины и влияние на¬
турных размеров элементов учитывается коэффициентом однородности
k<^ 1. Расчетное сопротивление древесины, непосредственно используе¬
мое в расчетах, получается путем умножения нормативного длительного
сопротивления на коэффициент однородности.Коэффициентом условий работы т элемента конструкции учитывается
влияние на его прочность концентрации напряжений возле отверстий и вре¬
зок, формы сечения элемента, неравномерности распределения скалываю¬
щих напряжений по площадкам скалывания и других факторов, связанных
с особенностями работы данного элемента.Для удобства расчета в СНиП II-B.4-62 коэффициенты условий работы
включаются в величину расчетного сопротивления, которое, таким образом,
зависит по величине от различных условий работы элементов.В нескольких случаях, например, при расчете врубок, коэффициенты
условий работы все же выделяются отдельно, но называются просто коэф¬
фициентами.Основное расчетное условие при расчете по первому предельному со¬
стоянию может быть представлено в виде неравенства, в левой части кото¬
рого находится суммарное расчетное усилие, а в правой — функция, выра¬
жающая величину предельной (минимальной) несущей способности эле¬
мента.Мрасч = 2 < f (S,mkRn),	(6.2)1пгде 2ntNf — сумма расчетных усилий в элементе конструкции от норма-
1	тивных (эксплуатационных) нагрузок (в наиболее невыгод¬ной комбинации), умноженных на соответствующие коэффи¬
циенты перегрузки;5 — геометрическая характеристика сечения (площадь, момент
сопротивления и т. п.), зависящая от вида напряженного
состояния элемента;
mkRK — расчетное сопротивление, умноженное на коэффициент ус¬
ловий работы.В этой формуле, как видно из введенных в нее коэффициентов л, k и т,
учитывается ряд неблагоприятных обстоятельств: возможность увеличения
эксплуатационных нагрузок, уменьшения прочности материала и влияние
условий работы элемента конструкции.
52 Глава 6. Расчет деревянных конструкций по методу предельных состоянийСледует отметить, что условия работы элемента конструкции в некоторых
случаях могут быть и благоприятными, тогда т^> 1."Из формулы (6.2) видно, что методу расчета по предельному состоянию
можно придать форму расчета по методу допускаемых напряжений, как это
и сделано в последнем издании СНиП II-B.4-62. Действительно, для цен¬
трального растяжения, например,п1где Fнт — площадь сечения нетто (за вычетом площади ослабления).
Поделив неравенство на FUT, получили бы из него формулу СНиП.
После преобразования можно также привести неравенство к виду+ ... = N" + пъ ^ + ПЪ + ...j ^ FulkRHmилиnWKFJtRjn,где Л\ — коэффициент перегрузки, приведенный по отношению к усилию
от первой нагрузки N”.Из последнего уравнения имеем•М? ^ о kmF	пилигде а — расчетное напряжение;
ппй3 = _L — коэффициент запаса.Очевидно, только в частном случае при = п2 = пг =...= пп может
быть получено совпадение результатов расчета по тому и другому методам.Таким образом, метод расчета по допускаемым напряжениям является
частным случаем метода расчета по предельным состояниям.Основное требование расчета деревянных конструкций по второму
предельному состоянию сводится к тому, чтобы деформации (прогибы) их
в процессе эксплуатации не превысили допустимые, установленные СНиП.Определение деформаций (прогибов) производится по усилиям, получен¬
ным от эксплуатационных нормативных статических или динамических
нагрузок (без введения коэффициентов перегрузок), в предположении упру¬
гой работы древесины. Математически это выражается неравенством:(6.3)где А/ — деформация от действия нормативных нагрузок;/н — допускаемая деформация, установленная СНиП для данной группы
конструкций.§ 21. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО МЕТОДУПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙВеличины расчетного сопротивления R для древесины сосны и ели даны
в табл. 6.1. Далее в табл. 6.2—6.7 даны значения переходных коэффициентов
в зависимости от породы древесины и различных условий работы конструк¬
ций, некоторых нормативных нагрузок, коэффициентов перегрузки и пре¬
дельных значений деформаций.
§ 21. Данные для расчета деревян. конструкций по методу предельных состояний .53Таблица 6.1Расчетные сопротивления R древесины сосны и ели 1 для защищенных от
увлажнения и нагрева деревянных конструкций на одновременное действие
постоянной и временной нагрузокВид напряженного состояния и характеристика
элементовОбозначенияРасчетные сопротивления
древесины в кГ/смгпостоянныесооружениявременныесооруженияИзгиб:а)	элементы с высотой до 50 см, за исклю¬
чением упомянутых в пп. б, в	б)	элементы сплошного прямоугольного
сечения с размерами сторон 14 см и более
при высоте сечения до 50 см	в)	бревна, не имеющие врезок в расчетном
сечении 	Растяжение вдоль волокон:а)	элементы, не имеющие ослабления в рас¬
четном сечении 	б)	элементы, имеющие ослабление в расчет¬
ном сечении 	Сжатие и смятие вдоль волокон	Сжатие и смятие по всей поверхности поперек
волокон		 .Смятие местное поперек волокон:	ха)	в опорных плоскостях конструкций . .б)	в лобовых врубках и шпонках	в)	под шайбами при углах смятия от 90
до 60°	Скалывание вдоль волокон„при изгибе и в соеди¬
нениях (для максимального напряжения) . . . .Скалывание поперек волокон (для максимального
напряжения)	R„Rc,00» ^СМ 90СМ 00
^СМ 00*СМ 00ЯСк^СК 001301501601008013018243040241215017018085701502028354524121 Данные для строительной березовой фанеры приведены в приложении 1.Примечания. 1. Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек
волокон на части длины при размере незагруженных участков не менее длины площадкисмятия и толщины элемента (за исключением оговоренных в табл. 6.1, п. 5а—в).(6.4)где Rc 90 — расчетное сопротивление древесины сжатию и смятию по всей поверхности
поперек волокон;/см — длина площадки смятия вдоль волокон древесины в см.2.	Расчетное сопротивление древесины смятию под углом а к направлению волокон	(6.5)+ (тга~1)х^смоо /1 sin3 а< Ясм 00гДе Ясм» Я см ©о — расчетные сопротивления смятию вдоль и поперек волокон.3.	Расчетное сопротивление скалыванию древесины под углом а к направлению
волокон	 (6.6)Яск а —^ Яск 00где RCK, RCK 90 — соответствующие расчетные сопротивления древесины скалыванию
вдоль и поперек волокон.Расчетные сопротивления древесины других пород получаются путем умножения
данных табл. 6.1 на коэффициенты перехода, указанные в табл. 6.2.
54 Глава 6. Расчет деревянных конструкций по методу предельных состоянийТаблица 6.2Коэффициенты перехода к расчетным сопротивлениям древесины разных
пород по отношению к сосне и елиКоэффициенты для сопротивленияПороды деревьеврастяжению,
изгибу,
сжатию вдоль
волоконсжатию и
смятию попе¬
рек волоконскалываниюХвойные:лиственница	1,21,21,0кедр сибирский 	0,90,90,9пихта 	0,80,80,8Твердые лиственные:дуб	1,32,01,3ясень, клен, граб	1,32,01,6акация 	1,52,21,8береза, бук	1,11,61,3вязь, ильм	1,01,61,0Мягкие лиственные:ольха, липа 	0,81,31,1осина, тополь 	0,81,00,8Таблица 6.3Коэффициенты условий работы конструкций, находящихся в условиях
повышенной влажности или повышенной температуры или проверяемых на
воздействие только постоянной нагрузкиУсловия эксплуатации конструкцииКоэффициенты1234Кратковременное увлажнение древесины с последующим высыханием
(в незащищенных от атмосферных воздействий сооружениях, в крат¬
ковременно увлажняемых конструкциях в производственных поме¬
щениях и т. п.)	Длительное увлажнение древесины (в воде, грунте; длительно-увлажняе-мые конструкции в производственных помещениях и др.)	Воздействие установившейся температуры воздуха 35—50° С (в произ¬
водственных помещениях)	Воздействие постоянной нагрузки	0,850,750,800,80Примечания. 1. Коэффициент п. 4 вводится только в тех случаях, когда уси¬
лия в элементах и соединениях, возникающие от расчетных постоянно действующих
нагрузок, превышают 0,8 от расчетной полной нагрузки. К постоянно действующим на¬
грузкам относятся: собственный вес конструкции, полезные нагрузки складских и библи¬
отечных помещений, давление воды, сыпучих масс и другие нагрузки, действующие
в течение большей части срока службы конструкции.2. Модуль упругости древесины вдоль волокон, независимо от породы ее, при расчете
по второму предельному состоянию для определения деформации конструкций постоян¬
ных и временных зданий, защищенных от увлажнения и нагрева, находящихся под дей¬
ствием постоянных и временных нагрузок, принимается равным Е = 100 ООО кГ/см2.Для конструкций, находящихся в условиях повышенной влажности и температуры
или проверяемых на воздействие только постоянной нагрузки, модуль упругости опре¬
деляется путем умножения указанной величины его на соответствующие коэффициенты
табл. 6.3.Влияние кратковременных нагрузок учитывается коэффициентами усло¬
вий работы, приведенными в табл. 6.4.
§ 21. Данные для расчета деревян. конструкций по методу предельных состояний 55Таблица 6.4Коэффициенты условий работы конструкций при воздействии
кратковременных нагрузокНагрузкиКоэффициентыдля всех видов сопроти¬
вления, кроме смятия
поперек волокондля смятия поперек
волоконВетровая . 		1,21.4Монтажная	,	1,21,4Сейсмическая	1,41,6Примечание. Повышение расчетных сопротивлений древесины при расчете
конструкций на воздействие ветровой, монтажной и сейсмической нагрузок производят
независимо от введения коэффициента для учета дополнительных или особых сочетаний
нагрузок.Снижение несущей способности для гнутых элементов учитывается коэф¬
фициентами условий работы, приведенными в табл. 6.5.Таблица 6.5Коэффициенты условий работы гнутых элементовКоэффициенты для отношений г/аВид напряженного состояния элементов125150200250500 и болееСжатие и изгиб	0,70,80,91,01,0Растяжение 		0,50,60,70,81,0Примечание, г — радиус кривизны гнутого элемента; а — размер сечения
одной изгибаемой доски или бруска в направлении радиуса кривизны.Таблица 6.6Некоторые нормативные нагрузки и коэффициенты перегрузки
(см. СНиП II-A. 11-62)Наименование нагрузокНормативные
нагрузки в кГ/м2КоэффициентыперегрузкиСобственный вес:а) конструкции, за исключением засыпкиПо проектным
даннымi,iи плитных утеплителей	б) засыпки и плитные утеплители	То же1,2Снеговая нагрузка 	По СНиП1,4Ветровая нагрузка 	То же1,2-1,3Нагрузка на чердачные перекрытия	751,4Нагрузка на перекрытия жилых зданий	Нагрузка на перекрытия в театральных залах и
коридорах, кинотеатрах, вокзалах, школах,
ресторанах, клубах, вестибюлях, на балконах,
лестницах, трибунах, других подобных поме¬1501,4щениях и на складах	Нагрузка в цехах и производственных помеще¬300; 400; 5001,3; 1,2ниях промышленных предприятий	По технологиче¬
скому процессу1,2—1,4
56Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияТаблица 6.7Предельные значения прогибов для изгибаемых элементов перекрытий ипокрытийИзгибаемый элемент конструкцийПредельный прогиб в долях пролета
элементадля постоянных
зданийдля временных
зданийПерекрытия:а) чердачные	1/2001/150б) междуэтажные	1/2501/200Покрытия:а) для прогонов, стропильных ног и дере-1/200воплиты 	. 1/150б) для настилов и обрешетки под кровлю1/1501/100в) для ендов	1/4001/300Опалубка:а) закрытых поверхностей конструкций . .—1/250б) открытых поверхностей конструкций . . .1/400Примечание. При наличии штукатурки прогиб балок междуэтажных перекры¬
тий только от полезной нагрузки не должен быть выше 1/350, а при деревоплите — не
выше 1/600.Г Л А В А 7РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ§ 22. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РАСТЯЖЕНИЕЛабораторные испытания растянутых стержней строительных размеров
показывают, что естественные пороки древесины резко снижают предел проч¬
ности. Особенно опасны несимметрично расположенные сучки и другие
дефекты в сечении элемента.Наличие врезок разного вида и отверстий приводит к образованию
возле них в ослабленном сечении концентрации напряжений; поэтому в осла¬
бленном сечении элемента расчетное сопротивление древесины на растя¬
жение снижается на 20%.Исходная формула при центральном растяжении элемента с симметрич¬
ным ослаблением(7-1)*НТгде Np — расчетная растягивающая сила от нормативных нагрузок с вве¬
дением коэффициентов перегрузки 1;1 Влияние естественных пороков древесины на работу растянутых элементов учиты¬
вается введением к нормативному минимальному сопротивлению при растяжении RH == 370 кГ'см2 коэффициента однородности k = 0,27.
§ 23. Центральное сжатие57Rv — расчетное сопротивление растяжению древесины вдоль волокон;
FHT — площадь поперечного сечения элемента за-вычетом площади ослаб¬
ления.При определении FHT ослабления, расположенные на участке длиной
20 см, принимаются совмещенными в одном сечении (из-за скалывания).§ 23. ЦЕНТРАЛЬНОЕ СЖАТИЕПри испытаниях на сжатие древесины с естественными пороками на¬
блюдается снижение механической прочности по сравнению с результатами
испытаний стандартных образцов из чистой древесины. Падение прочности
сучковатых элементов при сжатии наблюдается в меньшей степени, чем при
растяжении. При здоровых и сросшихся с древесиной сучках влияние их на
прочность сжатого элемента, как показывают опыты, равносильно ослабле¬
нию этого элемента отверстиями, равными диаметру сучков.Приняв снижение предела прочности при сжатии сучковатых элементов
равным отношению площади, занимаемой в сечении сучками, к полной пло¬
щади сечения, получим соответствующее значение коэффициента снижения
предела прочности (коэффициент однородности k).Для сжатых элементов конструкций, относящихся ко II категории, до¬
пустимая сучковатость принимается не более чем на 1/8 части сечения, чему
соответствует коэффициент однородности k = 0,65 г.Исследования Н. JI. Леонтьева показали, что для древесины сжатых
элементов конструкций II категорий в зоне ослабления их сучками проис¬
ходит снижение модуля упругости в той же степени, что и сниженйе пре-
' дела прочности.Упруго-пластическая работа древесины при сжатии позволяет не учиты¬
вать концентрацию напряжений в ослабленном сечении сжатого элемента.Расчет центрально-сжатых элементов на прочность проводится в пред¬
положении равномерного распределения напряжений по площади сечения
FHT по формуле:(7.2)1 НТгде Rc —расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;FHT — площадь поперечного сечения за вычетом площади ослабления.Кроме расчета на прочность, для достаточно гибких стержней требуется
расчет на продольный изгиб. При центральном сжатии таких стержней
наблюдается искривление их при напряжениях, значительно меньших пре¬
дела прочности сжатию.Для упругого, центрально сжатого стержня предельная (критическая)
нагрузка определяется по известной формуле Эйлера:ЛГкр = ^,	(7.3)где Е — модуль упругости древесины;/ — минимальный момент инерции сечения;/0 — расчетная длина стержня, определяемая в зависимости от способа
опирания его концов; при шарнирно опертых концах она равна
действительной длине стержня (основной случай продольного
изгиба).1 Расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон Rc = 200X0,65 == 130 кГ/см 2, где 200 кГ/см2 — минимальное вероятное сопротивление при сжатии
вдоль волокон (см. СНиП II-A. 20-62, табл. 35 и 37).
58Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияНа основании формулы (7.3) критическое напряжение в стержнеУчитывая, что	А^кр	п2Е1икр - f“ IIF *где г — радиус инерции сечения,
получим_п2Еакр— ^2 ,(7.4)где А, = — гибкость стержня;/0 — расчетная свободная длина стержня.Взяв отношение критического напряжения акр к пределу прочности
сжатию RKр, получимак0 п2Е7$ = 1?*Г=Ч-пр(7.5)Полученное отношение называется коэффициентом продольного изгиба.
Результаты многочисленных лабораторных испытаний показывают, чтоотношение модуля упругости к
пределу прочности древесины, не¬
зависимо от ее породы и степени
влажности, можно принять посто¬
янным; оно является неизменным и
при длительном действии нагруз¬
ки, т. е.ЕЯ.прРис. 7.1.- Диаграмма сжатияПри пропорциональном сниже¬
нии модуля упругости и предела
прочности древесины для сечений,
ослабленных сучками, в зоне ослабления сохраняется та же величина
отношения их, как при обычных, так и при длительных испытаниях.Отсюда следует, что для всех рассмотренных случаев величина коэффи¬
циента продольного изгиба не зависит от абсолютных значений модуля
упругости и предела прочности.Приняв на основании экспериментальных исследований — = 312,получим*прФ =я2-312
V3100: к- •(7.6)Из диаграммы сжатия в координатах о —е (рис. 7.1) будем иметь для
точки а, расположенной выше предела пропорциональности, значение мо¬
дуля упругостиЕ, = tgp,где Р — угол наклона касательной к точке а.Очевидно, (J се, а поэтому с повышением напряжения переменный мо¬
дуль упругости будет уменьшаться. Формула (7.5) может быть справедливой
и за пределом упругости, если вместо постоянного модуля упругости Е
ввести приведенный Ек, меньший, чем Е.
§ 23. Центральное сжатие59Для прямоугольного сечения приведенный модуль упругости£к= (/£+ух)*=	’	(7,7>где Е = tg а — постоянный модуль упругости;« cl. a j	ц	о£ст=— = tgP —переменный модуль упругости, определяемый издиаграммы сжатия в той ее точке, для которой кри¬
тическое напряжение имеет заданное значение.На рис. 7.2 показана кривая изменения коэффициента продольного из¬
гиба, часть которой при к 75 представляет собой гиперболу Эйлера.Рис. 7.2. График коэффициента продольного изгибаОстальная часть кривой для X <^ 75, т. е. за пределами упругости, на осно¬
вании экспериментальных данных построена по формуле, предложенной
Д. А. Кочетковым:Ч. — 1 — O.S (-Aj)*,	(7.8)и, следовательно, является параболой.Используя зависимость между критическим напряжением и пределом
прочности, выраженную формулой (7.5), получим^кр == ^прф>учитывая длительность действия нагрузки и влияние естественных пороков
на сопротивление древесины сжатию, мы должны подставить в это
60Г лава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияравенство вместо предела прочности Rnp величину расчетного сопротив¬
ления сжатию Rc\ так какгДе Кл — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия на¬
грузки, a kn — коэффициент, учитывающий влияние пороков дре¬
весины, то для данного.случая при расчете следует приниматьКритическим здесь является напряжение в элементе, находящемся в пре¬
дельном состоянии; оно может быть выражено через предельное значение
сжимающей силы N и площадь сечения F^ac4i следовательно, расчетной
формулой на устойчивость в предельном состоянии будетгДе ^расч — расчетная площадь поперечного сечения для проверки на
устойчивость, принимаемая по нормам;Fрасч == ^бр — при отсутствии ослаблений или при ослаблениях, не выхо¬
дящих на ребро, если площадь их не превышает 25%;Fpac4 = FHT — при симметричных ослаблениях, выходящих на ребро.При несимметричных ослаблениях расчет ведется на внецентренное
сжатие.Расчетная длина стержня определяется в зависимости от способа закре¬
пления его концов.Если один конец стержня защемлен, а другой свободен, то /0 = 21, где / —
действительная длина стержня; если один конец защемлен, а другой шар¬
нирно оперт, то /0 = 0,8/ (вместо теоретического значения 0,71/); если оба
конца стержня защемлены, то /0 = 0,65/ (вместо 0,5/).Отличие указанных нормативных значений расчетной длины в двух
последних случаях от теоретической величины объясняется невозможностью
осуществить полное защемление стержня за счет неизбежного обмятия дре¬
весины поперек волокон при его деформации.Расчетная гибкость стержняДля бревна, учитывая сбег (1 см на 1 м длины), г определяется для сече¬
ния, расположенного в середине длины.°кр = #сФ-(7.9)илиN ==£ y>RcFiрасч»(7.10)^расч = § ^нт — если площадь ослабления превышает 25%;Г мин(7.11)где радиус инерции для прямоугольного сечения(7.12)Для круглого сечения(7.13)
§ 23. Центральное сжащие61Предельная гибкость основных сжатых элементов конструкций (поясов
и стоек, ферм и арок, колонн) по СНиП II-B.4-62 не должна превышать
120, для остальных элементов конструкций — 150, для связей — 200.
Рассмотрим два случая продольного изгиба.1)	X 75. Из формул (7.10) и (7.6)\г D с.	3100 г NX2N — (f>RcF, ф — ; F— 31оо/?с •Для круглого сеченияс nd- ,.2 4F -2 Iй 16/2 \Ш- 4лГ-
F = _; # = -; W = T2 = ^= — = —и, следовательно,F 4nl‘N	pi 4kI-N~ 3mRcF ИЛИ — 3100/?с ’откуда'-15вУ'т5~иУ*	<7'14>иd =1,135/^7	(7.15)Для прямоугольного сеченияF_bh-.kb<t. k-L. г	V = t=W_\2kl>'’ К ~~ Ь > ЛМИН — у j2 » N “ r2	£2 — ^ >следовательно,Д7 	 3100F п г 	 ^58 pip— 12£/2	"" /г/2 Ас>откуда'?=теУГ1-	<7|6>2)	A. sg 75. Согласно формулам (7.8) и (7.10)N = <?RCF = [l -0,8 (4)*j RCF = (F-^Wf) Rc-
N = (F — 0,00008^)^;F = A + 0.00008W.К сn	4л/2Для круглого сечения, зная что № = получимF = 4- + 0.001/2;	(7.17)1,135]/Т\	(7.18)ГТ	\ 2 12W2Для прямоугольного сечения, поскольку № = —получимF=^- + 0,001W*.	(7.19)Пример. Опорная стойка из соснового бруса сечением 12X18 см, высотой
h = 3,2 м с ослаблением в середине высоты от двух болтов диаметром d = 16 мм. В концах
стойка закреплена шарнирно. Расчетная нагрузка Nc = 10,3 Т (определенная с учетом
коэффициентов перегрузок—для собственного веса 1,1 и для снега — 1,4). Опорная
стойка защищена от увлажнения и нагрева. Rc = 130 кГ/см2. Проверить несущую спо¬
собность стойки.Решение. F$v = 12 • 18 = 216 см2; Focл = 2 • 1,6 • 12 = 38,4 см; полученная вели¬
чина ослабления меньше 25% от /бр, следовательно, для поверки на устойчивость можем
принять ^расч = ^бр-
62Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияПоверяем стойку на прочность по формуле (7.2)58 < 130 кГ\см~.Минимальный радиус инерции из формулы (7.12) rv = 0,289 • 12 = 3,47 см, макси-
320мальная гибкость	= 92 > 75.3100Следовательно, по формуле (7.6) ф = = 0,366^0,37; напряжение по формулеПри изгибе элемента существенное значение имеют естественные пороки
древесины, особенно если они находятся в напряженных волокнах растяну¬
той зоны. Для обеспечения надежной работы элемента требуется соответ¬
ствующий отбор лесоматериала.Влияние естественных пороков древесины на сопротивление изгибу
элементов конструкций учитывается коэффициентом однородности k = 0,4
(см. СНиП И-А.20-62, табл. 37).Многочисленные испытания элементов конструкций при изгибе пока¬
зали, что при прочих равных условиях несущая способность зависит от
формы поперечного сечения элемента. При равных моментах сопротивления
несущая способность отцилиндрованных элементов с круглым сечением.
выше несущей способности элементов с прямоугольным сечением.В то же время еще большее влияние, чем форма сечения, оказывают
выходящие на кромку перерезанные волокна, за счет чего прочность эле¬
ментов круглого сечения, подвергавшихся механической обработке, ниже
прочности бревен. Этим объясняется и принятие повышенных расчетных
сопротивлений для бревен.Для элементов с прямоугольным поперечным сечением при изгибе несу¬
щая способность изменяется в зависимости от отношения высоты сечения
к его ширине. Исследования Е. И. Светозаровой по этому вопросу показали,
что отношение предела прочности древесины при изгибе RH к пределу проч¬
ности при растяжении Rp может быть выраженогде h — высота сечения в см.Сопротивление изгибу клееных элементов двутаврового профиля ниже
сопротивления элементов с прямоугольным сечением при равных моментах
сопротивления. В этом случае сопротивление изгибу будет зависеть от соот¬
ношения между шириной полки и толщиной стенки элемента.Для изгибаемых клееных элементов прямоугольного сечения с высотой h
и шириной Ь коэффициенты условий работы т определяются по табл. 7.1;
эти коэффициенты могут быть учтены непосредственно при назначении рас¬
четного сопротивления и тогда отдельно не учитываются (табл. 6.1, п. 16).что близко к заданному значению для F= 12* 18 = 216 см2.§ 24. ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ
§ 24. Поперечный изгиб63Таблица 7.1Коэффициенты условий работыШирина сечения
в смКоэффициенты при высоте балки прямоугольного сеченияв смменее 1414-5060708090100 и болееW/A4^ ^1,01,01,001,150,951,050,900,950,850,900,80.0,850,750,80При двутавровом, рельсовидном и тавровом сечениях с шириной b и
высотой h коэффициенты табл. 7.1 следует умножить на коэффициенты, при¬
веденные ниже (здесь Ьг — ширина стенки; Ъ — полная ширина элемента):bjb	 1/2 1/3 1/4Коэффициент	 0,9 0,8 0,75Расчетное сопротивление древесины изгибу принимается по табл. 6.1
с введением соответствующих поправочных коэффициентов.Расчет элементов на изгиб по прочности (по первому предельному со¬
стоянию) производится по формуле:МR«расч(7.20)гдеМ — расчетный изгибающий момент;R» — расчетное сопротивление древесины изгибу;№расч — расчетный момент сопротивления в ослабленном сечении
(нетто) с максимальным изгибающим моментом.Ослабления, расположенные на участке длиной 20 см, принимаются
совмещенными в одном сечении.Подбор сечения при изгибе производится по формуле:М_Яи(7.21)Деформации прогиба при изгибе определяются от полной нормативной
(эксплуатационной) нагрузки.Значение момента инерции определяется без учета местных ослаблений,
если они незначительны.Для коротких изгибаемых элементов при I ^ 5,4 Л, элементов с большими
сосредоточенными нагрузками возле опор, для двутаврового профиля с не¬
большой толщиной стенки по сравнению с шириной полки дополнительно
требуется поверка на скалывание. Расчет в этих случаях производится по
формуле:0S6p <Яск,	(7.22)где^бр^расчQ — расчетная поперечная сила;/бр — момент инерции брутто рассматриваемого поперечного сечения;
S6р — статический момент брутто сдвигаемой части сечения относи¬
тельной нейтральной оси;6расч — расчетная ширина сечения;Яск — расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон
при изгибе.Величина дополнительного прогиба в этом случае от влияния касатель¬
ных напряжений ввиду его незначительности обычно не учитывается (исклю¬
чение составляют двутавровые балки клееные и с фанерной стенкой).
64Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияДостаточная жесткость изгибаемого элемента (балки) устанавливается
сравнением расчетной величины относительного прогиба fll с предельным егозначением у(7.23)Величина предельных значений относительного прогиба для элементов
конструкций указана в табл. 6.7.Для упрощения можно пользоваться формулой, устанавливающей связьмежду относительным прогибом j- и величиной 1- из условия обеспечениянеобходимой жесткости изгибаемого элемента (балки). Например, для
однопролетной балки прямоугольного сечения с равномерно распределен¬
ной нагрузкой/__5_ ql__5	_ 5_ Ммакс / _ 5 WLI ~~ 384 * EI ~~ 48 * SEI L “ 48 ’ El L “ 24 * 2ЕГНОW=*
w h ’поэтомуi_	5. ^/ ~ 24' Eh'В общем случаеII ~KE f ’откудаА = *7?|у|/,	(7.24)где A — коэффициент, зависящий от вида нагрузки и схемы балки;Е — модуль упругости древесины.К особым случаям следует отнести расчет изгибаемых элементов кон¬
струкций, ослабленных подрезкой сечения на опорах; подрезка снизу в растя¬
нутых волокнах ведет к уменьшению
рабочей высоты сечения и снижению
сопротивления элемента на опорах
скалыванию; кроме того, в сечении
с резким изменением его высоты
возникают растягивающие напряже¬
ния в поперечном к волокнам направ¬
лении и скалывающие вдоль волокон,
которые приводят к появлению трещин
и снижению прочности, особенно зна¬
чительному при наличии нагелей.
Постепенным изменением высоты сечения у опоры за счет устройства
скоса, как показано пунктиром на рис. 7.3, достигается снижение концен¬
трации напряжений в месте подрезки.Согласно указаниям СНиП II-B.4-62 допускаемая глубина подрезки на
опоре растянутых волокон в изгибаемом элементе (балке) сплошного сече¬
ния должна быть-^-^6 кГ/см2Рис. 7.3. Подрезка конца деревянной
балкиприпри Щ Зг 4 кГ/см4
при ^ Зг2,5 кГ;см2: 0,1 h;; 0,25 h;
;0,5/г,(7.25)
§ 25. Косой изгиб6$где А — опорная реакция от расчетной нагрузки.Кроме указанных условий, глубина подрезки должна бытьпри Л^>18 см	а^0,3/г; \при h = 18—12 см а^0,4Л; 1	(7.26)при h<^ 12 см	а ^ 0,5/г. JДлина опорной площадки подрезки не должна превышать высоты сече¬
ния. Подрезки при значительных сосредоточенных грузах возле опор за¬
прещаются.§ 25. КОСОЙ ИЗГИБПри несовпадении направлений действия нагрузки с главными осями
сечения и при отсутствии мер для воспринятая скатной составляющей воз¬
никает косой изгиб. Прогоны крыши сплошного прямоугольного сече¬
ния в условиях такой нагрузки, уло¬
женные опорами по верхним наклон¬
ным поверхностям стропильных ферм,
должны обязательно рассчитываться
на косой изгиб (рис. 7.4):<7v. = 9sina; qy — qzosa~GU,Iи, следовательно,мхог =wxа =ИкУ Wy-В этом случае расчет элементов
сплошного сечения на прочность при
косом изгибе производится по формулеМх ,Wx-г- Wy;я„,(7.27)Рис. 7.4. Схема работы бруса на ко¬
сой изгиб'где Мх и Му — составляющие расчетного изгибающего момента соответ¬
ственно для главных осей х и у\Wx и Wv — моменты сопротивления нетто рассматриваемого попереч¬
ного сечения для осей х и у.Преобразовав формулу (7.27), получимилиW,(7.28)Мх + гМ. v
Яи ’где г = = у — при малом уклоне поверхности опирания изгибаемогоэлемента и наиболее выгодном соотношении высоты и
ширины его величина г принимается равной 1,4.В частном случае из условия равной прочности ах = оу будем иметьМх _ Му'WxwvМхМуwxwvАьv у ivly Wyзаменив значения изгибающих моментов их величинами для равномерно-
распределенной нагрузки, получим-j- — ctga.
66Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияАналогично из условия равенства прогиба fx = fy имеем5 Чх1* — 5 Яу1*. Яу — !л = — — ctg cr — — Ycte а
384 Е1у 384 EIX ’ qx ly b2 Qlga’ Ъ [ gРасчетная величина прогиба при косом изгибеf = VTTFTj.	(7-29)Если скатная составляющая нагрузки может быть погашена специаль¬
ными связями или настилами, надежно скрепленными с прогонами крыши
и между собой в коньке, через второстепенные прогоны или как-либо иначе,
то основные прогоны рассчитываются без учета косого изгиба.§ 26. СЖАТО-ИЗОГНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫВерхние пояса ферм с внеузловой нагрузкой и колонны с эксцентричной
нагрузкой необходимо рассчитывать на совместное действие сжимающей
силы N и изгибающего момента М.Кроме основного, вызываемого поперечной нагрузкой, при расчете
сжато-изогнутых элементов конструкций учитывается еще и дополни-
п	тельный момент, который возни-0)NIТЖ--.-JЦ-N0)Мун =Му +UfI-4U*.6)Nкает от действия продольной си¬
лы на деформированный элемент
(рис. 7.5). Этот дополнительный
момент равен произведению про¬
дольной силы N и стрелы прогиба
f. Величина полного прогиба за¬
висит от момента М и продольной
силы N-, приближенно можно при¬
нять, что полный прогибЧ Мун -Myf =/оI1 —N(7.30)кр/огдеМун -Му■NfРис. 7.5. Схема работы сжато-изогнутого
и растянуто изогнутого элементаа — при действии поперечной нагрузки и сжимаю¬
щей силы; б — при действии поперечной нагрузки
и эксцентрично приложенной сжимающей силы;
в — при действии поперечной нагрузки и растяги¬
вающей силы/о — прогиб от поперечной
нагрузки;NKр — критическая сила, при¬
нимаемая по Эйлеру при
любой гибкости элемента.Эта критическая силаN Кр =п-Е1Приняв приближенно 1 синусоидальную форму изгиба от симметричной
поперечной нагрузки, получимС . ЛХ	гш	г д ' длy=f0 sin—; yr = — fo-p sm—.и,	следовательно, для середины пролета, т. е. при х = у,опуская знак (—)
получимЛХt/r 	 	 f	f 	У J7J 10 /2 >	l оMl2n2EIкр1 Лишь при нагрузке, распределенной по длине балки по синусоидальному закону,в действительности очертание эпюры изгибающих моментов и линия прогибов будут сину¬соидальными.
§ 26. Сжато-изогнутые элементы67В таком случае суммарный прогибМ	Мf~N Л	n_\~nkp-n-	(7-31>"П1 NKJ	‘Суммарное напряжениеN M + Nfm
F	W ’подставив сюда значение прогиба, получим максимальное краевое напря¬
жение° =	, М ЛМ-	<7'32>Приняв максимальное краевое напряжение в предельном состоянии
равным расчетному сопротивлению на сжатие, получимN , М*(■-£)N -	<7'33>Обозначив 1 — лг-=£> преобразуем это выражение. Значение крити-•^крческой силы jVKp может быть представлено через критическое напряжение
акр и площадь поперечного сечения^кр =После подстановки сюда значения критического напряжения из фор¬
мулы (7.9) получимNKp = <pRcF.	(7.34)Г,	3100Приняв ф = получимя2S — 1 — 3100/=7?с*	(7.35)Выражение коэффициента £ действительно в пределах от 1 до 0; приняв
I = 1, мы должны также принять X = 0, т. е. пренебречь влиянием гиб¬
кости элемента на его напряженное состояние. Тогда формула (7.32) примет
видПриняв | = 0, получимVN3100 FR.= 1; N =q>RcF.В этом случае вся несущая способность элемента используется для ра¬
боты на сжатие, и нагрузка от изгиба не допускается.Подставив в формулу (7.33) значение £ из формулы (7.35) и учтя возмож¬
ное ослабление сечения элемента и неравенство в общем случае в предель¬
ном состоянии расчетных сопротивлений Rc и R„, получим формулу для
расчета сжато-изогнутых элементовт +	Р'36»Здесь коэффициентом 1 учитывается увеличение изгибающего момента М
за счет действия продольной силы на деформированный элемент.
68Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сеченияЗначение £ в формуле (7.35) является приближенным, так как было3100	*принято ф = , что справедливо только для элементов с гибкостью75 (в пределах упругости) и при допущении, что формула для прогиба
элемента, выведенная из условия Е = const, будет справедлива и для пре¬
дельного состояния элемента.Неточность формулы (7.36) обусловливается еще и тем, что при ее вы¬
воде форма кривой прогиба при действии поперечной нагрузки принята
для, всех случаев нагрузки в виде синусоиды.Для устранения недоразумений, которые могут возникнуть при расчете' А/ N ^сжато-изогнутых элементов с гибкостью менее 75, при <р = 1 — 0,8СНиП II-B. 4-62 рекомендуют при малых напряжениях от изгиба M/W6p,
непревышающих 10% от напряжения N/F6„, внецентренно сжатые элементы
проверять на устойчивость по формуле (7.10) без учета изгибающего мо¬
мента.Расчетные значения поперечной силы Q и сдвигающего усилия Т в сжато¬
изогнутом элементе с учетом влияния продольной силы N будутQpac4 = f; T =	(7-37)П р и м е р. Верхний пояс фермы пролетом 16 м имеет сечение 15X20 см; длина
панели / = 3,0 м. В пролете панели уложено два прогона крыши на расстоянии от узлов
1,0 м. Сосредоточенная постоянная нагрузка от каждого прогона Рп = 350 кГ и от
снега Рс = 400 кГ. Нормальное усилие в рассматриваемой панели верхнего пояса от
постоянной нагрузки Nn = 3,0 Т и от снега Nc = 3,35 Т. Вся конструкция покрытий
защищена от увлажнений и нагрева. Произвести проверку пояса по первому предельному
состоянию.Решение. Для определения расчетных нагрузок, пользуясь табл. 6.6, получимЛ^расч = 3 • 1,1 + 3,35 • 1,4 = 8,0 Т;Ррасч = 350 • 1,1 + 400 .1,4 = 945 кГ.Расчетный изгибающий момент от местной нагрузкиМрасч = 945 • 100 = 94500 кГсм.Определяем необходимые геометрические характеристики:1S. 9П2FHT = F6р = 15 • 20=300 см2; W6p =	= 1000 см3.Расчетная гибкость элемента в плоскости действия моментаЛ„-Я[-1Э0«/7«ЛИз табл. 6.1 имеем /?и = 150 кГ/см2. Подставив полученные данные в формулы (7.35)
и (7.36), получимt 1	, 52*.80005	3100 /=бр/?с	3100-300-130 ’8000 , 94500 -130 _ , , по „ _ ,ос _ ,ОЛ „П(я
300 + 0,83 • 1000 • 150— ’ + _	1 ’Благодаря наличию в пределах панели двух прикрепленных к поясу прогонов,
проверки на устойчивость из плоскости фермы не требуется.§ 27. РАСТЯНУТО-ИЗО ГНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫДействие продольной силы на растянуто-изогнутый элемент приводит
к уменьшению расчетного момента; поэтому СНиП II-B. 4-62 влиянием
продольной силы на величину момента пренебрегают и расчет элементов
рекомендуют вести без учета разгружающего действия изгибающего момента
§ 29. Балки сплошного сечения, усиленные подбалками69от продольной силы. Расчетная формула с учетом неравенства в общем
случае в предельном состоянии расчетных сопротивлений R? и /?и, а также
и ослабления поперечного сечения будет иметь следующий вид:N , М*	(7>38)Fnr ^расч^и	***где №расч — расчетный момент сопротивления поперечного сечения.С целью предотвращения возможности возникновения изгибающих мо¬
ментов в ослабленных поперечных сечениях растянутых элементов реко¬
мендуется осуществлять центрировку в них растягивающего усилия по
ослабленному сечению.ГЛАВА 8БАЛКИ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ§ 28. ОДНОПРОЛЕТНЫЕ БАЛКИ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯИзгибаемые элементы сплошного сечения применяются в виде балок раз¬
личных перекрытий, прогонов, наслонных стропил, обвязок и каркасных
стен.Простота, возможность вы¬
полнения таких балок из бре¬
вен, брусьев или досок, пос¬
тавленных на ребро, обеспе¬
чивают их широкое примене¬
ние. Пролет таких балок
сплошного сечения может
быть от 6 (для досок) до 7—8 м (для брусьев и бревен).§ 29. БАЛКИ СПЛОШНОГОСЕЧЕНИЯ, УСИЛЕННЫЕ
ПОДБАЛКАМИОдним из способов уси¬
ления однопролетных балок
сплошного сечения является
применение подбалок. Под-
балки, будучи соединенными
с концами балок болтами
(рис. 8.1), в то же время
служат для осуществления
стыков балок.Расчет балок, усиленных подбалками, производится при наличии вре¬
менной нагрузки по сечению в середине пролета балки с учетом опирания
ее концов в точках касания упругих линий прогибов балки и подбалки, а по
сечению подбалки над опорой при отсутствии временной нагрузки в смеж¬
ных пролетах с учетом опирания балки на концы подбалок.Из условия равновесия подбалки, нагруженной опорными давлениями
в смежных пролетах, имеемgl	(g+p)l<* iТа*--Т2 -Рис. 8.1. Прогон, усиленный подбалками
а — конструкция; 6 — расчетная схема работы
70Глава 8. Балки сплошного сеченияоткуда;Оа.(g+pyМаксимальный изгибающий момент в середине пролета балки, нагружен¬
ной постоянной g и временной р равномерно распределенными нагрузками,(g + P)i h (g+P) IsМкгде 1г = (/ — 2ах) — расчетный пролет балки.
После преобразований получим8_,«+й (гДля подбалкиМ = —^У1макс 2(8.1)(8.2)Длину выноса консоли подбалки
0,15/ до 0,19/, добавляя к этому 10 сма)Д«Щ1111ТГР»It It 1t tjr-
it У tt tt Itобычно принимают в пределах от
из конструктивных соображений на
скошенную часть у конца под¬
балки. При одинаковых момен¬
тах инерции самой балки и
подбалки полную длину выноса
консоли целесообразнее всего
брать равной 0,17/ + 0,10 м.
При этом общая касательная
упругих линий прогона и под¬
балки располагается вблизи от
конца консоли. Крайние пролеты
оперты одним концом на край¬
нюю опору, а другим — на кон¬
соль. В этом случае подбалка со
стороны крайней опоры неумень-
шает расчетного пролета балки.Подбалки часто применяются
в конструкциях простейших мос¬
тов балочной системы и эстакад.§ 30. КОНСОЛЬНО-БАЛОЧНЫЕ
И НЕРАЗРЕЗНЫЕ СИСТЕМЫ
ПРОГОНОВХгвЧт-S XZH,21-SнеразрезнаяКонсольно-балочные и не¬
разрезные системы прогонов
(рис. 8.2) применяются главным
образом в конструкциях покры¬
тий и подвесных потолков
(СНиП II-B.4-62, § 6.23 и
рис. 26).Консольно-балочные прогоны
в зависимости от расположения
шарниров имеют два решения:
равномоментное и равнопрогибное. В этих решениях прогонов приме¬
няются две схемы расположения шарниров (стыков): с двумя шарнирами
через пролет и с одним шарниром в каждом пролете, кроме одного.Рис. 8.2. Консольно-балочная и
системы прогонова — с расположением шарниров по два через пролет;
б — с расположением шарниров по одному в каждом
пролете; в — устройство шарнира; г — конструкция
неразрезного прогона; д — схема определения усилия
в гвоздевом забое по стыку досок; 1 — обрезок доски,
прибиваемый снизу гвоздями к прогону для предот¬
вращения потери устойчивости верхнего пояса из
плоскости фермы
§ 30. Консольно-балочные и неразрезные системы прогонов71Вторая схема непригодна, поскольку в случае разрушения балки или шар¬
нира в одном из пролетов произойдет последовательное разрушение про¬
гонов во всех остальных пролетах.Однако применение решения по второй схеме в виде спаренных прогонов
пригодно для осуществления неразрезных систем прогонов (рис. 8. 2, г).Расчет консольно-балочных и неразрезных прогонов с равными проле¬
тами, согласно СНиП II-B.. 4-62, разрешается вести в предположении рав¬
номерно распределенной нагрузки на всех пролетах.Если расстояние шарниров от опор во всех пролетах прогонов консольно¬
балочной системы будет х = 0,15 /, то изгибающий момент в середине про¬
лета и на опорахЛ^макс =<j$ = 0,0625qP (равномоментная схема).Наибольший прогиб будет в тех пролетах, где нет шарнировf 	 ^ 	п оо^2 —/макс — 192£/ ~	Е[ -Конструкция шарнира (стыка) осуществляется косым прирубом. Боко¬
вое смещение шарнира предотвращается установкой одного вертикального
болта. Рассмотренная консольно-балочная система при применении лесома¬
териала длиной 6,5 м может^>существляться для пролетов не свыше 4,5 м.Спаренная система образуется соединением двух прогонов по второй
схеме с противоположным расположением, шарниров (рис. 8.2, г). При
этом все стыки допускаются с прямым упором на расстоянии 0,21 / вправо
и влево от опор; по статической схеме такая спаренная система представляет
собой неразрезной прогон. При равных пролетах расчетный изгибающий
момент в крайнем пролете и на второй опоре для такого прогона при равно-ql2мерно-распределительнои нагрузке принимается равным -уд-; на всех по¬
следующих опорах он принимается равным При уменьшении крайних
пролетов на 20% все опорные моменты принимаются равными М0=-у^-,а пролетные МП =Кроме того, за счет уменьшения крайних пролетов удается добиться
выравнивания опорных реакций или, иначе говоря, нагрузок, передающихся
на фермы или другого вида несущие конструкции, поддерживающие про¬
гоны, что особенно важно.При неразрезных прогонах с равными пролетами наибольшую величину
опорная реакция имела бы на второй от конца опоре, и здесь пришлось бы
помещать специальную усиленную ферму.Уменьшение крайних пролетов на 20% полезно еще и потому, что при
средних пролетах / = 6 м крайний элемент прогона вместе с консолью у
опоры будет иметь ту же длину. В противном случае потребовался бы для
крайних элементов прогона длинномерный лесоматериал или устройство
стыков вблизи крайних опор, что не рекомендуется.Стыки досок рассчитываются на действие поперечной силы QCT, опреде¬
ляемой из условия (см. рис. 8.2, д)Моп = 2QCTxrB; Qcx = ||—•гв
Раздел четвертый
СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙГ Л А В А 9ОБЩИЕ ДАННЫЕ§ 31. КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ (СВЯЗЕЙ)Ограниченность сортамента лесоматериала по своим размерам требует
при создании различных конструкций соединения их элементов по длине
(сращивание) и в поперечном направлении (сплачивание). Кроме того, для
образования узловых сопряжений в конструкциях соединяют одни элементы
с другими под различными углами.Виды соединений (связей) элементов различны и зависят от характера
их работы.При соединении сжатых элементов вдоль волокон вопрос решается про¬
стым упором их опиленных концов с применением для сохранения нормаль¬
ной работы соединения при случайных внешних воздействиях (ударах)
накладок на гвоздях или болтах. При соединении растянутых элементов
вдоль волокон (например, в растянутых стыках) или в случае присоедине¬
ния их под углом друг к другу (в узлах ферм), при сплачивании элементов
(в составных балках) требуется применение специальных средств.В современном строительстве виды соединений (связей) можно разде¬
лить на шесть групп:1)	работающие преимущественно на смятие и скалывание (лобовые,
трехлобовые и щековые врубки, призматические, круглые, гладко-кольце¬
вые и зубчато-кольцевые шпонки, гребенки, когтевые шпонки);2)	работающие преимущественно на изгиб (все виды стальных нагелей,
штырей, болтов, гвоздей, шурупов, глухарей, пластинчатых и цилиндриче¬
ских нагелей из твердой древесины);3)	работающие преимущественно на сдвиг (клеи различных марок и
клее-стальные шайбы);4)	работающие на растяжение (тяжи, болты, хомуты, скобы, стальные
накладки).5)	работающие на выдергивание (винты и гвозди);6)	поставленные для предотвращения случайных смещений элементов
(аварийные связи — болты и во временных сооружениях скобы), которые
часто не рассчитываются, а принимаются по конструктивным требованиям.К наиболее старинным видам соединений относятся разных видов врубки,
которые обладают существенными недостатками: приводят к большому
ослаблению рабочего сечения и сложны в изготовлении, чем осложняется
возможность применения механизации.
§ 31. Классификация соединений (связей)73При применении антисептированного леса в процессе изготовления вру¬
бок удаляется наружный пропитанный антисептиком слой и открывается
незащищенная древесина, что способствует преждевременному загниванию
ее. Врубки разных видов имеют ограниченное применение в современном
строительстве. Однако этот вид соединений при примыкании сжатых эле¬
ментов к растянутым (в лобовых врубках) не потерял еще и до сих пор
своего значения для конструкций подкосных систем из бревен и ферм из
брусьев. Лобовые врубки применяются в конструкциях покрытий (безме-
талльных) цехов и производственных помещений химической промышлен¬
ности, где технологический процесс связан с выделением вредных для
стальных деталей соединений агрессивных газов и жидкостей.Все связи на нагелях относятся к наиболее распространенным способам
соединений. Нагели мало ослабляют рабочее сечение элементов и отличаются
простотой и надежностью в работе. Для нагелей в виде тонких стальных штиф¬
тов и обычных проволочных гвоздей не требуется предварительного высвер¬
ливания отверстий. В составных балках в настоящее время успешно приме¬
няются пластинчатые деревянные нагели Деревягина. Прямые призматиче¬
ские шпонки при изготовлении составных балок теперь часто заменяют на¬
клонными.В узловых соединениях и стыках круглые дубовые шпонки вытеснены
стальными гладко-кольцевыми.Применяются также зубчато-кольцевые шпонки; в отличие от гладко¬
кольцевой эта шпонка не требует предварительной подготовки гнезда и
упрощает конструктивное решение узлов ферм. Однако отсутствие специаль¬
ного оборудования для запрессовки таких шпонок и большие трудности
сборки конструкции препятствуют широкому внедрению их в практику
строительства.Клей обеспечивает наиболее высокую прочность рабочего шва и дает
возможность изготовлять монолитные конструкции различного очертания
и поперечного сечения. Однако изготовление клееных конструкций требует
сухого лесоматериала и производства работ только в заводских или близких
к ним условиях.Многочисленные исследования показали, что все связи, за исключением
клея и клеестальных шайб, обладают в той или иной мере свойством подат¬
ливости, которая способствует увеличению деформативности конструкций и
снижению их несущей способности, но обеспечивают хорошее выравнивание
усилий между отдельными элементами связей и этим повышают надежность
сопряжения.Гвозди, зубчато-кольцевые и гладко-кольцевые шпонки, цилиндрические
и пластинчатые нагели под нагрузкой в начальный период работы дают
сравнительно небольшие деформации, которые при постоянной нагрузке с те¬
чением времени возрастают.По величине деформации и количеству работы, поглощаемой за период
до разрушения под нагрузкой, соединения подразделяются на более и
менее податливые. К числу наиболее податливых, обладающих еще и свой¬
ством ползучести, относятся проволочные гвозди, затем последовательно
деревянные и стальные нагели, поперечные деревянные шпонки, зубчато¬
кольцевые шпонки и лобовые врубки при больших углах примыкания.Ко вторым, менее податливым, относятся продольные призматические
деревянные шпонки, гладко-кольцевые шпонки и лобовые врубки при малых
углах примыкания.Податливость связей имеет важное значение в деревянных конструкциях,
в состав которых входят растянутые элементы, состоящие из нескольких
ветвей; благодаря податливости происходит выравнивание усилий между
отдельными связями и параллельно работающими элементами (досками).
74Глава 9. Общие данныеВсе упомянутые виды соединений (связи), как правило, должны изго¬
товляться на заводах.Выбор того или иного вида соединения производится с учетом местных
условий и возможности применения механизации при массовом изготовле¬
нии. Наилучшим решением будет полное изготовление и сборка конструк¬
ций на специальных заводах и домостроительных комбинатах.§ 32. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙРасчетное усилие (с учетом коэффициента перегрузки п), действующее
на соединение или на его отдельную связь, не должно превышать соответ¬
ствующей расчетной несущей способности.Несущая способность лобовых врубок и призматических шпонок Т
определяется сопротивлением древесины смятию и скалыванию. При этом
решающее значение в большинстве случаев имеет скалывание, так как пере¬
напряжение древесины на смятие в значительных пределах увеличивает
лишь деформации без полного разрушения соединения.Исходными зависимостями для определения несущей способности ука¬
занного вида соединений будут:
при смятиигде FCM — расчетная площадь смятия;FCK — расчетная площадь скалывания;RCM а — расчетное сопротивление древесины смятию под углом а к на¬
правлению волокон;Я‘р — расчетное среднее сопротивление древесины скалыванию, ко¬
торое устанавливается с учетом неравномерности распределения
напряжений по рабочей площадке в зависимости от работы эле¬
мента и схемы приложения сил, определяющей вид скалыва¬
ния — одностороннего или промежуточного (гл. III, § 9).Величина расчетного среднего сопротивления древесины скалываниюгде RCK — расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон
(для максимального напряжения); по табл. 6.1 RCK = 24 кГ/см2;
/ск — расчетная длина площадки скалывания;
е — плечо усилий скалывания;Р — коэффициент, зависящий от схемы приложения сил скалывания
и наличия или отсутствия обжатия соединений (болтами, хому¬
тами или нагружением самим вертикальным элементом).Расчетная длина площадки скалывания принимается равной не свыше
десяти глубин врезки Авр и фактически осуществляется длиной не менее1,5	h (h — высота сечения растянутого элемента).Увеличение длины площадки скалывания свыше указанного предела
не имеет смысла, так как при нормативном косослое скалывание с выклини¬
ванием на поверхность может произойти на длине 10 Авр п при большей
длине принятой площадки скалывания.(9.1)при скалывании7’ck = W<(9.2)рсР	 ^ск 	 и пАск	г — ^СкА<1 + р —1 г е(9.3)
§ 32. Общие указания по расчету соединений элементов деревянных конструкций 75Глубина врезки Авр в опорных узлах сквозных конструкций из-за опас¬
ности приближения к слабому сердцевинному слою и во избежание излиш¬
него ослабления растянутого элемента не должна превышать V3 А, а в про¬
межуточных узлах — х/4 h.Плечо усилий скалывания е принимается при односторонней врезке
(в лобовых врубках) равным 0,5 h и при двухсторонней симметричной
врезке — 0,25 h. Отношение lzJe должно быть более 3.Для растянутых элементов с односторонним расположением площадок
скалывания коэффициент = 0,25, а для сжатых с промежуточным распо¬
ложением площадок скалыва¬
ния р = 0,125.Значения коэффициента ска¬
лывания kCK приведены в табл. 9.1.При расчете сопряжений эле¬
ментов на скалывание большое
значение имеет внецентренное
приложение скалывающей силы,
которое может привести к воз¬
никновению в скалываемой по¬
верхности краевых растягиваю¬
щих усилий, действующих по¬
перек волокон. При этом осо¬
бенно опасным будет наличие
усушечных трещин в торце ска¬
лываемого элемента. Указанные
обстоятельства могут привести к полному разрушению всего сопряжения.
Примером этого служит разрушение сопряжения на лобовой врубке, пока¬
занное на рис. 3.10, а. Учитывая это обстоятельство, фактическую длину
площадки скалывания /ск следует принимать достаточно большой, незави¬
симо от нормативных указаний; практически принимают /ск ^ 3 е.Наличие стяжных болтов (при 1,2 см) во всех видах соединений
может предотвратить полное разрушение их; примером служит стяжной
(аварийный) болт в лобовой врубке, который при полном отделении скалы¬
ваемой части задерживает сжатый подкос от сползания и предотвращает
полное разрушение конструкции.Большое внимание при проектировании соединений растянутых элемен¬
тов следует уделять мероприятиям по защите древесины от появления в ней
усушечных трещин, и в особенности в плоскостях скалывания. К таким ме¬
роприятиям, помимо технологических мер, в первую очередь относится
обеспечение прижима скалываемой части. Поэтому СНиП II-B. 4-62 преду¬
сматривают требование обеспечения обязательного прижима скалываемой
части при введении коэффициента Р в формулу (9.3).Разгружающее действие сил трения ввиду их непостоянства и неопре¬
деленности при расчетах соединений рекомендуется не учитывать (напри¬
мер, величину натяжения стяжного болта во врубках и других соединениях).Если же равновесие системы будет обеспечено только одними силами
трения при наличии постоянного прижима примыкающего элемента, не
подверженного вибрационной или ударной нагрузке (как например, при
кратковременном монтаже конструкции, в аварийных случаях), то учет
сил трения допускается. При этом коэффициент трения торца по боковой
поверхности принимается равным 0,3, а при трении боковых поверхно¬
стей — 0,2.В тех случаях, когда силы трения ухудшают работу соединений, вызывая
дополнительные напряжения в элементах конструкции или увеличение
угла между направлениями сминающего (сжимающего) усилия и волокнамиТаблица 9.1Значения поправочных коэффициентов КскV*Коэффициент скалывания &скрастянутыйэлементсжатыйэлемент30,570,7340,500,6750,440,6260,400,5780,330,50100,290,44
76Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахдревесины (например, при усушке элементов конструкций), силы трения
необходимо учитывать, принимая коэффициент трения равным 0,6.Деформации (податливость соединений при длительном полном исполь¬
зовании их расчетной несущей способности) могут быть приняты прибли¬
женно такими:а)	для сопряжений на врубках при малых углах примыкания (a sg 30°)
и в сжатых стыках (торец в торец) — 1,5 мм;б)	для всех видов-соединений на нагелях — 2 мм;в)	для всех видов соединений на шпонках и в примыканиях поперек
волокон — 3 мм.Общие деформации целых конструкций (прогибы) определяются по
правилам строительной механики из условия упругой работы элементов
с учетом податливости примененных в них соединений.глава юСОЕДИНЕНИЯ НА ВРУБКАХ И ШПОНКАХ§ 33. ЛОБОВЫЕ ВРУБКИНормальное решение лобовой врубки характеризуется примыканием
сжатого элемента под углом < 45° к растянутому. При этом обязательным
условием является прохождение оси сжатого элемента через центр пло¬
щадки смятия (рис. 10.1).Исследование работы лобовой врубки показало, что наиболее целесооб¬
разным расположением площадки смятия будет перпендикулярное к осисжатого элемента (ортогональные
врубки). При другом направлении
этой площадки, например по бис¬
сектрисе внешнего угла врубки (рис.
10.2), усилие Nc должно быть разло¬
жено на две составляющие: одну —
Nlt проходящую через центр пло¬
щадки смятия, направленную перпен¬
дикулярно биссектрисе, а другую —
JV2, перпендикулярную к площадке
наклонного среза в сжатом элементе.
Вторая составляющая из-за возмож¬
ного появления в этом месте сопря¬
жения щели от усушки древесины, а
также и возможного поворота сжатого
элемента (против часовой стрелки),
не всегда может быть воспринята,
особенно при сравнительно неболь¬
ших углах а, когда сила трения,
действия значительно большей по величине
площадку смятия передаетсяполностью все усилие Nc под прежним углом а, а не у, как это предусма¬
тривается смыслом биссектрисной врубки, имеющей целью уменьшить угол
смятия и резко увеличить расчетное сопротивление по смятию. Поэтому ука¬
занное разложение сил практически не может иметь места. Кроме того,
в биссектрисной врубке уменьшается прижимающее усилие по площадкечХчЧ<\\\\\'Рис. 10.1. Конструкция лобовой врубки
а — из брусьев; б — из бревенвозникающая в результате
силы Nlt поглощает силу Nz, и через
§ 33. Лобовые врубки77скалывания и наоборот может появиться отрывающее усилие за счет пово¬
рота сжатого элемента по часовой стрелке при наличии плотной пригонки
скошенной площадки, следовательно, ухудшается работа врубки. Биссек-
трисное решение лобовой врубки не рекомендуется. Оно может быть оправ¬
дано лишь при больших углах а примыкания одного элемента к другому,
когда составляющие усилия близки друг к другу.Для предотвращения взаимного смещения сопрягаемых элементов под
действием случайных причин (например, при монтаже конструкции или
в их эксплуатации), лобовые и другие врубки рекомендуется связывать
болтами, хомутами или
скобами.Установка таких бол¬
тов (называемых аварий¬
ными) в опорных узлах
сквозных конструкций из
бревен или брусьев требует
поверки их расчетом с уче¬
том возможного повреж¬
дения плоскости скалыва¬
ния. Этим предотвращается
полное разрушение узла
с последующей аварией
всей конструкции.Площадка смятия в
сжатом элементе сминает- Рис. 10.2. Биссектрисное решение лобовой врубкиСЯ ПОД уГЛОМ 0 ВДОЛЬ ВО- а _ конструкция; б — определение усилий в элементахлокон, а в растянутом —
под углом а к направлениюего волокон, поэтому она должна быть рассчитана в растянутом элементе.Расчет лобовой врубки должен проводиться по несущей способности
из условия. прочности на смятие и скалывание по формулам (9.1) и (9.2).h ЬПодставив в формулу (9.1) значение Fcu =	получим'V 	 АТ 	 D ^Вр 6 .1 см — см	сма C0S а *умножив обе части равенства на cos а, получимТсм cos а = iVCM cos а = iVp = RCM ahBpb,	(10.1)где iV — усилие в растянутом элементе;о	— ширина бруса;
hBр — глубина врезки.Несущая способность растянутого элемента должна быть проверена
в месте наибольшего ослабления врубкой по формуле (7.1), которая спра¬
ведлива при равномерном распределении напряжений в указанном сече¬
нии FHT при обязательном центрировании растягивающего усилия Nv по
оси этого сечения, если же растягивающее усилие приложено с эксцентри¬
цитетом е по отношению к центру ослабленного сечения FHT, то необходимо
учесть дополнительное напряжение в растянутом элементе от изгибающего
момента М = Npe. Расчет в этом случае нужно производить как для вне-
центренно-растянутого элемента.При центрировании растягивающего усилия по ослабленному сечению
центр опорной подушки должен быть расположен на вертикальной линии,
проходящей через точку пересечения указанного растягивающего усилия
с осью сжатого элемента (подкоса).
78Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахРасчет показывает, что даже небольшое нарушение центрирования по
ослабленному сечению приводит к некоторому снижению несущей способ¬
ности узла.Для увеличения запаса прочности растянутый элемент следует укрепить
подкладным брусом (подбалкой), который одновременно служит для упора
стяжного (аварийного) болта и в известной мере для защиты от загнивания
в опорной части растянутого элемента. Чтобы зафиксировать проектное
положение опорной подушки и улучшить центрирование, в подбалке де¬
лается подрезка, а в самой опорной подушке — небольшие скосы.В тех случаях, когда при расчете лобовой врубки с одним зубом по
условиям смятия глубина врезки оказывается больше 1/3 h в опорном узлеили больше х/4 h в промежуточных
узлах (что недопустимо), приме¬
няют лобовую врубку с двумя зубь¬
ями (рис. 10.3).Построение такой врубки произ¬
водится с таким расчетом, чтобы
вершина второго зуба находилась
в точке пересечения верхней грани
пояса с осью сжатого элемента, а
площадка скалывания его была
ниже площадки скалывания пер¬
вого зуба не менее чем на 2 см.
При этом глубина врезки второго
зуба не должна превышать указанных выше нормативных значений для
лобовых врубок с одним зубом. Лобовые врубки с двумя зубьями разре¬
шается применять при углах смятия не менее 45°, так как в этом случае
решающим фактором будет не скалывание, а смятие, что менее опасно.Расчет лобовой врубки с двумя зубьями должен производиться из усло¬
вия смятия в предположении, что усилие сжатого элемента распределяется
пропорционально расчетным площадкам смятия первого зуба F’CVL и вто¬
рого зуба Feu- Определим эти усилия.Из пропорцииРис. 10.3.Конструкция лобовой врубки с
двойным зубомТУсм ,WcVFc«fT*имеемFc«N' 4- N" Ff 4- F" ’‘‘’CM “ 1Тсм л CM I 1 CMИЛИN' F'‘‘’cm 	 1 CM .Tv F ’iVCM 1 cmгде Ncu — полное усилие;FCII — суммарная площадь смятия.
Следовательно,AT — М
см — •‘V см р1 СМили расчетные усилия для первого и второго зуба соответственноN’CU=NCр, F..см	. Д7" — Д/	смР' I рн	1 iVCM	см с» . рг' •1 СМ I 1 см	см ~ 1 см(10.2)
§ 33. Лобовые врубки79Из тех же зависимостей можем написатьЛГсм cos а = Ncn cosa^ = Np-^^см	г смр1' р*	 rp	СМ		 СМ грСК ■* СК	i Z?"	ск»см(10.3)где Тск = NZK cos а — полное усилие скалывания;Тск = N'C1A cos a — усилие скалывания по верхней плоскости на глу¬
бине первого зуба.Расчет на скалывание по нижней плоскости на глубине второго зуба
при /"к< 10 Авр производится на полную силу скалывания Тск = Мр,
так как усилие, воспринятое первым зубом, также передается второй пло¬
щадкой скалывания. Более равномерное распределение за счет этого сум¬
марных скалывающих напряжений по второй площадке скалывания учиты¬
вается введением поправочного коэффициента 1,15.Верхнюю плошадку скалывания достаточно проверить на действие уси¬
лия Тхск с учетом неблагоприятных условий ее работы и возможной пере¬
грузки путем введения коэффициента 0,8 к несущей способности на скалы¬
вание.Для лобовых врубок в конструкциях, выполненных из бревен, разре¬
шается центрировать узловые сопряжения по оси растянутого элемента,
так как в этом случае эксцентрицитет оказывается весьма малым за счет
неизбежной подрезки бревна снизу. Качество изготовления лобовой врубки
с двумя зубьями должно обеспечивать наибольшую плотность примыкания
обоих зубьев. Все лобовые врубки изготовляются при помощи специальных
шаблонов путем пропилов по их наклонным плоскостям.Пример. Проверить несущую способность лобовой врубки с одним зубом в опор¬
ном узле фермы из основных бревен; в верхнем и нижнем поясе диаметр бревна Д = 20 см.
Угол примыкания верхнего пояса к нижнему a = 35°. Расчетное усилие в верхнем поясе
Nc = 8500 кГ, в нижнем N? = 7000 кГ. Конструкция защищена от увлажнения и нагрева.Решение. Задаемся глубиной врезки Авр = 6,5 см, которая меньше ^ Д = g- 20 == 6,67 см. Такой глубине врезки соответствуют длина хорды 5 = 18,7 см и площадь
сегмента F = 88,5 см2. При ортогональном решении лобовой врубки площадь смятияс* 	 88,5 	 88,5 	1ло л^лFcM ~ cos 35е “ 0,819 “ 8 •Расчетное сопротивление древесины сосны на смятие под углом a = 35°*<—- ЛВС'50,'., -№КГ1аЛ
1 + (зо-тпаиз условия смятия8500
108Для проверки несущей способности врубки на скалывание необходимо определить
расчетное среднее сопротивление скалыванию по формуле (9.3).RIР=—; р = 0,25; * = 0,5h1+Pfили с учетом врезки снизу на глубину 2 см для подбалки е = 0,5 (20—2) = 9 см. Длину
площадки скалывания принимаем равной 2 ht т. е./ск = 2 • 18 = 36 смучто меньше предельного значения 10 Лвр = 10 • 6,8 = 68 см; RCK=^= 24 кГ/см2.79 <85 кГ/см2.
30Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахПосле подстановки численных значений получим	?1—55 = 0,5-24-12 *г/«Л1+<да|Коэффициент по RCK (см. СНиП II-B. 4-62)1 1kCK — —	7	30 — 0,5.*ск 1+Pf 1+0.25 fВ СНиП II-B.4-62 дана таблица значений kZK в зависимости от отношения 1ск/е и
условий работы рассматриваемого соединения. Отношение lzJe в данном случае равноИз условия на скалывание лобовой врубкит^_1»,4<|2«Г/сЛ. Таким образом, условия прочности на смятие и скалывание лобовой врубки соблю¬
дены.§ 34. ПРОСТОЙ, ДВОЙНОЙ И ТРЕХЛОБОВОЙ УПОРЫПростой лобовой упор имеет широкое применение в сжатых стыках
элементов, в которых сжимающие усилия направлены вдоль или поперек
волокон; примером может служить конструкция опорного узла сквозной
фермы, показанная на рис. 10.4, а, в которой усилие сжатого элемента пере¬
дается вкладышу всей поверхностью торца. Вертикальная составляющая
сжимающего усилия передается на опорный брус, а горизонтальная — через
тяжи, болты и нагели на растянутый элемент. Такая конструкция опорного
узла имеет широкое распространение в треугольных сквозных фермах.Врубки с двумя лобовыми упорами применяются в некоторых фермах и
подносных системах. При этом передача усилий подкосов на прикрепленные
к стойке колодки (двухстепенная передача усилий) нежелательна, так как
крепление ее осуществляется обычно на податливых связях (болтах, гвоз¬
дях и т. п.).В узловых соединениях трех сжатых элементов, а также в соединениях
растянутого элемента с двумя стержнями, сходящимися под большим углом,
применяется трехлобовой упор (рис. 10.5). Наиболее целесообразным яв¬
ляется решение, в котором поверхности смятия направлены по биссектри¬
сам углов сопрягаемых элементов (рис. 10.5, а). Отсутствие в такой врубке
скалывания волокон древесины является большим ее достоинством. Трех¬
лобовой упор применяется в конструкциях опорных узлов, в которых
верхний пояс или опорный подкос примыкает под углом от 40 до 60°,
а также во внутренних углах рамных систем. В этих случаях применение
трехлобового упора будет целесообразнее простого. Кроме того, применение
биссектрисного сопряжения исключает смещение опертых под углом эле¬
ментов. Расчет простого и двойного упора производится по формуле (9.1).
При двойном упоре требуется разложение усилия подкосов на две состав¬
ляющие, перпендикулярные площадкам смятия; напряжения по площадкам
смятия проверяются по величине этих составляющих.При расчете трехлобового упора каждое из трех сжимающих усилий
раскладывается на две составляющие, нормальные к плоскостям смятия;
при этом угол между направлением сжимающей силы и волокнами умень¬
шается вдвое, что дает возможность значительно повысить расчетное со¬
§ 34. Простой, двойной и трехлобовой упоры81Шбеллер N24^1
1 -1 -Рис. 10.4. Простые лобовые упоры
а — опорный узел с вкладышем; 6, в — лобовые упоры под угломпротивление смятию. Как видно из треугольников сил, все усилия смятия
перпендикулярны к площадкам смятия и пересекаются в одной точке. Ана¬
логичное построение будет иметь мес¬
то и при неравной ширине элементов
и неравностороннем силовом треу¬
гольнике. По биссектрисе тогда сле¬
дует располагать площадки смятия
наиболее напряженных элементов.При изготовлении конструкции с
трехлобовым упором требуется осо¬
бенно тщательная приторцовка по¬
верхностей смятия, осуществляемая
простым опиливанием концов элемен¬
тов по специальным шаблонам.В сквозных системах конструкций
из досок большой толщины опорные
узлы могут быть выполнены простым лобовым упором по пласти досок.
Такая конструкция сопряжения носит название щековой врубки. ЭтаРис. 10.5. Трехлобовой упора — конструкция; б — разложение усилий
рабочим площадкам
82Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахbLjfcifri, ul!”7ч1^гггп±-|-*-«■ ? -N+/2 п
5	г	HvVvVN-/Vf-в)1Разносторонняя
врезка Ьс9Ъс*Рис. 10.6. Виды соединений на шпонках и
колодкаха — призматические: 1 — продольная шпонка; 2 —
колодка; 3 — поперечная натяжная шпонка; 4 — нак¬
лонная шпонка; б — круглые: 5 — поперечная шпон¬
ка; 6 — гладкая кольцевая; 7 — зубчатая кольцевая;
в — узел фермы на гладких кольцевых шпонкахустаревшая конструкция не
всегда имеет достаточную несу¬
щую способность и поэтому ее
не рекомендуется применять в
современном строительстве. В
этих врубках скалывание не
сопровождается действием при¬
жимающей силы, в результате
чего значительно снижается на¬
дежность соединения.§ 35. СОЕДИНЕНИЯ НА ШПОНКАХВкладыши, препятствующие
взаимному сдвигу сопрягаемых
элементов (рис. 10.6), называют¬
ся шпонками или колодками.
Они могут быть: а) призматичес¬
кими (продольными — прямыми
и наклонными или попереч¬
ными); б) круглыми (дисковыми,
гладкими кольцевыми, зубчато¬
кольцевыми, когтевыми).Соединения на призматичес¬
ких шпонках и колодках при¬
меняются преимущественно для
сплачивания брусьев или бре¬
вен в составных балках и в не¬
которых узловых примыканиях
подкосных систем. При наличии
зазора между сплачиваемыми
элементами призматические
шпонки называются колодками.
Широко применяются колодки
в составных стойках из брусьев
и бревен, а также в мостах ба¬
лочной системы. Помимо увели¬
чения момента инерции и мо¬
мента сопротивления сечения
составной балки или стойки с
зазором между элементами, вви¬
ду отсутствия необходимости
пригонки друг к другу поверх¬
ностей сплачиваемых элементов
упрощается их изготовление в
полевых условиях и создается
возможность использования бре¬
вен и их сбега. Благодаря нали¬
чию зазора между отдельными
элементами обеспечивается и
проветривание их, способствую¬
щее продлению срока службы
конструкции.Круглые центровые шпонки
при наличии в центре их стяж-
§ 35. Соединения на шпонках83ного болта позволяют соединять элементы под различными углами. При
применении всех видов центровых шпонок может быть широко использо¬
вана механизация работ (сверление отверстий, высверливание и фрезе¬
рование гнезд и т. п.).Гладкая разрезная двусрезная кольцевая шпонка, изготовленная из
тонкой полосовой стали, за счет сохранения связи сердечника внутри
кольца с остальной частью элемента позволила максимально использовать
работу древесины на смятие и скалывание, существенно увеличивая несу¬
щую способность соединения. Однако несущая способность ее в растянутыха)	г)Рис. 10.7. Зубчато-кольцевая шпонка и когтевая шайба Ленноваа — зубчато-кольцевая шпонка в плане; б — развертка ее; в — стык рас¬
тянутого элемента на кольцевых шпонках; г — общий вид когтевой шайбы
Леннова; д — стальной монтажный наконечник, облегчающий сборку
узлов на рабочих болтахстыках значительно ниже, чем в сжатых. В растянутых соединениях эта
шпонка работает по схеме одностороннего скалывания при большой концен¬
трации скалывающих и отдирающих напряжений, в результате чего даже
при небольшой перегрузке шпонки из-за недостаточной вязкости происхо¬
дит хрупкое разрушение соединения. Все это вместе с необходимостью при¬
менения при использовании такой шпонки высококачественной древесины
и особенно тщательного производства работ при изготовлении желобков
значительно ограничило их применение в современном строительстве.В настоящее время соединения на гладко-кольцевых и призматических
шпонках в конструкциях постоянного назначения к применению не рекомен¬
дуются. В отдельных случаях может быть допущено только применение
призматических шпонок при условии обеспечения плотной пригонки их
к гнездам.Применение зубчато-кольцевых шпонок (рис. 10.7), несмотря на их
надежность в эксплуатации, оказалось нецелесообразным. Большие за¬
траты труда при сборке конструкций в построечных условиях, а также
необходимость применения специального оборудования (домкратов) для
запрессовки узловых соединений привели к отказу от использования таких
шпонок в современном строительстве. Большое число разновидностей цен¬
тровых шпонок не дало должного эффекта при их применении. Трудности
84Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахпри отборе лесоматериалов в случае использования таких шпонок, неопре¬
деленность распределения усилий между элементами в многослойных кон¬
струкциях, а также невозможность предварительной сборки укрупненных
транспортабельных блоков не удовлетворяли требованиям современного
строительства. Это привело к появлению нового вида соединения — штам¬
пованной когтевой шайбы В. Г. Леннова. Такая шайба, стянутая центро¬
вым стяжным болтом, своими зубьями хорошо обеспечивает рассредоточен¬
ную передачу элементам конструкции усилий любого знака и под любым
углом. Не уступая по своим технико-экономическим показателям зубчато¬
кольцевой шпонке, указанная шайба значительно превосходит ее по усло¬
виям удобства монтажа.Последним, наиболее совершенным средством соединения для сквозных
конструкций является клее-стальная шайба. Однако приклеивание шайб
должно производиться с большой тщательностью и непременно в заводских
условиях.§ 36. ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ПОПЕРЕЧНЫЕ, ПРОДОЛЬНЫЕ И НАКЛОННЫЕшпонкиПрямые шпонки могут иметь волокна, расположенные параллельно
сопрягаемым элементам (продольная шпонка) и в поперечном к ним напра¬
влении (поперечная шпонка). В целях увеличения длины площадки скалы¬
вания в сопрягаемых элементах и экономии древесины самих шпонок,
а также учитывая производственные показатели, продольные прямые
шпонки заменяются наклонными, они позволяют ограничиваться при изго¬
товлении гнезд двумя пропилами, в то время как прямые шпонки требуют
еще и нежелательного долбления.Для обеспечения совместной работы шпонок необходима плотная при¬
гонка их в гнездах особенно в случае применения более жестких продоль¬
ных прямых и наклонных видов их.Призматические поперечные шпонки изготовляются из твердых пород
древесины, преимущественно из дуба.Поперечные шпонки в целях осуществления начального уплотнения
следует изготовлять из двух клиньев со скосом от Ve до 1/10; при эксплуата¬
ции их необходимо периодически подклинивать. Глубина врезки шпонок
в брусья hBр с 1/5 А, но не менее 2 см, а в бревнах h^ ^ У4 D и не менее
3 см(к — размер сечения бруса в направлении врезки, D — диаметр бревна).
Торцы продольных прямых и наклонных шпонок должны обрезаться пер¬
пендикулярно направлению волокон шпонок.Особенностью работы шпонки является создание распора, который воз¬
никает под действием эксцентрично приложенных сдвигающих усилий,
стремящихся повернуть ее. Величина этого расчетного распора Qm опреде¬
ляется из условия равновесияFiAp == Qrn^in»где TmhB? — опрокидывающий момент;QuiAu — удерживающий момент;/ш — размер (длина) шпонки вдоль элементов.Учитывая возможность некоторой неплотности пригонки шпонок, си¬
лами трения здесь следует пренебречь, тогдаQm = Tmfe,	(10.4)£шгде Тш — расчетная несущая способность одной шпонки.
§ 36. Призматические поперечные, продольные и наклонные шпонки85Распор в рассматриваемом сопряжении воспринимается стяжными бол¬
тами между шпонками, диаметр которых должен быть не менее 1,2 см.
В целях обеспечения лучшей устойчивости шпонки в сопряжении и эко¬
номии стали для стяжных болтов длина ее/ш ^ 5/iBp.При применении составных балок с зазором величина распора<2кол =	(10.5)*коли^кол^5(Йвр + S0),где s0 — величина зазора между сплачиваемыми элементами.При сплачивании элементов составных стоек с зазором (на колодках)
СНиП II-B. 4-62 рекомендует соблюсти условие^кол \ о с
($о + 2Лвр)^’°-Соединения на шпонках рассчитываются на смятие и скалывание по
формулам (9.1) и (9.2).Расчетная длина скалывания сопрягаемых элементов на прямых шпон¬
ках и колодках принимается равной расстоянию между рабочими торцами
их, а при наклонных шпонках — расстоянию от рабочего торца ее до сере¬
дины соседней шпонки, т. е./ск = s -j- 0,5/ш,где s — расстояние между шпонками в свету.Плечо действующих сдвигающих усилий при расчете шпонок на скалы¬
вание в соединениях без зазора принимается равным Авр, а в соединениях
с зазором s0 + hBр.	,При расчете на скалывание сплачиваемых элежнтов плечо действующих
сдвигающих усилий принимается равным г = 0,5 h. Следует учитывать,
что шпонки и колодки работают на промежуточное, а сопрягаемые элементы
на одностороннее скалывание.В отличие от прямых продольных шпонок и колодок наклонные шпонки
могут воспринимать действующие сдвигающие усилия только в одном
направлении. Это затрудняет, а иногда и исключает возможность их при¬
менения в тех случаях, когда знак сдвигающих усилий меняется (при по¬
движных, вибрационных и динамических нагрузках). Эксперименты однако
показывают, что небольшой величины сдвигающие усилия обратного знака
также передаются наклонными шпонками и колодками.Расчетную несущую способность Т многорядовых соединений на деревян¬
ных призматических шпонках, определяемую из условия скалывания по
формуле (9.2), согласно указаниям СНиП, следует умножать на коэффи¬
циенты, приведенные ниже:для поперечных шпонок		0,90для продольных шпонок и колодок		0,80для элементов, соединяемых на поперечных шпонках		0,85для элементов, соединяемых на продольных шпонках и колодках ...	0,70Все рассмотренные сопряжения на шпонках и колодках требуют особо
тщательной пригонки последних к гнездам; сложнее всего это осущест¬
вляется для продольных шпонок. В случае неточного выполнения много¬
рядовых соединений возникает опасность перегрузки отдельных шпонок,
которая может привести к последовательному скалыванию их и разрушению
86Глава 10. Соединения на врубках и шпонкахвсей конструкции. Поперечные шпонки более податливы, чем продоль¬
ные; это обстоятельство, а также возможность подклинки шпонок позволяют
включать в работу все шпонки, поэтому предпочтение отдается соединению
на поперечных шпонках.Соединения на деревянных призматических шпонках всех видов при¬
менять не рекомендуется, их можно допустить лишь в отдельных случаях.§ 37. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ШПОНКИ И ШАЙБЫГладкая кольцевая шпонка представляет собой кольцо с внутренним диа¬
метром d0 = 10 — 16 см, загнутое в холодном состоянии из тонкой полосо¬
вой стали толщиной от 0,3 до 0,4 мм. Кольцо имеет в месте разреза зазор
размером 0,5—1,0 см. Ширина кольца Ьш принимается около 0,2 d0, но не
менее 2 см. При сборке такая разрезная шпонка вставляется в высверленныйв каждой доске кольцевой желобок глубиной у, разрез располагается поконцу диаметра, перпендикулярного направлению усилия, действующего
на шпонку. В центре кольца ставится стяжной болт (рис. 10.6).Благодаря эластичности разрезного кольца действующее на него усилие
распределяется на два полукольца, т. е. на две площадки смятия — на¬
ружную и внутреннюю, принадлежащую сердечнику. Двум площадкам
смятия отвечают две площадки скалывания — по сердечнику и условно
такой же величины на конце доски или между кольцами. При сжатии эле¬
ментов шпонка работает лучше, так как в этом случае распределение ска¬
лывающих напряжений в сердечнике будет более равномерным, чем при
растяжении. В последнем случае скалывание сердечника будет происходить
неравномерно, подобно одностороннему скалыванию в лобовых врубках.Для нормальной работы соединений на таких шпонках необходимо при¬
менять древесину высокого качества с влажностью не свыше 20% без суч¬
ков в зоне сопряжений. В сырой и полусухой древесине неизбежно возник¬
нут усушечные деформации кольцевых желобков (искажение их), что при¬
ведет к нарушению нормальной работы соединения. Требуется также и
особо точное высверливание желобков. При использовании сокращенного
сортамента пиломатериалов диаметр шпонок может быть принят равным 10,
12, 14 и 16 см. Расстояние от центра кольца до торца доски должно быть
не менее: в растянутых элементах — 1,5 do. в сжатых — d0. Расстояние
между центрами соседних шпонок вдоль волокон как в сжатых, так и в рас¬
тянутых элементах принимается равным не менее 2 do-В настоящее время эти соединения применять не рекомендуется; приве¬
денные сведения могут быть полезными при поверке работы существующих
конструкций на таких шпонках.Зубчато-кольцевая шпонка представляет собой штампованную стальную
полосу с заостренными кромками, согнутую в холодном состоянии и сварен¬
ную концами в кольцо. Диаметр такой шпонки принимается с учетом со¬
кращенного сортамента пиломатериалов равным 12, 14, 16 см, ширина
кольца — 30 мм и толщина — 3,0 мм. Соединения элементов на таких шпон¬
ках стягиваются болтом. Установка шпонок осуществляется путем запрес¬
совки. Работа шпонки не зависит от угла смятия древесины, несущая спо¬
собность ее при расчете по предельным состояниям определяется по фор¬
муле Тзкш = 250^зкш в кГ (где dZKm диаметр в см). Применение таких шпонок
в настоящее время не рекомендуется по производственным соображениям.Гладкие разрезные и зубчато-кольцевые шпонки заводского изготовления
имеют применение еще и до сих пор в зарубежном строительстве.Чугунная шайба А. С. Чернова представляет собой квадратную пла¬
стинку размером 70 x 70 x 3 мм с отверстием в середине для стяжного болта
и с конусно-эллиптическими шипами.
§ 38. Общие сведения87Размещение таких шайб (шпонок) в швах соединяемых элементов осу¬
ществляется путем запрессовки с применением кондукторов. Несущая спо¬
собность таких шайб почти не зависит от угла между усилием и направле¬
нием волокон а, так как шипы ее (иголки) в соединении работают аналогично
гвоздям. Предельная несущая способность шайбы с учетом работы стяжного
болта достигает 4,5 т. За отсутствием каких-либо данных о работе конструк¬
ций с такими шайбами в эксплуатации практического применения они до
сих пор не получили.Когтевая шайба В. Г. Леннова представляет собой стальную штампован¬
ную круглую пластинку с заостренными зубьями. Шайба предложена к при¬
менению по специально разработанному сортаменту для четырех марок
шайб диаметром 8, 10, 12 и 15 см.Несущую способность шайбы (в кГ) определяют по формулам:для постоянных сооруженийГшб = 1,5^ш,для временныхТшб=где dm — диаметр окружности в см, описанной вокруг когтей шайбы.Несущая способность не зависит от угла действующего усилия (лю¬
бого знака) к направлению волокон древесины в соединяемых элементах.Запрессовка шайб в элементы конструкций производится без примене¬
ния прессового оборудования, ударным способом, обеспечивающим требуе¬
мую плотность шва в соединении.Несмотря на надежность соединений на шайбах и детальную разработку
всех процессов изготовления самой шайбы, ее установки, сборки и монтажа
готовой сборно-разборной конструкции, до сих пор они не применялись
в строительстве. Все полученные технико-экономические показатели для
таких шайб полностью оправдывают применение их в современном строи¬
тельстве сквозных сборно-разборных конструкций.ГЛАВА 11СОЕДИНЕНИЯ НА НАГЕЛЯХ§ 38. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯНагелем называется деревянный или металлический стержень цилин¬
дрической или другой формы, применяемый для соединения элементов дере¬
вянных конструкций.Стальные нагели представляют собой стержни круглого или трубчатого
сечения. К стальным нагелям цельного сечения (рис. 11.1) относятся также
стержни с нарезкой на одном конце и головкой на другом (болты), штыри,
проволочные гвозди, винты, шурупы и глухари (винты диаметром 1,2—2 см).Гвозди, изготовленные из круглой холоднотянутой проволоки, приме¬
няемые в несущих дощатых конструкциях, должны удовлетворять требо¬
ваниям ГОСТ 4028—48.Деревянные нагели круглого сечения или пластинчатые изготовляются
из твердой и вязкой древесины (преимущественно из дуба или березы);
березовые нагели антисептируются.Все цилиндрические стальные и дубовые нагели и проволочные гвозди
диаметром свыше 6 мм плотно ставятся в заранее просверленные отверстия.
88Глава 11. Соединения на нагеляха)6J В)г)\Яd6-W<tstда1¥1§JLejdHйнЖ)иУ45de3 UlЬ„т6+шит-Ьн«)?ЫЬпл~*~Гвозди диаметром не свыше 6 мм
в соединениях хвойных и мяг¬
ких лиственных пород забивают¬
ся. Необходимо отметить, что
забивка гвоздей в цельную дре¬
весину в соединениях (без пред¬
варительного просверливания
отверстия) имеет специфические
особенности. В точке забивки
гвоздя происходит местное раз¬
рушение древесины (расклини¬
вание волокон) с последующим
ее уплотнением; образуется про¬
дольная трещина, размер кото¬
рой зависит от соотношений
диаметра гвоздя, толщины эле¬
мента сопряжения и расстояния
между гвоздями. Такие трещины
могут вывести соединение из
строя. По этим соображениям
относительные расстояния меж¬
ду забитыми гвоздями вдоль
волокон должны быть увеличе¬
ны, что и предусматривается СНиП. Из-за опасности появления трещин в
наиболее слабой зоне — сердцевинной трубке—установка всех видов наге-£/7у7 +0,1 см£Рис. 11.1. Виды нагелейе — болт; б — круглый стальной нагель (штырь); в —
проволочный гвоздь; г — шуруп; д — глухарь; а —
дубовый круглый нагель; ж — трубчатый стальной
нагель; з — дубовый или березовый сквозной пластин¬
чатый нагель; и — глухой пластинчатый нагель; к —
стальная пластинка-Ч
Ъ>15ем1пл -5 **(или 7,2) см при 2Ь6р =5,6 (или 7, Ч) смРис. 11.2. Пластинчатый нагель и его основные нормативные харак¬
теристикиа — сквозная расстановка; б — глухая расстановкалей по осям соединяемых элементов не допускается. При применении сталь¬
ных накладок и прокладок использование сквозных стальных нагелей
допускается только в том случае, если они ставятся в гнезда, по-
§ 39. Основные особенности нагельных соединений89лученные сквозным сверлением всего пакета (включая накладки и прок¬
ладки).Деревянные цилиндрические нагели по сравнению со стальными отно¬
сятся к более слабым средствам соединений и целесообразны в несущих
конструкциях лишь при наличии химического воздействия, а также в гидро¬
технических сооружениях и других подобных конструкциях, когда не
может быть допущено применение стальных нагелей, подвергающихся
коррозии.Пластинчатые нагели Деревягина применяются в брусчатых конструк¬
циях, составных балках и в сжато-изогнутых элементах конструкций (для
стоек-колонн и поясов большепанельных ферм); для них гнезда выпол¬
няются при помощи специального портативного электроцепнодолбежника.Пластинки изготовляются длиной 54 и 72 мм и толщиной 12 и 16 мм
(рис. 11.2). Глубина гнезда должна быть на 2 мм больше длины пластинки,
причем последняя врезается в брус на глубину не более 1/Б его высоты. Для
более плотного прикасания пластинки к стенкам гнезда начальная влаж¬
ность ее древесины не должна превышать 8—10%, т. е. должна быть зна¬
чительно ниже влажности древесины соединяемых брусьев. Последующее
разбухание таких сухих пластинок будет способствовать плотности сопря¬
жения.§ 39. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ НАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙВсе виды нагелей при работе составных элементов воспринимают сдви¬
гающие усилия, возникающие в швах соединяемых элементов.Работают нагели в основном на изгиб, и их можно рассматривать как
стержни с различными схемами нагружения, находящиеся в сплошной
упруго-пластической сре¬
де, каковой является дре¬
весина.В зависимости от спо¬
соба приложения сил и чис¬
ла швов в соединениях раз¬
личают две основные схемы
работы нагеля (рис. 11.3):
симметричную и несиммет¬
ричную (относительно се¬
редины длины нагеля). К
симметричной, наиболее
распространенной, отно¬
сятся двусрезные и че¬
тырехсрезные соединения,
а к несимметричной—одно¬
срезные, двусрезные и
многосрезные. Понятие
«срез» здесь принимается условно, так как в соединении изгибается
сам нагель. Его поворот вызывает весьма неравномерное смятие древесины
в гнезде соединяемых элементов, которое и приводит к разрушению соеди¬
нения. Деревянный нагель, кроме изгиба, работает еще на смятие. Наи¬
большие напряжения смятия концентрируются возле швов (бортов) соеди¬
няемых элементов.Исходные расчетные схемы соединений, показанные на рис. 11.4, позво¬
лили рассматривать работу нагеля как балки, нагруженной на одном или
обоих концах поперечной силой Т и изгибающим моментом М. Этим объяс¬
няется тот факт, что первые попытки расчета нагеля были приняты по
схеме односрезного соединения на основе расчета его как балки на упругома.) . 6)Iг)	д)Iт/т rh.А.ГРис. 11.3. Работа нагелей в соединениях
а, б, д — симметричных; в, г — несимметричных
90Глава 11. Соединения на нагеляхосновании (древесной постели) при условии, принятом для упрощения
расчета, что точка перегиба оси нагеля — в шве сопрягаемых элементов.Этот метод, построенный на основе пропорциональности между напря¬
жениями и деформациями, отличался сложностью, не позволял учесть осо¬
бенностей работы нагельного соединения при напряжениях, превышающих
предел пропорциональности, и поэтому не дал полного представления о не¬
сущей способности такого вида соединения. В действительности, в таких
соединениях в предельном состоянии возникают зоны с пластической ста¬
дией работы материалов.Последующие исследования в направлении упрощения расчета нагель¬
ных соединений и учета действительной упруго-пластической работы мате¬
риалов самого нагеля на изгиб и древесины на смятие в нагельном гнезде
в предельном состоянии привели к простому (при спрямленных эпюрахРис. 11.4. Расчетные схемы работы нагелейа — схема конструкции стыка в растянутом элементе; б — симметричная; в — несим¬
метричная работа соединенийсмятия) нормативному методу расчета, пригодному и для сложных схем
нагельных соединений.При этом ввиду возможности появления между соединяемыми элемен¬
тами зазора при усушке их поперек волокон силами трения пренебрегают.Благодаря большой гибкости гвоздей и цилиндрических нагелей малого
диаметра нагельные соединения отличаются податливостью. По этой при¬
чине усилие в элементе, передаваемое нагелями, распределяется между
ними достаточно равномерно, что способствует повышению надежности
такого соединения по сравнению с другими.Простота изготовления и надежность нагельных соединений обеспечи¬
вают широкое применение их в строительной практике.Работа пластинчатого нагеля рассматривается по схеме несимметричного
соединения.Винты, шурупы и глухари применяются в качестве нагелей, работающих
на сдвиг и выдергивание в односрезных соединениях с использованием
стальных накладок.§ 40. РАСЧЕТ НАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮНормативный метод расчета нагельных соединений, построенный на основе
общих положений расчета конструкций по предельному состоянию, учитывает
упруго-пластическую работу нагеля на изгиб и древесины на смятие.
§ 40. Расчет нагельных соединений по предельному состоянию91а)Y!♦ »;СААП£Формулы для расчета нагельных соеди¬
нений, полученные этим методом для основ¬
ного случая, когда действующее усилие
направлено вдоль волокон элементов, при¬
нимаются и для случая действия усилия
под углом к волокнам (рис. 11.5) с попра¬
вочным коэффициентом для учета влияния
угла смятия на расчетную несущую спо¬
собность соединения.В табл. 11.1 даны основные практи¬
чески применяемые схемы работы нагель¬
ных соединений и расчетные формулы
для определения несущей способности Тс
одного среза цилиндрического нагеля из
условия смятия древесины в соединяемых
элементах, выполненных из сосны и ели,
при направлении усилий, передаваемых
стальными и дубовыми нагелями вдоль
волокон элементов, а для гвоздей — подлюбым углом. Формулы пригодны при расчете защищенных от увлажнения
и нагрева конструкций на воздействие постоянных и временных нагрузок.Таблица 11.1Расчетная несущая способность цилиндрических нагелейРис. 11.5.Работаугломнагелей пода — поперек волокон; б — при проме¬
жуточных углахСхема работы соединенияРасчетное условиеРасчетная несущая способность
в кГ на один срезгвоздястальногоцилиндри¬ческогонагелядубовогоцилиндри¬ческогонагеляСимметричные соединения
t М ♦ М М Ml„4„rk'--■--• (-СОСмятие в средних
элементах 	Смятие в крайних
элементах 	50 cd80 ad50 cd
80 ad30 cd
50 adНесимметричные соединенияJLL JJL I ■ t itСмятие во всех эле¬
ментах равной тол¬
щины, а также в бо¬
лее толстых элемен¬
тах односрезныхсоединений 	Смятие в более тон¬
ких крайних эле¬
ментах 	35 cd
80 ad35 cd
80 ad20 cd
50 adПримечания: 1. Принятые обозначения: d — диаметр нагеля в см; а — толщина
крайних элементов и более тонких в односрезных соединениях; с — толщина средних, а
также равных и более толстых элементов в односрезных соединениях (в см).2. Расчетную несущую способность нагеля в двусрезных несимметричных (косо¬
симметричных) соединениях при неодинаковой толщине элементов определяют так:а)	при величине крайних элементов а ^ 0,5 с из условия смятия в среднем элементе
толщиной с табличное значение умножают на коэффициент 0,7; при промежуточных значени¬
ях а между 0,5 с и с коэффициент принимают по интерполяции между значениями 0,7 и 1,0;б)	при толщине крайних элементов а > с из условия смятия в крайних элементах
с заменой в формулах с на а.
92Глава 11. Соединения на нагеляхРасчетная несущая способность нагеля в рассматриваемом шве из усло¬
вия смятия принимается равной меньшему из двух значений, полученных
для прилегающих к этому шву элементов.Кроме определения несущей способности нагеля по смятию, необходимо
найти ее значение из условия предельного использования сопротивления
изгибу самого нагеля; это вызвано тем, что изгиб самого нагеля при малом
диаметре может привести к достижению предела текучести до того, как
будет полностью использована его несущая способность по смятию древе¬
сины. По этим соображениям СНиП требуют также определения расчетной
несущей способности нагеля и по изгибу. В табл. 11.2 приведены формулы
для этой проверки с учетом защемления нагеля в гнезде (при а ^ 0,6 с)
для цилиндрических нагелей из стали, гвоздей и для дубовых нагелей.Расчетная несущая способность нагеля на один срез по изгибуТИ = kd2,	(11.1)где k — коэффициент, значения которого приведены в табл. 11.2.Таблица 11.2Коэффициенты k для определения несущей способности цилиндрическогонагеля по изгибуГ„ < Т или 7\,„ при наличии достаточной глубины с защемляющегоИ ОМ OL СМ Снагельного гнезда (при а :< 0,6с)стальные нагелигвоздидубовые нагелиdf аГ 1^<18<Ю- + 2а«)Г в/^<250^+а*)Тж6 f ^ <45d2 + 2fl2>1 ^ 2ЬМ*1 ^ 400d21=< 65^*Значения k1/2188531/3198—631/4212266651/5230275651/6250286651/7250300651/8250314651/9250331651/10250350651/11250371651/12250394651 13250400651/1425040065Примечание. Принятые обозначения: Ги — расчетная несущая способность
нагеля по изгибу в к Г, отнесенная к одному срезу; k — коэффициент для определения не¬
сущей способности нагеля по изгибу; ТСТУ ТГЪ и 7дб — расчетные несущие способности
на один срез соответственно для стальных нагелей, гвоздей и дубовых нагелей; Тсм а —
расчетная несущая способность нагеля на один срез по смятию под углом а; Тсмс— тоже
по смятию при глубине защемления с.Расчетная несущая способность (в кГ) пластинчатого нагеля (рис. 11.2)
на основании проведенных экспериментальных работТпл С 14/пл6пл (из условия смятия)иТ’пл^бЗбпд&пл, (из условия изгиба нагеля),где /пл, Ьпл, 8ПЛ —длина, ширина и толщина пластинки в см.При нормированном соотношении /пл = 4,5 8ПЛ обе формулы дают одно
и то же значение. Необходимо отметить, что нагельные соединения в отли¬
чие от шпоночных не дают распора. В данном случае момент пары внешних
сил, действующих возле шва сопрягаемых элементов Мх = Т111, будет урав¬
§ 40. Расчет нагельных соединений по предельному состоянию93новешиваться обратным моментом равнодействующих соответствующих уси¬
лий смятия М2 = Т212, создаваемых защемлением конца нагеля в гнезде.При направлении усилия, передаваемого цилиндрическим нагелем под
углом а к волокнам элементов, расчетная несущая способность его Т умно¬
жается при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде (табл. 11.1) н_а
коэффициент ka, а при расчете на изгиб (табл. 11.2) — на коэффициент У ka.Рис. 11.6. График для определения коэффициента ka снижения расчетного
усилия для стальных нагелей при работе под углом а между силой и нап¬
равлением волокон сосновой древесиныУгол а принимается равным большему из углов смятия нагелем элемен¬
тов, прилегающих к рассматриваемому шву. Коэффициент ka определяется
по графику (рис. 11.6).	__Кроме учета коэффициентов ka и ■/каУ для конструкций, находящихся
в условиях повышенной влажности, температуры и монтажных нагрузок,
необходимо вводить соответствующие поправочные коэффициенты.Расчетная несущая способность соединений на гвоздях диаметром не
свыше 0,6 см определяется независимо от величины угла а.При определении расчетной длины защемленного конца гвоздя не учи¬
тывается его заостренная часть — 1,5 drB; все зазоры между соединяемыми
элементами в каждом шве принимаются равными по 2 мм\ если длина за¬
щемления получится меньше 4 drB, то работа конца гвоздя не учитывается
(рис. 11.7).Несущая способность винтов, шурупов и глухарей определяется так же,
как и для стальных цилиндрических нагелей.
94Глава 11. Соединения на нагеляхНесущая способность всех видов нагельных соединений во многом зави¬
сит от того, обеспечено ли сопротивление соединяемых элементов, в особен¬
ности досок, скалыванию и раскалыванию, а также разрыву в ослабленном
сечении. При соблюдении указаний СНиП II-B.4-62 по расстановке нагелей
проверки на скалывание не требуется.Рис. 11.7. Забивка гвоздя
а — глухая; 6 — сквознаяСпособы расстановки нагелей и гвоздей показаны на рис. 11.8.По нормам расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль во¬
локон sl9 поперек волокон s2 и от кромки s3 должно быть не менеедля стальных нагелей	 sx = 7d; s2 = 3,5d\ s3 = 3dдля дубовых нагелей		 s1 = 5d; s2 — 3d; s3 = 2,5dПри толщине пакета b <; 10 d разрешается приниматьдля стальных нагелей
для дубовых нагелей .
Для гвоздейsx = 6d; s2 = 3d; s3 = 2,5d
s± = 4d; s2 = s3 = 2,5d ssx = 15d при толщине пробиваемого элемента	с ^ 10dsL = 25d при толщине пробиваемого элемента	с — Adпри прямой расстановке	 s2 ^ Ad 1при шахматной и косой расстановке под углом а ^ 45° % ^ 3d J '4 dДля промежуточных значений толщины с наименьшее расстояние sx
определяется по интерполяции.Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, независимо от их
толщины принимают расстояние между осями гвоздей 15d.Расстояние вдоль волокон дре-
а>	б)	весины от гвоздя до торца элемен--\^гЗ\ S, j S, ^ та во всех случаях должно быть
не менее s± = 15d.В гвоздевых соединениях дол¬
жно быть учтено уменьшение рабо¬
чей длины гвоздя в крайнем эле¬
менте за счет возможного зазора
между досками и за счет отщепа
при свободном выходе гвоздя.При применении нагелей круп¬
ного диаметра возможно появле¬
ние трещин на концах соединяе¬
мых элементов, вызванное их ска¬
лывающим действием. Поэтому
расстояния концевых частей элементов принимаются несколько боль¬
шими, чем указано в СНиП. В соединениях под углом расстояние междуРис. 11.8. Способы расстановки нагелей и
гвоздейа — прямая; б — шахматная; в — косая для гвоз¬
дей; г — раскалывание древесины гвоздем большого
диаметра
§ 41. Болты — тяжи95осями нагелей должно быть соблюдено для каждого соединяемого эле¬
мента.При применении пластинчатых нагелей, для того чтобы исключить необ¬
ходимость проверки древесины на скалывание между нагелями, это рас¬
стояние нормируется и принимается равным 96 (см. рис. 11.2).В односрезных соединениях со стальными накладками при применении
винтов, шурупов и глухарей расстановка их принимается такая же, как для
стальных цилиндрических нагелей. Установка в соединениях разных видов
нагелей (стальных цилиндрических, гвоздей, глухарей) ввиду неодинако¬
вой их податливости при кратковременных и длительных нагрузках может
привести к перегрузке одного из видов нагелей. Поэтому ставить нагели
разных видов в растянутых стыках не рекомендуется. Если же это будет
необходимо, то суммарную несущую способность разных видов нагелей сле¬
дует снизить на 10%. В сжатых стыках и узловых соединениях установка
разных видов нагелей допускается, и несущая способность их суммируется.Пр и м е р. Проверить несущую способность растянутого стыка из сосновых брусьев
сечением 12X16 см с двумя деревянными накладками сечением 8X16 см. С каждой сто¬
роны стыка поставлено три пары двусрезных стальных нагелей dH = 16 мм. Расчетное
растягивающее усилие Nр = 7000 кГ. Конструкция стыка защищена от увлажнения и
нагрева.Решение. По табл. 6.1 для ослабленного сечения /?р = 80 кГ/см2. Расчетная несу¬
щая способность одного среза нагеля при направлении передаваемого усилия вдоль
волокон элемента для симметричного соединения (см. табл. 11.1): по смятию древесины
в накладках (крайних элементах) Га = 80 ad = 80 • 8 • 1,6 = 1024 кГ\ по смятию в сред¬
нем элементе Тс = 50 cd = 50 • 12 • 1,6 = 960 кГ\ по изгибу нагеля Т = 180 d* + 2 а2 =
= 180 • 1,62 + 2 • 82 = 589 кГ, но не более 250 d2 = 250 • 1,62 = 640 кГ.Расчетным значением будет наименьшая из полученных величин несущей способ¬
ности одного среза, т. е. Гиз = 589 кГ. Ослабленная нагелями площадь растянутого
элементаFm = 12(16 — 2.1,6) = 154 сж2.Пользуясь расчетной формулой (7.1), проверяем напряжение в ослабленном сечении
стыка<Тр = ^ = 46 < 80 кГ/CMДействующее в элементе расчетное усилие растяжения 7000 кГ меньше расчетной
несущей способности растянутого элемента 80 • 154 = 12 320 кГ.Проверка несущей способности стыковых накладок не требуется, так как действую¬
щее на них усилие будет то же, а сечение их равно 2 • 8 • 16 = 256 > 12 • 16 = 192 см2.Усилие, приходящееся на 1 срез, при наличии 6 нагелей с каждой стороны стыкаТ = g—0- = 583 < 589 кГ, т. е. условие соблюдено.ГЛАВА 12СОЕДИНЕНИЯ НА РАСТЯНУТЫХ РАБОЧИХ СВЯЗЯХ§ 41. БОЛТЫ-ТЯЖИК растянутым рабочим связям в деревянных конструкциях относятся
болты-тяжи (в виде стоек, раскосов металло-деревянных ферм, затяжек
в распорных конструкциях — арочных, рамных системах и сводах, — анке¬
ров, подвесок и стяжных-аварийных болтов), а также гвозди, винты и шу¬
рупы, работающие на выдергивание. Для затяжек и элементов ферм (стоек,
96Г лава 12. Соединения на растянутых рабочих связяхраскосов и нижних поясов) применяется и профильная сталь из уголков и
швеллеров.Для тяжей, не ослабленных нарезкой, и других ответственных деталей
конструкций (опорных башмаков, накладок и др.) применяется сталь
Ст. 3 с расчетным сопротивлением Rp = 2100 кГ/см2. Наличие по кон¬
цам тяжей нарезки с учетом неравномерного распределения напряжений
в сечении требует снижения расчетного сопротивления на 20%, а в случае
применения двойных, тройных и четверных связей — уменьшения еще
на 15%. Следовательно, в этом случае общий коэффициент снижения расчет¬
ного сопротивления для стали составит 0,8 • 0,85 = 0,68.При эксплуатации деревянных конструкций необходимо периодически
подтягивать тяжи и болты; для предотвращения отвинчивания гаек (ослаб¬
ление при динамических и ударных воздействиях) ставятся контргайки.
Длина нарезной части назначается в пределах от 3,5 до 4,5 d. Расчетное
сечение тяжей определяется по ослабленному‘нарезкой сечению, диаметр
которого приближенно может быть получен из соотношения dHT = 0,83 d6p.В целях уменьшения смятия древесины под гайкой ставится шайба из
листовой стали, сторона которой определяется из условия работы ее на
изгиб и равнопрочности тяжа-болта на растяжение и смятие древесины подшайбой. Практически сторона квад¬
ратной шайбы принимается равной4,5	d (где d — диаметр тяжа-болта).
Толщина шайбы составляет 5—8 мм.Концы растянутых тяжей-болтов
должны быть помещены в местах, до-
] ступных для подвинчивания гаек;
1 при невозможности этого в пределах
длины тяжа ставят стяжные муфты с
двусторонней резьбой.Стяжные болты относятся к вспо¬
могательным связям (во врубках, по
концам составных балок на пластин¬
чатых нагелях) и изготовляются из
немаркированной стали: диаметр наз¬
начается по конструктивным сообра¬
жениям, но должен быть не менее 12 мм.§ 42. ХОМУТЫ, СКОБЫ, ГВОЗДИ,
ВИНТЫ, ШУРУПЫ И ГЛУХАРИК растянутым связям относятся
хомуты, форма которых зависит от их
назначения. Хомуты, применяемые для
стягивания многослойных элементов
(из досок и брусьев), изготовляются
из полосовой стали (рис. 12.1). Такиеа — криволинейный; . б — прямолинейный с	„муфтами; в — для подвески балок-прогонов; г, Же ХОМуТЫ ПрИМеНЯЮТ И ДЛЯ СТЯГИ-д — стяжной хомут; е — стяжной хомут для об-	ванИЯ ЭЛемеНТОВ С ПРОДОЛЬНЫМИ VCV-
жатия элемента с усушечными трещинами; ж —* ^	J Jстальной карман для опирания балансов в под-	ШеЧНЫМИ ТреЩИНаМИ. ДЛЯ ОПИрЗНИЯвесных потолках — односторонний и двусто-	„„„ 		„ „лттронний	концов брусьев или досок в под¬весных перекрытиях применяются
стальные карманы. Для подвески брусчатых прогонов в конструкциях
подвесных потолков используются хомуты. Здесь необходима поверка на
растяжение подвесных тяжей и на смятие древесины в местах опирания
профильной стали; уголки и швеллеры должны быть рассчитаны на изгиб.Рис. 12.1. Виды стальных хомутов
§ 43. Виды клеев97Особым распространением пользуется конструкция натяжных хомутов
с прямыми опорными захватами вкладышей, накладок и прокладок. Такие
хомуты используются в опорных узлах сквозных систем при применении
лобового упора (вкладыша). На рис. 10.4, а показана такая конструкция
опорного узла, которая позволяет в процессе эксплуатации (при обязатель¬
ном доступе к ней) производить натяжение тяжей-болтов.Рекомендуемая конструкция опорного узла является весьма надежной,
так как растягивающее усилие в нижнем поясе целиком передается на тяжи
и нагельное соединение с присущей им податливостью, устраняющей кон¬
центрацию напряжений при неточном изготовлении узла и исключающей
скалывание древесины.К нерабочим (конструктивным) связям, служащим для скрепления пре¬
имущественно во временных конструкциях из бревен и брусьев в построеч¬
ных условиях, относятся скобы из круглой стали диаметром от 10 до 22 мм
при длине от 200 до 500 мм.Применение скоб в постоянных деревянных конструкциях (особенно
в дощатых) не рекомендуется, поскольку неизбежно происходит раскалы¬
вание древесины у сопряжения при деформации элемента.Гвозди, винты, шурупы и глухари работают на выдергивание; расчетная
несущая способность их на выдергивание в кГT = Rnndll9	(12.1)где #вд — расчетное сопротивление выдергиванию на единицу соприкасания
(для гвоздей при воздушно-сухой древесине равно 3 кГ/см2у при
сырой древесине — 1 кГ1см2, для винтов — 10 кГ/см2);1Х — расчетная длина защемления гвоздя, а для винтов нарезной
части — в см.Работа гвоздей на выдергивание учитывается только во второстепенных
элементах конструкций (например, при подшивке потолков), а также в тех
случаях, когда оно сопровождается одновременной работой на сдвиг. При
забивке гвоздей в заранее просверленные отверстия или в торец элементов,
а также при вибрационных и ударных нагрузках учитывать работу гвоздя
на выдергивание недопустимо. В расчет вводят диаметр гвоздя d ^0,5 см.Винты, шурупы и глухари завинчиваются в отверстия, высверленные на
неполную глубину диаметром несколько меньшим диаметра их ненарезан-
ной части.ГЛАВА 13СОЕДИНЕНИЯ НА КЛЕЮ§ 43. ВИДЫ КЛЕЕВНаиболее надежным средством соединения элементов деревянных кон¬
струкций является водостойкий й биостойкий клей, который позволяет
соединять отдельные их части в монолитные элементы любого сечения,
формы и длины, тем самым давая возможность использовать маломерные
пиломатериалы.По сравнению с цельной древесиной клееный элемент отличается и более
благоприятным распределением материала, он не имеет совпадающих в со¬
седних слоях сучков, косослоя и других пороков древесины.
98Глава 13. Соединения на клеюСклеивание элементов сделало возможным изготовление индустриаль¬
ных большепролетных деревянных конструкций любого очертания и повы¬
шенного качества. Вместе с тем склеивание позволило создать ряд новых
материалов и строительных изделий из неармированной и армированной
фанеры повышенного качества (уголки, швеллера и другие профили), дре¬
весные слоистые пластики разных видов и другие материалы, не уступаю¬
щие по прочности естественной древесине, но освобожденные в значитель¬
ной мере от присущих ей недостатков. А некоторые материалы (дельта-дре-
весина, лигностон) по прочности не уступают стали.Строительные клеи должны быть водостойкими и биостойкими; клеевой
шов при работе на сдвиг и отрыв должен быть прочнее, чем древесина соот¬
ветственно на скалывание и растяжение поперек волокон. Кроме того, клей
должен обладать жизнеспособностью не менее 2 ч, т. е. не начинать затвер¬
девать в течение этого времени, а также должен не давать выделений, вред¬
ных для здоровья рабочих.В настоящее время для выполнения клееных конструкций согласно
СНиП II-B.4-62 и «Инструкции по проектированию и изготовлению клееных
деревянных конструкций и строительных деталей (СН 11—57)» применяются
водостойкие и биостойкиефеноло-формальдегидные клеи марки КБ-3, которые
состоят из двух частей — феноло-формальдегидной смолы Б (100 вес. ч.) и от-
вердителя в виде керосинового контакта Петрова (15—20 вес. ч. в зависи¬
мости от кислотного числа контакта и температуры воздуха в производ¬
ственном помещении), или клей СП-2 в составе феноло-формальдегидной
смолы (100 вес. ч.) и отвердителя — керосинового контакта (30—40 вес. ч.).Жизнеспособность готового клея, приготовленного непосредственно пе¬
ред склеиванием, оказывается не менее 3 ч.При этом, учитывая ядовитость и вредность паров фенола, обязатель¬
ным является устройство приточно-вытяжной вентиляции помещения,
в котором производится склеивание. После отверждения (процесса полиме¬
ризации) клеи безвредны.Имеется также нетоксичный резорцино-формальдегидный клей марки
ФР-12, составляемый из резорцино-формальдегидной смолы ФР-12
(100 вес. ч.) и отвердителя (в порошке) — параформальдегида (13,5 вес. ч.),
однако такой клей значительно дороже указанных вышеВ настоящее время большое распространение имеют синтетические клеи
ВИАМ-Б-3, МФ, ИФС-1, М-60, М-70 и др. Начинают внедряться клеи на
основе поливинилхлоридных и эпоксидных смол, а также каучуковые
клеи, которые обеспечивают приклейку древесины к металлу, пластмассам
и другим материалам.При изготовлении деталей и полностью клееных конструкций для поме¬
щений, не подверженных эксплуатационному систематическому увлажне¬
нию, разрешается применять средневодостойкие клеи: мочевино-формальде-
гидный клей марки К-17, казеино-цементный и другие, которые должны
быть обязательно защищены от случайного кратковременного увлажнения,
например, водостойкой краской.Предел прочности клеевого шва (для любого клея) при испытаниях на
скалывание (сдвиг) для сосновых образцов в сухом виде должен быть не
менее 60, а для дубовых — 80 кГ1см2\ после вымачивания их в продолжение
:24 ч соответственно 40 и 55 кГ1см2.§ 44. ТЕХНОЛОГИЯ СКЛЕИВАНИЯДля изготовления клееных конструкций применяется древесина хвой¬
ных пород и лишь в отдельных случаях лиственных. При этом влажность
древесины не должна быть выше 15—18%. Пиломатериалы для склеивания
§ 45. Конструкции стыков на клею и клеестальные шайбы99следует применять толщиной от 19 до 50 мм и длиной не менее 2 м при усло¬
вии применения машинной строжки. С целью уменьшения внутренних на¬
пряжений в клеевом шве (поперек волокон) при подборе брусков или досок
для изготовления многослойных элементов, учитывая их коробление при
усушке и разбухании, рекомендуется применять согласованное направле¬
ние годовых слоев древесины всех склеиваемых элементов (рис. 13.1).При склейке многослойных элементов для обеспечения плотного спла¬
чивания их (прижима) запрессовка производится при помощи специальных
пневматических или гидравлических прессов. Рекомендуется также и за¬
прессовка при помощи винтовых вайм с применением механизации (электро¬
гайковерты и т. п.) для быстрого завинчивания гаек зажимных болтов до
получения заданного давления.При этом давление в клеевом шве принимается в пределах от 3 до 5 кГ1см2
при выдержке от 4 до 24 ч> которая будет зависеть от очертания элемента
(прямолинейного или криволинейного) и температуры помещения, где про¬
изводится склеивание; заданное для запрессовки
давление должно сохраняться до окончательного
твердения клея в швах.В некоторых случаях при изготовлении дву¬
тавровых балок и других конструкций из досок
при небольшом объеме работ допускается гвозде¬
вая запрессовка, но только при условии предва¬
рительного тщательного высушивания склеивае¬
мых элементов, производственная влажность ко¬
торых должна быть ниже эксплуатационной.Температура з производственных цехах, где
изготовляются клееные конструкции на феноло-фор-
мальдегидных клеях, должна быть не ниже 16°,
а на казеино-цементных — не ниже 10°.П{)и массовом изготовлении конструкций на феноло-формальдегидных
клеях при машинной запрессовке с целью ускорения процесса твердения и
полимеризации клея целесообразно проводить одновременно и прогрев за¬
прессованного элемента до 60°. Это позволяет сократить срок выдержки
до 1—3 чу а применение для прогрева токов высокой частоты — до несколь¬
ких минут.Для приклейки стальных деталей (накладок и т. п.) к древесине при¬
меняются клеи БФ-2 и БФ-4, которые выпускаются также и в виде пленки.
При использовании для склеивания прессов давление устанавливается
в пределах от 10 до 15 кГ/см2, температура от 130 до 140° С; выдерживание
готовой продукции при применении жидких клеев — в продолжение 1,5—2 ч
со ступенчатым повышением температуры от 60 до 140° С и 1 ч — для пле¬
нок при температуре 140° С.Рис. 13.1. Учет годовых
слоев при склеивании
досок в пакетыа — согласованное располо¬
жение слоев; 6 — несогласо¬
ванное расположение слоев§ 45. КОНСТРУКЦИИ СТЫКОВ НА КЛЕЮ И КЛЕЕСТАЛЬНЫЕ ШАЙБЫСоединение по длине элементов в растянутых стыках и зонах многослой¬
ных элементов при изгибе на расстоянии (глубине) до 710 их высоты от наи¬
более напряженной грани осуществляется „на ус“ или зубчатым шипом
(рис. 13.2).В гнутых многослойных элементах (в верхних поясах сегментных ферм,
и арочных конструкциях), где знак усилий в зависимости от их работы может
меняться, такие стыки ставятся при отношении радиуса кривизны к тол¬
щине бруска или доски г/а ^ 300, в крайних зонах на глубине не менее 1/1»
высоты всего элемента; при г la 300 — на всей высоте.
100Глава 13. Соединения на клеюПрименение зубчатого стыка более экономично, так как резко сокра¬
щается длина стыка и затрата древесины на его изготовление. Применениеспециальной фрезы позволило по¬
лучить высокого качества обработ¬
ку поверхностей соединений эле¬
ментов, обеспечивающую плотность,
и простоту сборки. Это дало воз¬
можность изготовлять из обрезков
брусков или досок ленты требуе¬
мой длины, которые быстро соби¬
раются в монолитные элементы (бал¬
ки, плиты) для дальнейшего склеи¬
вания и последующей запрессовки.С появлением возможности
склеивания металла с древесиной
создана новая сборно-разборная
конструкция узлового соединения
на клею с использованием сталь¬
ных шайб (рис. 13.3). В такой
конструкции к боковым плоскостям
соприкасания концов элементов в
узле друг с другом или со спе¬
циальными стальными накладками
приклеиваются горячим способом
стальные пластинки с последую¬
щим просверливанием отверстий
для пропуска центрового болта; заготовленные деревянные элементы 6 нак¬
леенными пластинками собираются в узле при помощи этого болта. Пере¬
дача усилия любого знака, действующего в соединяемых элементах, здесьг*1	п *Рис. 13.3. Конструкция узла фермы на клеестальных шайбах
1 — стальная накладка; 2 — шайбыосуществляется через клеевые швы на стальные пластинки и болт, рабо¬
тающий на смятие и срез металла по металлу, а также частично на изгиб.Клеестальные шайбы могут быть применены в растянутых стыках дере¬
вянных конструкций, они наиболее целесообразны в сборно-разборных
конструкциях.)Чз j		10 S		Рис. 13.2. Конструкции стыков при склеи¬
вании элементова — «на ус»; б — зубчатым шипом; в — со сталь¬
ными тяжами и уголками; г — впритык в сжатых
элементах многослойных клееных балок; д — впри¬
тык с накладками в сжатых элементах конструкций
Раздел пятыйСОСТАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
НА УПРУГО-ПОДАТЛИВЫХ связяхГЛАВА 14РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА УПРУГО-ПОДАТЛИВЫХсвязях§ 46. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВ связи с существующим сортаментом на лесоматериалы, позволяющим
пользоваться бревнами и брусьями лишь ограниченных размеров, которые
во многих случаях не могут удовлетворить условиям проектирования кон¬
струкций, воспринимающих большие усилия, приходится применять эле¬
менты более крупных сечений, составленные из нескольких частей. Соеди¬
нение их между собой производится при помощи различного вида связей.
Такие элементы получили ши-а)-Lб)-и---л
Н '■6)рокое распространение в состав¬
ных балках (на шпонках, колод¬
ках, пластинчатых нагелях и
гвоздях), в сжатых элементах
поясов и решеток ферм балоч¬
ной и арочной систем, в колон¬
нах.Ввиду упругой податливости
указанных средств соединений
в таких составных элементах
при деформации возникают сме¬
щения (сдвиги) их отдельных
частей по швам, которые приво¬
дят к снижению несущей способ¬
ности и в еще большей мере
жесткости всего составного эле¬
мента.Поэтому совершенно необходимо при расчете составных элементов учи¬
тывать влияние упругой податливости применяемых связей.Теория расчета составных элементов на упруго-податливых связях
впервые была разработана советскими учеными В. Г. Писчиковым,
П. Ф. Плешковым, А. Р. Ржаницыным, Г. В. Свенцицким и В. М. Кочено-
вым.Для пояснения метода расчета рассмотрим работу при поперечном
изгибе составных элементов из двух частей одинакового сечения. Предпо¬
ложим, что в одном случае обе части скреплены между собой клеем, в дру¬
гом — упруго-податливыми связями (болтами или нагелями) и в третьем —Рис. 14.1. Схемы работы составных балока — на клею; б — на податливых связях; в -- без
связей
102Глава 14. Расчет составных элементов на упруго-податливых связяхоставлены без связей (рис. 14.1); нагрузку на все эти три составных эле¬
мента примем одинаковой.Прогиб составного элемента без связей, очевидно, будет большим, чем
с упруго-податливыми связями. Наименьший прогиб будет в составном
элементе, из частей, соединенных на клею, который можно рассматривать
как элемент цельного сечения (монолитный) удвоенной высоты. Так как
прогибы обратно пропорциональны моментам инерции, то/ц>/п>/„и соответственно^ц>^п>^0,где /ц и Wn — относятся к цельному сечению;/п и — к элементам на упруго-податливых связях;/0 и W0 — к элементам без связей.Сдвигающие усилия, возникающие в шве между соединяемыми частями
составного элемента с весьма жесткими связями (на клею), будут больше,
чем в составном элементе с упруго-податливыми связями. В составном
элементе без связей сдвигающие усилия в шве равны нулю, т. е.Ти>Тв>То = 0,где Т — сдвигающее усилие в шве.Расчет составных элементов может быть сведен к расчету элементов
цельного сечения путем введения поправочных коэффициентов кж к моменту
инерции брутто и kw — к моменту сопротивления элемента цельного се¬
чения — нетто:	<(М-1)Коэффициенты кж и kw, которые меньше единицы, учитывают снижение
жесткости и прочности составного элемента по сравнению с элементом
цельного сечения.Величину этих коэффициентов можно получить теоретическим или экспе¬
риментальным путем из рассмотрения деформаций и напряжений составного
элемента. Для определения прогибов указанных элементов на жестких
(клеевых) и на упруго-податливых связях воспользуемся следующими выра¬
жениями:, 	 Л	, 	ЛI ц Т~	И / п ~Г~,Ju	Jnгде А — постоянная величина, зависящая от вида нагрузки, пролета и
модуля упругости, которая в данном случае для того и другого
составного элемента будет одинаковой.При равномерно распределенной нагрузкел А.Л ” 384 Е •Сравнивая оба выражения прогибов, получимf / = f / • / — Т = t? Г
I ц-*ц 1пЛп> in	^ ц>J Пгдеk —~Ж	f •J ПИз сопоставления краевых напряжений составного элемента с упруго¬
податливыми <тп и с жесткими связями сгц имеем
§ 47. Поперечный изгиб составных элементов103Аналогичные рассуждения справедливы и для составных элементов
(стержней), работающих на продольный изгиб или на внецентренное сжа¬
тие; работа составных элементов на упруго-податливых связях занимает
промежуточное положение между работой соответствующих цельных и со¬
ставных элементов без связей. Поэтому и расчет составных элементов может
быть сведен к расчету цельных элементов с поправочными коэффициентами
кж и kw, при этом внецентренно сжатые составные элементы будут занимать
промежуточное положение между центральным сжатием и поперечным
изгибом.Величины коэффициентов кж и kWi полученные на основе теории работы
составных элементов на упруго-податливых связях, в общем виде сложны
и неудобны для практического пользования. К тому же и само решение
указанной задачи не является точным, так как оно построено на условной
предпосылке линейной зависимости между сдвигающими усилиями в швах
соединяемых стержней и деформациями сдвига. В действительности эта
зависимость нелинейна, что приводит к еще большему усложнению.Рекомендованный СНиП II-B.4-62 приближенный метод расчета состав¬
ных сжатых элементов (стержней), полученный за счет ряда упрощений
сложных формул, прост и удобен для практического применения и дает
результаты, мало отличающиеся отданных расчета по более точному методу
и экспериментальных данных.ГЛАВА 15РАСЧЕТ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА У ПРУ ГО-ПОДАТЛИВЫХ
СВЯЗЯХ ПО ПРИБЛИЖЕННОМУ МЕТОДУ СНиП II-B.4-62§ 47. ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВРасчет составных элементов на упруго-податливых связях на попереч¬
ной изгиб ведется по общим формулам расчета цельных стержней на проч¬
ность и жесткость с введением поправочных коэффициентов.При поперечном изгибе по прочности с учетом коэффициента податли¬
вости kw можно пользоваться следующей расчетной формулой:м -Р• ‘‘'И »где^расчW = k\Y/W
vv расч kwvy нт*Исходная расчетная формула для поверки на жесткость при расчете
составных элементов используется с введением поправочного коэффициента
к моменту инерции при определении деформации (прогиба)гдеf —— • I — k IIn / > 1 п	ц*1	пПоправочные коэффициенты kw и kx в формулах (14.1) для составных
элементов из брусьев или бревен пролетом 2, 4, 6, 9 м и более, работающих
на поперечный изгиб, принимаются соответственно СНиП II-B.4-62, табл. 11.
104 Глава 15. Расчет составных элемен. на упруго-подат. связях по методу СНиП II-В.4-62Величина поправочных коэффициентов kw и кж в зависимости от числа
соединяемых слоев и вида связей меняется соответственно в пределах
0,40—0,90 и 0,07—0,80.Связи в швах составного элемента при поперечном изгибе расставляются
обычно равномерно по длине балки, что часто не соответствует действитель¬
ной эпюре сдвигающих усилий и теоретической эпюре для абсолютно жест¬
ких связей.При нагрузке, равномерно распределенной по пролету элемента
(рис. 15.1), теоретическая эпюра является треугольником ОАА'. Как пока¬
зывают эксперименты, за счет по¬
датливости связей действительная
эпюра сдвигающих усилий может
быть с достаточной точностью
представлена в виде косинусоиды
ОАЕ, по площади, конечно, рав¬
ной треугольнику ОАА'.Чтобы избежать перегрузки
крайних связей, необходимое ко¬
личество нагелей нужно’ опреде¬
лять из площади объемлющего
косинусоиду прямоугольника
ОАЕД, которая приблизительно в1,5	раза больше площади косинусоиды (точнее в ^ раза, так как пло¬
щадь ветви косинусоиды равна АЕ а прямоугольника АЕОАА' — при абсолютно жестких связях; ОАЕ —
при податливых связях (по косинусоиде)Таким образом, имеем= 1,5^2,■* P R(15.1)где псв — требующееся число связей;Ti/2 —суммарная сдвигающая сила на половине длины балки;Тсв — расчетное усилие для одной связи.Для определения расчетной сдвигающей силы Т воспользуемся известной
формулойrp	QS бр“ lap'-9(15.2)где Q — поперечная сила в рассматриваемом сечении;S6р — статический момент сдвигаемой части сечения брутто (отсекаемой
рассматриваемым швом) относительно нейтральной оси;/бр — момент инерции поперечного сечения брутто относительно ней¬
тральной оси.Сдвигающая сила от опоры до места максимального изгибающего момента
(при равномерно распределенной нагрузке — до середины пролета)i i2	2Т1/2 = § ^dx = ^ Qdx = .	(15.3)Из формулы (15.1) получим«г1,5MS6p
^брТ'св(15.4)гдёУИ —максимальный, изгибающий момент от заданной нагрузки.До установки связей в составных элементах, работающих на поперечный
изгиб (составных балках), при их изготовлении им придается конструктив-
§ 48. Центральное сжатие составных элементов105ный строительный подъем, т. е. выгиб в сторону, обратную эксплуатацион¬
ному прогибу под нагрузкой. Назначение конструктивного строительного
подъема — ликвидировать влияние упругой податливости связей и пре¬
дотвратить провисание составного элемента, нежелательное по эксплуата¬
ционным и архитектурным соображениям.Величина такого конструктивного строительного подъема составного
элемента (балки), работающего на поперечный изгиб,/«Р = Ж-	(16.5)где I — пролет составной балки в см\б — расчетная величина сдвига в шве сопряжения (для нагелей всех
видов принимается б = 0,2 см, для шпонок всех видов б = 0,3 см
и для колодок б = 0,4 см)\
пш —число швов сдвига;А0 — расстояние между осями крайних элементов составной балки.§ 48. ЦЕНТРАЛЬНОЕ СЖАТИЕ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВОсновные типы составных элементов на упруго-податливых связях,
работающих на центральное сжатие, показаны на рис. 15.2.При расчете таких центрально-сжатых элементов на устойчивость учет
влияния упругой податливости связей ведется путем определения приведен¬
ной гибкости. Приведенная гибкость таких элементов относительно оси у
определяется с учетом поправоч-а)ного коэффициента k.
инерции/о _ /ок моменту^пр —Y'f Y:FV'f~F=K\
V**здесьКоэффициент тт=учерез Цу, тогда^пр =б)в)♦жг)обозначим(15.6)п-JL-Л?Ж\Nгде \iv — коэффициент приведен¬
ной гибкости составного эле¬
мента;Ху — гибкость всего элемен¬
та как целого относительно
оси у.Величина ^^>1, так как*ж<1.Для всех составных элемен¬
тов с учетом возможности дефор-N'Л У- Y.;; v Y( 41 Y_r YV:4Y ~JLV\y/JI yA л rCi дЩA**-А-Л t-hI t-IS3 t\XIyiУ1yiРис. 15.2. Основные типы сжатых составных
элементов на податливых связяха — пакетного профиля; б — с короткими проклад¬
ками; в, г — со сплошными неопертыми в концах
прокладками или накладками
106 Г лава 15. Расчет составных элемен. на упруго-подат. связях по методу СНиП II-В.4-62мации отдельных ветвей между точками их закрепления, приведенная гиб-
кость в общем случае равна4P=Vr(l*A),H-W,	"(15.7)где \ — гибкость отдельной ветви относительно своей главной оси /—/,
вычисленная по расчетной длине ветви 1Х.При 1г меньше семи толщин ветви принимается кг = 0.Использовать для определения ц экспериментально полученные коэф¬
фициенты кж практически невозможно, так как при конструировании со¬
ставных стержней используется громадное число различных сочетаний
большого количества типов связей.В. М. Коченовым предложена следующая формула для определения
коэффициента приведения гибкости:Ъ - Y'+^lk'	(15.8)где Ь — полная ширина поперечного сечения элемента в см\
h — полная высота поперечного сечения в см\/0 — расчетная длина элемента в м\пс — расчетное число срезов (связей) в одном шве на 1 пог. м элемента;
при наличии нескольких швов с различным числом срезов прини¬
мается среднее арифметическое;
пш — расчетное число швов сдвига в элементе; при определении их
учитываются те швы, по которым суммируется взаимный сдвиг;
&с — коэффициент упругой податливости связей (табл. 15.1).Таблица 15.1Значения коэффициента упругой податливости цилиндрических
нагелей (связей)Коэффициент kqВид связейцентральноесжатиесжатие с
изгибомГвозди диаметром не свыше 1/10 толщины соединяемого
элемента11мО5 d2Стальные цилиндрические нагели:И «ест —	толшины соединяемых элементов11Ы*2,5 d2. 1d 	толщины соединяемых элементов1,53Дубовые цилиндрические нагели диаметром не свыше1 толщины более тонкого из соединяемых элементов . .
4ad1ad1,5d2d2Деревянные продольные шпонки0,61,2bhBp^врКлей	00Пр и м е ч а н и я: 1. Диаметр нагеля d, толщина элемента а, ширина b и глубина
врезки hBр в см.2. Для стальных цилиндрических нагелей а принимается для более тонкого из сое¬
диняемых элементов.Формула эта, являющаяся приближенной, применима не для всех видов
составных элементов. В частном случае, для составного элемента без связей,
т. е. при пс = 0, \iy = оо и Япр = оо, следовательно, сгкр = = 0.
§ 49. Внецентренное сжатие составных элементов107Однако, несмотря на отсутствие связей в швах сопрягаемых элементов,
ветви его все же будут иметь несущую способность.Действительно, для этого случая средняя гибкость одних ветвей (без
связей)*= Л	,	(15.9)-■ ГУгде 2/j бр—сумма моментов инерции брутто поперечных сечений всех
ветвей относительно осей (главных), параллельных оси уу.
Гибкость составного элемента не должна быть более средней гибкости
всех его ветвей, определяемой по формуле (15.9).В практике проектирования деревянных конструкций наиболее часто
встречаются следующие основные типы составных элементов:1)	Составной элемент-пакет (рис. 15.2, а).Приведенная гибкость определяется по формуле (15.7); при Х1 = 0, т. е.
когда расстояние между связями по длине стержня меньше семи толщин
наиболее тонкой ветви,^пр ^где определяется по /бр и F6p для всего сечения элемента как целого.2)	Составной элемент с короткими прокладками (рис. 15. 2,6).
Расчетная гибкость определяется по формуле (15.7), в которой Хг —гибкость отдельной ветви относительно оси /—/, определенная по расчет¬
ной длине ветви 119 равной расстоянию между крайними связями прокладок;
если 1г меньше семи толщин ветви, то принимается = 0. Расчетная пло¬
щадь равна площади ветвей без учета прокладок.3)	Составной элемент, часть ветвей которого не оперта (рис. 15.2, в> г.)
Расчетная гибкость определяется по формуле (15.7), как для пакета(при = 0), расчетная площадь F0 определяется без учета неопертых вет¬
вей.Расчетный момент инерции относительно оси у—у определяется в пред¬
положении, что неопертые ветви работают полностью и принимается равным1у = 1о + 1»о,	(15.10)где /0 — расчетный момент инерции поперечного сечения опертых ветвей
/н0 — момент инерции поперечного сечения неопертых ветвей.
Расчетный момент инерции относительно оси х определяется с учетом
неполного включения в работу неопертых ветвей за счет упругой податли¬
вости связей по приближенной формуле/* = /о + 0,5/но.	(15.11)Радиусы инерции поперечного сечения относительно осей у их=	гх = ]/У° +^5/но.	(15.12)Дальнейший расчет таких составных элементов на устойчивость при
центральном сжатии ведется, как для элементов цельного сечения (моно¬
литных).§ 49. ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВВнецентренно-сжатые составные элементы рассчитываются на проч¬
ность по формуле (7.36) для цельных элементов, причем при определении
момента сопротивления WHT и коэффициента £ должно быть учтено влияние
упругой податливости связей и приведенных гибкостей.
108 Г лава 15. Расчет составных элемен. на упруго-подат. связях по методу СНиП II-В.4-62При расчете составных внецентренно-сжатых элементов устойчивость
наиболее напряженной ветви проверяется (если расчетная длина ее пре¬
вышает семикратную толщину) по формуле:7^+Щ^ф1^с’	(15.13)где фх— коэффициент продольного изгиба для отдельной ветви, опре¬
деленный по ее расчетной длине;
^бр> W6p — площадь поперечного сечения и момент сопротивления.Число связей в шве пс на половине расчетной длины вуецентренно-
сжатого элемента должно удовлетворять условиюnc gs 1,5^бр.	(15.14)* брУстойчивость внецентренно-сжатых элементов в плоскости, перпендику¬
лярной плоскости изгиба, проверяется без учета изгибающего момента по
формулам для центрального сжатия элементов.*§ 50. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВПример 1. Определить число гвоздей и расстановку их в колонне, составленной
из трех сосновых досок сечением 6Х18 см, нагруженной осевой силой от расчетной на¬
грузки Nc = 11,35 Т. Расчетная длина /0 = 4,0 м. Колонна защищена от увлажнения и
нагрева. Rc = 130 кГ/см2. Длина и диаметр гвоздя /гв = 175 мм и drB = 5,5 мм.
Решение. На основании формулы (7.10) имеем^ N	И350Ф " F.расчес “ 3 • 6 • 18 • 130 _ и//-Соответствующая этому значению гибкость по формуле (7.6)_ 1ГШо _	400пр У 0,27	У 0,289 -3-6для монолитного элемента с тем же сечением.Из формулы (15.6) имеемРешая уравнение (15.8) относительно пс, получим расчетное число гвоздей в одном
шве на 1 пог. мп — k bhnmздесь 6=18 см; А = 18 см; 10 = 4,0 м; ^=1,39; kc — -77^-, = ес2- = 0,33J	10а “ 10 • 0,55*(табл. 15.1).Для определения числа срезов устанавливаем длину защемления гвоздя в третьей
доскеЯзш = 17,5 — (2,6 4- 2 • 0,2 + 1,5 • 0,55) = 4,2 см > Adгв = 4 • 0,55 = 2,2 см.В таком случае можно принять пт = 2 и тогда расчетное число гвоздей
„ поо 18* 18-2яс = °>3342(1 382— 1) = 32 на 1 пог* ж*Забиваем по 5 гвоздей в ряду, принимая прямую расстановку их через 15 см, что
больше требуемого расстояния:15с?гв = 15 .0,55 = 8,25 см.Число гвоздей в данном случаеоолгв = —— = 33 на 1 пог. м.
§ 50. Примеры расчета составных элементов109Забивку гвоздей производим с каждой стороны вразбежку через 15 см. Расстояние
от края доски до ближайшего гвоздя и между гвоздями в направлении поперек волокон
принимаем равным 3,0 см, что больше 4dTB.Проверка сечения относительно оси х не требуется, так как гибкость%х= о^тгГ=77<^ = 77-1,39= 107-Пример 2. Проверить из условий прочности и устойчивости составной элемент
из трех сосновых досок сечением 6X22 см, из которых средняя доска (прокладка) не оперта
в концах. Расчетная длина /0 = 3,0 см. Составной элемент, нагруженный осевой силой
Nz = 18,3 Т, защищен от увлажнения и нагрева. По длине составного элемента забиты
гвозди с прямой расстановкой по 5 штук в ряду через 20 см; /гв = 125 мм; drB = 5,5 мм*Решение. Момент инерции брутто/бр = 22(326)3 = 10 692 слг*;F6р = 2 • 6 • 22 = 264 ел2.Определяем гибкость по формуле (7.11), как для монолитного элемента, т. е.™ ~47.у -.А10 662V 264Принятое расстояние вдоль волокон 20 см с 7 • 6 = 42 см, поэтому 1г = 0.Для определения приведенной гибкости элемента относительно оси у пользуемся
формулами (15.7) и (15.8). Величина kz определяется из табл. 15.11	лоо. „ ЮО-5 ок.с — 10 • 0,552 — ’ ’ с — 20 — ’1 +°,33 223^.~25 2 = 1’47и, следовательно, расчетная гибкость элемента с учетом упругой податливости гвоздевых
соединенийкх= 1,47-47 =69 <75,поэтому [формула (7.8)]f-1-0’8©*-0’6'По формуле (7.10)1 О ОЛЛ0^264 = 116 < 130> Полученное решение показывает, что принятая конструкция составного элемента
удовлетворяет условию прочности и устойчивости в отношении оси у.Расчетный момент инерции относительно оси х6 • 2231о = 2^Ё~== 10648 см4;6 • 223/но="Л?" = 5324 СЛ£4*В таком случае по формуле (15.10)1 Q 01 П1Х = 10 648 + 0,5 .5324 = 13 310 см*; гх =	= 7,1 см,следовательно,^=fl = 42<69»
т. е. меньше гибкости относительно оси у; проверки не требуется.
Раздел шестойПЛОСКИЕ СПЛОШНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГЛАВА 16ВИДЫ СПЛОШНЫХ СИСТЕМ деревянных конструкций§ 51. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯПри пролетах до 6—6,5 м, редко до 7—8 м, в качестве элементов, рабо¬
тающих на изгиб, могут быть использованы брусья или бревна.При больших пролетах приходится применять более сложные системы.К плоским сплошным системам деревянных конструкций относятся из
числа безраспорных систем составные балки разных типов (рис. 16.1) и из
числа систем, создающих распор,—арочные и рамные конструкции
(рис. 16.2).В зависимости от способа изготовления плоские сплошные системы
делятся на индустриальные конструкции, изготовляемые на заводах и
домостроительных комбинатах, и на конструкции построечного способа
изготовления, выполняемые на месте строительства.К индустриальным конструкциям относятся все виды клееных балок,
двух- и трехшарнирных арок и рамных систем сплошного сечения, а также
составные балки на пластинчатых нагелях и арки, составленные из этих
балок. Жесткая заделка опор в арочных и рамных конструкциях в силу
большой податливости древесины на смятие поперек волокон не может
быть осуществлена.К конструкциям построечного способа изготовления относятся все виды
составных балок из бревен и брусьев на призматических, продольных,
поперечных и наклонных шпонках и колодках, гвоздевые балки с двойной
перекрестной дощатой стенкой, двух- и трехшарнирные арки и рамы той
же конструкции, а также арки кружальной системы с двумя или тремя ря¬
дами косяков. На приведенных рисунках даны значения коэффициента
собственного веса £св и рекомендуемые величины пролетов.Все составные балки из бревен и брусьев на продольных шпонках и ко¬
лодках относятся к устаревшим конструкциям, изготовление которых
(в особенности при создании строительного подъема) представляет большие
трудности из-за необходимости точной пригонки торцов, в настоящее
время применение этих балок не рекомендуется.Все виды гвоздевых конструкций составных балок, арок и рам могут
применяться в зданиях и сооружениях временного назначения; кружальные
арочные системы применяются также в качестве подмостей при строи¬
тельстве железобетонных мостов, эстакад, для спортивных сооружений,
выставочных павильонов, ресторанов и т. п. При применении податливых
связей (гвоздей, болтов и нагелей) следует учитывать их влияние на вели¬
чину общей деформации всей конструкции, что особенно важно при дли¬
тельной эксплуатации сооружения под постоянно действующими нагрузками.
и)	КсГ-МОм	S ЖРис. 16.1. Основные
типы составных дере¬
вянных балока — на прямых продоль¬
ных шпонках; б — на ко¬
сых шпонках; в — на по¬
перечных натяжных шпон¬
ках; г — на прямых ко¬
лодках; д — на наклон¬
ных колодках; е, ж — на
пластинчатых нагелях; з,
и, к — гвоздевые дощатые
с двойной перекрестной
стенкой — с параллель¬
ными поясами, двускатные
и односкатные; л, м —
клееные пакетного профи¬
ля; н — клееные из досок;
q — клеефанерная
Рис. 16.2. Схемы конструкции составных арок и рама — трехшарнирная арка из б£лок Деревягина; в — кружальные арки из стандартных косяков заводского изготовления; в — трехшарнирная арка из
элементов, аналогичных дощато-гвоздевым балкам; г — двухшарнирная арка того же типа; д — трехшарнирная арка того же типа, но без ратяжки, с
передачей распора на фундаменты; е, ж, з — трехшарнирные арки различных типов из клееных блоков; и — трехшарнирная дощато-гвоздевая рама;к — рама из клееных блоков
§ 52. Составные балки системы Деревягина113ГЛАВА 17КОНСТРУКЦИИ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК СОСТАВНОГО СЕЧЕНИЯ§ 52. СОСТАВНЫЕ БАЛКИ СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯГИНАКонструкция составных балок, предложенная в 1932 г. В. С. Деревя-
гиным (рис. 17.1), состоит из двух или трех брусьев, соединенных между
собой пластинчатыми нагелями из твердой древесины (дуба или антисеп-
тированной березы). Направ¬ление волокон древесины плас¬
тинчатых нагелей должно
быть перпендикулярно плос¬
кости сплачивания. Пластин¬
чатые нагели применяются
двух размеров: толщиной 1,2
и 1,6 см и длиной вдоль воло¬
кон 5,4 и 7,2 см. При этом
пластинки могут быть сквоз¬
ные (во всю ширину балки)
или глухие. Гнезда для плас¬
тинок выбираются при помощи
электроцепнодолбежника в
предварительно выгнутых бал¬
ках для придания им строи¬
тельного подъема.При соотношении
=4,58пл (с отклонением не
более 10%) благодаря пода-
тл ивости пластинок изгибу,
а также за счет образования
гнезд и установки пластинок
после придания балкам строи¬
тельного подъема обеспечи¬
вается плотность соединения.Составные балки на плас¬
тинчатых нагелях по сравне¬
нию с балками на шпонках
или колодках имеют значи-j1 \ 1 1 1 1 1 ми> |1 1 М II М 4-	L-_Н		0Л1—-— 0,21 —-гL—	J.1№ г—НН~ &ппгг~яГ^плтельные преимущества.Такие балки выполняютсяРис.17.1. Конструкция составной балки Дере¬
вягина на пластинчатых нагелях
из брусьев или окантованных / — со.сквозными нагелями; 2 — с глухими нагелямибревен с использованиеместественного сбега; ввиду того, что стыки в них не допускаются, пролет
их при применении стандартных брусьев не может быть больше 6,5 м,
а при использовании окантованных бревен — 8,0 м.Расчет составных балок на пластинчатых нагелях сводится к трем эта¬
пам: подбору сечения элементов балки, определению числа пластинок и
величины строительного подъема.Подбор сечения элементов балки — определение необходимого момен¬
та сопротивления — производится по формуле:w= м(17.1)где kw — поправочный коэффициент, учитывающий податливость связей;
Ru — расчетное сопротивление изгибу;
114Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сеченияh =М — наибольший расчетный изгибающий момент.Исходя из значения момента сопротивления прямоугольного сечения,
получим6-f,	(17.2)где Ъ — выбранная ширина балки.В зависимости от полученного значения высоты балки принимаем сече¬
ние ее из двух или трех элементов. Тогда высота каждого элемента балки1 h , h
hi = ~2 или hx = у.Принимая ближайшее большее значение для hx по сортаменту лесома¬
териалов, получим требуемое сечение балки. Затем проверяем величину
прогиба балки от нормативных нагрузок с учетом сниженного момента
инерцииI = ^ж-^бр»где кж — поправочный коэффициент, учитывающий влияние смещения со¬
ставных частей балки.	t
Полученная величина прогиба и принимается в качестве строительного
подъема балки.Число пластинчатых нагелей в каждом шве балки на длине от опоры до
места максимального значения изгибающего момента М(17.3)1 пл'бргДе А™ = 14 /пл Ьпл — расчетное сопротивление пластинки в кг, если /пли Ьпл в см\S6р — статический момент сдвигающейся части сечения
относительно нейтральной оси;/бр — момент инерции брутто всего сечения.Подставив сюда значения 5бр и /бр для балки общей высотоы h из двух
или трех элементов, получим
для балки из двух брусьев^ 2,25М
п —		•"пл ит >
ni плдля балки из трех брусьевШппПри симметричной нагрузке относительно середины пролета разрешается
не ставить пластинок в среднем участке на длине 0,2 I. В этом случае число
пластинок на протяжении 0,4 I от каждой опоры может приниматьсялпл^1,2.^>-.	(17.4)iop/ ПЛПосле подстановки в эту формулу значений S6p и /бр для балки из двух
брусьев получимппя ^ 1 »8 -М—,	(17.5)П1 ПЛгде h — полная высота балки.Для исключения возможности разрушения балки из-за скалывания
древесины между пластинками расстояние между ними принимается равным
s = 9бпл. Если расчетное число пластинок не размещается на требуемой
длине, то сечение балки следует увеличить и весь расчет снова повторить.
§ 52. Составные балки системы Деревягина115Величину строительного подъема балки, определенного по прогибу,
рекомендуется проверить по формуле (15.5), которая после подстановки
в нее значений для балки из двух брусьев пш = 1, /*0 = hx и соответственно
из трех брусьев пш = 2, h0 = 2 hx примет вид, одинаковый для обоих слу¬
чаев:f =01 —/стр V»1 h^где — высота одного бруса.При изготовлении таких балок особенное внимание должно быть уделено
подбору лесоматериала. Для нижних брусьев, находящихся в зоне растя¬
гивающих усилий, необходимо использовать лесоматериалы высокого ка¬
чества (первой категории), а для верхних, сжатых зон — второй категории.Рис. 17.2. Верстак для изготовления составных балок Деревягина с
приданием им строительного подъема1 — козлы, поддерживающйе балки по концам; 2 — хребтовая балка стенда, обеспечи¬
вающая возможность переворачивания балок для долбления гнезд с противоположной
стороны (при глухих нагелях); 3 — стяжной хомут; 4 — прокладка, обеспечивающая
требуемую величину строительного подъема; 5 — струбцина для обжатия брусьев из-
готовляемой балки; 6 — электроцепнодолбежникДля средних брусьев балки из трех элементов пригодны лесоматериалы
третьей категории (при обязательном ограничении глубины горизонтальных
усушечных трещин в одном сечении, суммарная глубина которых не должна
превышать 1/3 ширины бруса).Для предупреждения появления трещин на боковых поверхностях
брусьев при применении лесоматериала повышенной влажности на всех
горизонтальных плоскостях их делаются продольные вертикальные про¬
пилы. Суммарная глубина таких пропилов для каждого бруса не должна
превышать 1/3 его высоты.Влажность древесины пластинок в целях более плотного сопряжения
не должна превышать 8—10%, т. е. должна быть ниже влажности древе¬
сины соединяемых брусьев. Глубина врезки пластинок в каждый брус не
должна превышать 1/5 его высоты.Сборка указанных балок производится на специальном стенде, на кото¬
ром укладываются одновременно две балки, подготовленные к долблению
гнезд. В средней зоне к хребтовой балке стенда прикрепляются короткие
прокладки, на концах устанавливаются два стяжных хомута (рис. 17.2).
126Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сеченияТребуемый строительный подъем для двух уложенных балок достигается
стягиванием концевых хомутов; плотность швов брусьев обеспечивается
установкой дополнительных струбцинок; после разметки производится
электроцепнодолбежником выборка гнезд и установка в них пластинок
(с волокнами перпендикулярно направленными к сопрягаемым швам)
легкими ударами деревянного молотка по пластинкам.При глухих пластинках обе балки с помощью хребтовой балки стенда
переворачиваются и весь процесс повторяется. После установки пластинок
хомуты отпускаются и готовые балки снимаются со стенда.Пример. Рассчитать составную балку из сосновых брусьев сечением 15X15 см
и длиной / = 6,0 м. Нормативная нагрузка на нее q = 558 кГ/пог. м; нагрузка от снега
qc = 400 кГ/пог. м.Решение. Принимаем расчетное сопротивление изгибу Ru = 150 кГ/см2.Определяем собственный вес балки (см. приложение 9):
p+g	558 + 400= —ото - — = 1000 = 42 кЦпог- М'
kCBl	7-6
где £св = 7 (рис. 16.1).Расчетная с учетом коэффициентов перегрузок и нормативная нагрузки<7расч = (558 + 42) ‘ М + 400 ‘ М = 1220 кГ!м'><7норм = (558 + 42) + 400 = 1000 кГ/пог. м.Максимальный изгибающий момент от расчетной нагрузки	'1220.М*акс =	= 5490 кГм.Принимаем составную балку из трех брусьев шириной 15 сж и общей высотой
15X3 = 45 см; поправочные коэффициенты по данным § 45 (СНиП II-B.4-62) — kw =
= 0,85 и кж= 0,6.Требуемый момент сопротивления549 000 .ооп ,^Р= 0,85-150 = 423° СЖ 'Полная высота балки h определяется из равенства (при b = 15 см):bh!2 лоол Ч U ~\ Г 6*4230 yii о ле
-g- = 4230 см3; h = у —j-g— = 41,2?=» 45 см.Относительный прогиб от нормативной нагрузки с учетом коэффициента податливости
кж = 0,6:/	5* 10-600*. 12	1I “ 384 • 10е • 0,6 • 15 • 453 ~ 243 *следовательно, прогиб под расчетной нагрузкой #расч = 1220 кГ/пог. м и строительный
подъем балки, 600 1220 ол _/сТр — 243 • юоо ~ ’ см'Строительный подъем можно также принять по преобразованной формуле (15.5)fcTP = 0,l^=0,l^!=4,0 СМ.Пластинки размещаем на участках от опор длиной 0,4 • 6 = 2,4 м, а среднюю часть —
на длине 0,2 • 6 = 1,2 м — оставляем без пластинок.Для определения числа пластинок пользуемся формулой (17.3). Предварительно
определим отношение5б0 Л?12 4 4.7бр W 9ЛХ 9-15’п 12 MS<* - 1 2- 549000-4 - 17
пл" ’ 7-пл/бр ’ 1135-9-15где Гпл = 14 - 15 • 5,4 = 1135 кГ.Расстояние между пластинками s0 = 9 • 1,2 = 10,8 см % 11 см. При этом число
пластинок, которое размещается на участке длиной 2,4 м,«пл=^*=22>17.
§ 53. Конструкция и расчет клееных балок117§ 53. КОНСТРУКЦИЯ и РАСЧЕТ КЛЕЕНЫХ БАЛОККлееные балки, являясь полностью индустриальной конструкцией,
обладающей большой надежностью в отношении прочности и жесткости,
получают в настоящее время все большее применение в строительстве.им1-1Гш-шЩш-шIIIIСУ 1ДF-FШ-ШРис. 17.3. Типы клееных
балока — рельсовидного профиля из
трех или четырех досок; б —
двутаврового профиля из четы¬
рех досокВозможность изготовления на заводе таких балок различного сечения и
длины позволяет использовать их при значительных нагрузках и больших
пролетах.При изготовлении клееных балок большое значение имеет возможность
использования маломерных пиломатериалов низкого качества, при этом
118Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сечениядревесина более высокого качества используется лишь в наиболее напря¬
женных частях конструкции.В настоящее время применяются клееные балки обычно пролетом не
свыше 12 м для междуэтажных и чердачных перекрытий, а также бесчер-*)ШОДеталь „А*Nшф.г.Рис. 17.4. Типы клееных балок из пакета досок (двутаврового и прямоуголь¬
ного профиля)а __ двускатная; б — односкатная; 1 — защитная доска, оклеенная руберойдом на клебемассе;
2 — стыки впритык; 3 — стыки «на ус»дачных покрытий; клееные балки выполняются двутаврового, рельсовид¬
ного и прямоугольного профилей. Сечение их составляется из досок толщи¬
ной не более 5 см, а для незащищенных конструкций — не более 3—4 см.
На рис. 17.3 показана конструкция балок перекрытий небольших пролетов
двутаврового и рельсовидного профиля, в которой доски поясов уложены
плашмя, а стенки составлены из одной или двух досок на ребро со стыками
§ 53. Конструкция и расчет клееных балок119вразбежку в любом месте на расстоянии от стыков досок поясов не менее
20 толщин иж Стыки поясов располагаются на расстоянии от опоры не более
0,3 / и не менее 20 см, причем верхние пояса стыкуются впритык с накладкой
на клею, а нижние — «на ус» или зубчатым стыком.На рис. 17.4 показана конструкция клееных балок из досок, уложенных
плашмя, применяемых для прогонов под тяжелую нагрузку или в дву¬
скатных и односкатных покрытиях. Такие балки применяются обычно про¬
летом до 12 м. Для обеспечения их устойчивости должны быть соблюдены
следующие условия: для двускатных балок прямоугольного профиля сече¬
нием в середине пролета bxh ширина сечения	А, а для балок с па¬
раллельными поясами прямоугольного, двутаврового и таврового профиля
b^~h. При этом необходимо, чтобы для балок прямоугольного профиля
Ь ^ 80 мм, а для балок двутаврового и таврового профиля толщина стенки^ у £> и Ьг Эг 80 мм.Расчет клееных балок ведется, как для балок цельного сечения с введе¬
нием соответствующих поправочных коэффициентов (см. табл. 7.1 с дополни¬
тельными коэффициентами для двутавровых, рельсовидных и тавровых
сечений).Для прямоугольного сечения расчетный момент сопротивления опреде¬
ляется при соблюдении требуемого отношения высоты к ширине сечения по
формулеW = k W" расч	нт»где kw принимается по табл. 7.1;WHT — определяется, как для прямоугольного сечения с учетом возмож¬
ных его ослаблений.При двутавровом, рельсовидном и тавровом сечении с общими габарит¬
ными размерами по ширине Ь и высоте h также вводится коэффициент kw,
но расчетный момент сопротивления И^расч дополнительно умножается на
соответствующий коэффициент kw (см. табл. 7.2), определяемый в зависи¬
мости от отношения толщины стенки Ь1 к полной ширине балки Ъ.Для промежуточных значений высоты сечения и отношения ^ коэффи¬
циенты в табл. 7.1 и 7.2 определяются по интерполяции.При двутавровом, рельсовидном и тавровом профилях для предотвра¬
щения разрушения из-за скалывания стенки при изгибе отношение пролета
к высоте балки должно быть не меньше следующих значений в зависимости
от отношения толщины стенки к ширине балки:~ь~ 	 1/г‘» V3;4-	 12; 15; 18пДля более жестких клееных балок с отношением у менее указанных
выше следует уменьшать значение kw путем умножения на величинуh-LНг‘ А •При расчете балок с наклонным верхним поясом необходимо учитывать,
что сечение с наибольшими нормальными напряжениями не совпадает
с сечением, в котором изгибающий момент достигает максимума.У двускатных или односкатных балок прямоугольного профиля при
равномерно распределенной нагрузке q опасное сечение определяется таким
образом.
120Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сеченияИзгибающий момент в сечении на расстоянии х от опоры с меньшей
высотойМх = &(1-х).Момент сопротивления в том же сечении при наклоне верхней поверх¬
ности балки под углом аWx = ^= -b^on + *tg о)-,	(17.6)где hon — высота балки на опоре с меньшей высотой.тэ	МхВ таком случае напряжение аи =W хПосле подстановки сюда значений Мх и Wx, взяв производную по х
и приравняв ее нулю, получим требуемое расстояние от опоры до опасного
сечения(,7-7>где /гср — высота в середине пролета.Для клееных и клеефанерных балок двутаврового профиля (двускатных
и односкатных) опасное сечение можно определять (приближенно) в пред¬
положении, что нормальные напряжения воспринимаются только одними
поясами, без учета работы стенки.Тогда наибольшее растягивающее усилие в нижнем поясеN*=b (17*8)где М — изгибающий момент в месте наибольшего значения нормальной
силы;ho — расстояние между осями поясов в том же сечении.В любом сечении нормальное усилиеМ,Л«где hx = (hon + х tga) и при равномерно распределенной нагрузке Мх =Подставив в" выражение для Nх значения Мх и hx и, взяв производную
по х с последующим приравниванием ее нулю, после решения полученного
уравнения получим требуемое расстояние от опоры (для односкатных балок
от опоры с меньшей высотой) до места наибольшего значения нормальной
силы(17'9>где h0„ — расстояние между осями поясов на опоре с меньшей высотой.
Прогиб двускатных клееных балокf = ff,	(17.10)где f,.р — прогиб в середине пролета балки с постоянным сечением, равным
сечению двускатной балки в середине пролета;
k — коэффициент, зависящий от соотношения высоты сечения на
опоре и в середине пролета, учитывающий изменение сечения
по длине балки.	*NIV X h >
§ 53. Конструкция и расчет клеефанерных балок121С достаточной для практики точностью величина k составляет:дяя прямоугольного сечения k = 0,15 + 0,85^;Лерhдля двутаврового сечения k — 0,4 + 0,6 т22,ЛСр(17.11)где hon и hcр для двутавровых балок — расстояние между осями поясов
на опоре и в середине пролета, а для балок прямоугольного
профиля — полная высота на опоре и в середине пролета.hЭта формула справедлива при значениях отношения в пределах от0,25 до 0,75.	СрПрогиб двутавровых, тавровых и коробчатых клеефанерных и клееных
балок при l<^20 h ввиду значительных скалывающих напряжений при
сравнительно тонкой стенке определяется с учетом их влияния по формулеf = +а¥).где а — коэффициент, определяемый по табл. 17.1;I	— пролет балки;
h — полная высота балки;/м — прогиб без учета влияния, сдвигающих усилий.Поправочные коэффициенты для учета влияния
скалывающих напряжений на прогиб(17.12)Таблица 17.1Виды балокЗначение ^О1/21/31/41/8Дощатые двутавровые	385064Дощатые рельсовидные	354659—Дощатые тавровые с растянутой
полкой 	313539С фанерной стенкой 	—384890При передаче нагрузки на нижнюю полку дощатой балки (рис. 17.5)
необходима проверка ее на отрыв по эмпирической формулеР^АаЬъ	(17.13)где Р — расчетная величина сосредоточенной
нагрузки в кг, приложенной с двух
сторон в месте расположения опорных
площадок (например, при укладке
щитов между балками);
а — ширина опорной площадки в см;Ь — толщина стенки балки в см.При одностороннем приложении нагрузки Рис. 17.5. Схема опирания кон-вместо принимается	"» «"“'“„".Гк" *,УТ“'§ 54. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНЫХ БАЛОКПри пролетах до 15 м в покрытиях применяются клеефанерные балки.
Фанера для таких балок должна быть водостойкой, изготовленной на фе-
нолформальдегидном клее, толщиной не менее 10 мм (рис. 17.6).
122Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сеченияДля устойчивости стенки такой балки по длине ее ставятся ребра жест¬
кости примерно через каждые х/8 пролета с обязательным совмещением их
с местом приложения сосредоточенных грузов. В опорных панелях ставятся
еще и подкосы. Пояса в таких балках выполняются из двух слоев досок
толщиной не более 5 см. Для уменьшения влияния на прочность клеевого
шва деформации от усушки и разбухания древесины поясов с последующим
за этим возможным разрушением клеевого шва слой, ближайший к фанер¬
ной стенке, выполняется из двух по высоте досок шириной не свыше 10 см.FfiЭЕШШ Ш-Шне менее
10ммРис. 17.6. Клеефанерная балка пролетом 12 мНеобходимость применения для рассматриваемых балок такой конструк¬
ции поясов объясняется тем, что волокна древесины поясных досок и во¬
локна рубашки (наружного слоя фанеры) взаимно перпендикулярны. Все
стыки в клеефанерных балках рекомендуется выполнять зубчатым шипом.Для двутавровых двускатных и односкатных клеефанерных балок с го¬
ризонтальным нижним поясом положение опасных сечений определяется
по формуле (17.9).Расчет клеефанерных балок сводится к расчету поясов на воспринятие
нормальных напряжений и проверке фанерной стенки на устойчивость и
в месте максимальных сдвигающих усилий в ней на срез. Кроме того, необ¬
ходима еще и проверка на скалывание между поясами и фанерной стенкой,
а также между швами ее шпонов. В последнем случае расчетная ширина
шва в фанере принимается равной ширине приклеиваемых к ней деревянных
элементов.Расчетные величины /пр, Fnp и 5пр для клеефанерных конструкций ввиду
различия модулей упругости древесины и фанеры, приводятся к древесине
по следующим формулам (индекс «д» относится к дощатым элементам,
а «ф» — к фанере):^пр = ^д + ^ф|*;
§ 55. Изготовление клееных балок123Величины расчетных сопротивлений для обычной строительной фанеры
и клеевых иЛов между шпонами даны в приложении 1.Исходя из значения /пр, определяем момент сопротивления для клеефа¬
нерных балок^пр = %.	(17.14)Для этих балок необходима также проверка на срез в месте наибольшего
значения поперечной силы у опоры;'при этом статический момент S0 сдви¬
гающейся части фанерной стенки относительно нейтральной оси следует
умножать на отношение Еф:Ел.Проверка стенки на устойчивость производится по формуле:т- — Гск 		-РскФф^'"’где Тск — ^	расчетное усилие скалывания на единицу длины стенки,"Одействующее по соответствующей площади FCK стенки;Фф — коэффициент устойчивости фанеры, определяемый в зави¬
симости от отношения расстояния в свету между ребрами
жесткости а к толщине фанеры Вф по формуле:65Ва\2При а 65 8ф принимается Фф = 1.При наличии диагональных подкосов величина а принимается равной
2/з от фактического расстояния между ребрами жесткости.При проверке клеефанерных конструкций на скалывание по клеевому
шву между шпонами фанеры расчетная ширина шва принимается равной
суммарной ширине приклеенных к фанере деревянных элементов — досок
или брусков.§ 55. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КЛЕЕНЫХ БАЛОКВесь процесс изготовления таких балок на заводе проводится в следую¬
щей последовательности.Сначала производится отбор лесоматериала, при этом необходимо руко¬
водствоваться СНиП I-B. 13-62; II-B. 4-62; III-B. 7-62, а также специаль¬
ными указаниями для клееных конструкций в табл. 5(17) и 6(18)
СН 11—57. После отбора и высушивания в специальных сушилках пилома¬
териал поступает в заготовительное отделение, где производится выдержи¬
вание, торцовка и острожка досок. Значительно ускорить процесс сушки
можно при помощи токов высокой частоты. Затем пиломатериал поступает
в клеевое отделение, где ведется предварительная сборка конструкции,
приготовление клея, намазка его на доски, сборка в пакеты и запрессовка.После окончания запрессовки пакет дополнительно выдерживается до
полного затвердения клея. Применяется также запрессовка досок при
помощи монтажных гвоздей на специальных верстаках. Намазка клея
осуществляется по одной поверхности доски, а в стыках зубчатых или
«на ус» — по двум поверхностям. Необходимо отметить, что приготовление
фенольных клеев производится в специальных шкафах, оборудованных
вытяжной вентиляцией; весь цех оборудуется приточно-вытяжной венти¬
ляцией.Готовые конструкции выдерживаются в продолжение 24—30 ч в поме¬
щении с определенной температурой. Более подробные данные о всех опе¬
рациях и процессах изготовления клееных конструкций даны в дополни¬
тельных требованиях СН 11—57.
124Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сечения§ 56. КОНСТРУКЦИЯ и РАСЧЕТ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК С ДВОЙНОЙ
ДОЩАТОЙ ПЕРЕКРЕСТНОЙ СТЕНКОЙ НА ГВОЗДЯХДвутавровые гвоздевые балки с двойной перекрестной, дощатой стенкой
относятся к балкам построечного способа изготовления. Многолетний опыт
применения этих балок в различного рода зданиях и инженерных конструк¬
циях при хорошем качестве изготовления показал надежную их работу
даже в тяжелых условиях эксплуатации. Однако основным их недостатком
является большая деформативность из-за ползучести гвоздевых соединений.
Кроме того, слоистость дощатой конструкции при увлажнении приводила
во многих случаях к возникновению в швах очагов загнивания с последую¬
щим разрушением всей конструкции.
Поэтому применение таких балок мо¬
жет быть рекомендовано лишь для
зданий и сооружений временного
назначения (подсобных зданий и соо¬
ружений, лесов и т. д.), но при усло¬
вии отбора пиломатериалов для их
нижних поясов и антисептирования
древесины, в особенности в местах
соприкасаний с кирпичной кладкой
или бетоном. Пролет таких балок не
следует принимать свыше 12 м. По
очертанию эти балки выполняются с
параллельными поясами, двускатны¬
ми или односкатными; первые приме¬
няются в основном в мостах, эста¬
кадах и лесах, а вторые — в покры¬
тиях с рулонной кровлей с уклономVl0.Полная высота балки с параллель¬
ными поясами, односкатной в середине
пролета и двускатной в четвертях про¬
лета должна быть не менее V9 пролета
(рис. 17.7).Высота балок с наклонными пояса¬
ми у опор назначается не менее 0,4 вы¬
соты в середине пролета. Рассматриваемая балка имеет перекрестную стенку
из двух рядов досок толщиной 2,5 см, шириной не менее 15 см, наклоненных
к нижнему поясу под углом 45—30°. Верхний и нижний пояса каждый из
двух досок толщиной 4—6 см и шириной 15—22 см охватывают стенку.
Доски поясов прибиваются к стенке гвоздями с таким расчетом, чтобы
защемление конца гвоздя во второй поясной доске, за вычетом 6 мм на
щели между досками (по 2 мм на каждую щель) и длины острия равной1,5	drBt было не менее 4 drB. Для устойчивости стенки на опоре и в пролете
ставятся ребра жесткости из досок, скрепленных с ней гвоздями. Расстоя¬
ние между ребрами жесткости принимается не более 1/19 пролета балки. На
опорах и в местах расположения прогонов крыши рекомендуется ставить,
помимо ребер жесткости, вертикальные накладки на всю высоту
балки.Оба слоя перекрестной стенки скрепляются по длине балки одним или
двумя рядами гвоздей. В отдельных случаях (например, в мостах) пояса
деляются из брусьев, при этом каждая полубалка изготовляется
отдельно. Каждый слой стенки прибивается тогда к брусу гвоздями,
длина которых должна быть равна тройной толщине доски ^тенки. Этоу /' у/А/. /// // 'Рис. 17.7. Гвоздевые двутавровые балкиа — с дощатыми параллельными поясами; б —
с дощатыми поясами двускатная; в — с дощаты¬
ми поясами односкатная; р — с брусчатыми
параллельными поясами
§ 56. Конструкция и расчет двутавровых балок с двойной дощатой перекрест, стенкой!25дает возможность использовать брусья больших размеров. Готовые полу-
балки скрепляются на поясах болтами, а в стенке — гвоздями.На рис. 17.8 показан стык
в нижнем растянутом поясе,
который, как правило, рас¬
полагается в середине про¬
лета; он выполнен из двух
накладок и одной прокладки
с вырезкой на ее длине двой¬
ной перекрестной стенки. Для
закрепления стенки с каж¬
дой ее стороны к доске пояса
и стенке прибивается брусок.В исключительных случа¬
ях, если общая толщина стен¬
ки меньше толщины одной
доски пояса, то во избежа¬
ние перенапряжения прок¬
ладки в стыке нижнего поя¬
са обе накладки удлиняются.Это делается с таким ’расче¬
том, чтобы соотношение сум¬
марного числа срезов нагелей
в прокладке и числа срезов
нагелей в двух накладках
было таким же, как отноше¬
ние толщины доски прокладки
к толщине доски пояса. При
равной толщине прокладки и
пояса суммарное число срезов
в прокладке и двух наклад¬
ках должно быть одинаково,
удлинения накладок тогда не
требуется.Стыки верхнего пояса рас¬
полагаются в таких балках
также в середине пролета и
осуществляются впритык (в
упор) с двумя накладками,
скрепленными нагелями.Расчет двутавровых гвоз¬
девых балок производится в
предположении, что нормаль¬
ные усилия воспринимаются
только поясами. На рис. 17.9
показаны исходные эпюры
нормальных и сдвигающих
усилий в поясах. Площади
сечения нижнего и верхнего
поясов подбираются по усло¬
вию прочности, например на
растяжение, по формуле:аасааS)шГ[ЬЧ“T'fl-ITT" Р If К* II ,
II II II I! II II Г . J
Я—R—ГГ“П—и—il——К——^T'l! II !! 11 1I ^,.-J, 1| ц Л | JL ilс?аP-F7“
Ч •У У, У~^>X\;>0 ■>J ('T.T-vJZ7-E7-iL_.il"fHn
nron
i . ii /ЦНПaacaac<a^6P=N„0,8tfp(17.15)Рис. 17.8. Конструкция сжатых и растянутых
стыков двутавровых гвоздевых балока — стык, сжатых поясов; 6 — стык растянутого пояса
при с>. а; в — стык растянутого пояса при с < а: 1 —
болты и нагели, передающие усилие на прокладку и на¬
кладки; 2 — то же, только на накладки; 3 — гвозди, вос¬
станавливающие через брусок нарушенную в стыке связь
стенки с поясами балки
126Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сечениягде Rp — расчетное сопротивление растяжению для элементов, имеющих
ослабление;0,8 — коэффициент, предварительно учитывающий ослабление сечения
нагелями в растянутом стыке.шипнпипппипшпшппдзш т пCII	1. I |б)Рис. 17.9. К расчету гвоздевых двутавровых балока — расчетные эпюры при равномерно распределенной нагрузке для балок с параллель¬
ными поясами, двускатных и односкатных; б — схема работы гвоздей и диаграммы
усилий в элементах балки; в — зоны гвоздевых соединений стенки с поясамиПроверка устойчивости верхнего пояса из плоскости балки произво¬
дится по свободной длине его, равной расстоянию между прогонами крыши
при условии надежного прикрепления их к балке. При этом расчет ведется
для одной доски пояса без учета влияния на гибкость соединения доски
со стенкой. При расстояниях между прогонами кровельного покрытия
меньше 25-кратной толщины доски пояса разрешается не производить
проверку поясной доски на устойчивость. Гвоздевое соединение поясных
§ 56. Конструкция и расчет двутавровых балок с двойной дощатой перекрест, стенкой 127досок со стенкой рассчитывается на сдвигающее усилие на единицу длины
поясаQS&	~2 qТ1-~7?Р =	3F- = F’	(17Л6)бР	0 9	0Гбр Хкоторое и воспринимается двухсрезными гвоздями балок с параллельными
поясами.Для двускатных и односкатных балок необходимо учесть уменьшение
или увеличение поперечной силы от вертикальных составляющих усилий
в раскосах и тогда расчетное сдвигающее усилие в поясеrnr	Q_ AQ” h0— h0>где AQ = Ntga, здесь а — угол наклона верхнего пояса.В таком случае расчетная формула для сдвигающего усилия в верхнем
наклонном поясе примет видГ=£±5Т'	(17Л7>Величина поперечной силы Q принимается со своим знаком; знак минус
у второго члена принимается для участков балки с верхним поясом, нисхо¬
дящим к левой опоре, т. е. для односкатных балок на участке от опоры
с меньшей высотой до сечения, где Q = 0, а также для двускатных балок;
знак плюс — для остальной части длины односкатных балок.Сложная работа гвоздя в составной стенке, а также возможность попа¬
дания его в щели между досками стенки учитывается коэффициентом 0,8
в расчетных усилиях условного среза гвоздя по смятию в стенке и в досках
пояса.Необходимое число двусрезных гвоздей на единицу длины пояса опре¬
деляется по основной работе их на сдвигающее усилие по наибольшему
из следующих трех значений:ГпГ] -0,8 (7Yb а “Н ^гв аА) ’
Г5 2 • 0,8Ггв. с ’	Г	0,8 (Ггв. изг “Ь ^гв aL) ’(17.18)где Ттв а — расчетная несущая способность гвоздя по смятию поясной
доски толщиной а;Т’гв — то же> п0 смятию в защемленной части аг гвоздя во второй
поясной доске;Ггв. с — то же> п0 смятию гвоздя в толще перекрестной стенки;Ггв. изг — то же, по изгибу самого гвоздя.Если постоянная нагрузка составляет 80% и более от полной расчетной
нагрузки, то для уменьшения влияния ползучести гвоздевых соединений
при длительной нагрузке несущая способность уменьшается на 20%.Число нагелей (болтов и штырей) в растянутом стыке при расчетном
усилии NCT составит=	(17.19)где п„ — число четырехсрезных нагелей;Тн — расчетная несущая способность нагеля на один срез.
128Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сеченияВ тех случаях, когда стыки выполняются с удлиненными накладками,
число четырехсрезных нагелей, соединяющих доски пояса с накладками и
прокладками, определяется по усилиюгде а' — толщина прокладки;
а — толщина доски пояса.Число необходимых в этом случае срезов нагелей в удлиненных частях
накладок определяется по усилию, приходящемуся на эти части, т. е.Гвозди для скрепления надстыковых брусков со стенкой и поясом,
забиваемые по вертикали и горизонтали, рассчитываются по сдвигающему
усилию, полученному от поперечной силы при невыгоднейшей комбинации
нагрузок.Устойчивость сжатых досок стенки из своей плоскости проверяется
в середине крайней панели по усилию в одной сжатой доске раскоса ши¬
риной bВ этом случае проверка устойчивости указанной доски должна произ¬
водиться по формулегде F — сечение одной доски стенки;Ф — коэффициент продольного изгиба, определяемый по свободнойдлине доски, равной расстоянию между гвоздями стенки (^30S).При брусчатых поясах гвоздевое соединение скрепляет каждый слой
стенки с полупоясом и рассчитывается по усилию равному 0,5 Г'. В таком
случае число необходимых односрезных гвоздейгде Гст — расчетная несущая способность гвоздя по смятию одного слояГвоздевое соединение для скрепления полустенок, располагаемое по
контуру вдоль внутренних кромок стенки, рассчитывается по вертикаль¬
ному усилию V = 0,5 Т' tg Р; гвозди забиваются косо и в поясные брусья.Гвоздевое соединение в поясах двутавровых балок располагается по
зонам. Число гвоздей в пределах расстояния между ребрами жесткости
и на длине каждой зоны не меняется. При равномерно распределенной
нагрузке или близкой к ней принимаются по две зоны у каждого конца балки
и третья — в остальной части пролета. При этом каждая доска стенки должна
быть скреплена с поясом не менее чем тремя гвоздями. В первых от опор
зонах число гвоздей определяется по поперечной силе в середине первой
панели балки, во вторых — в середине вторых панелей и в третьих — в се¬
редине полупролета балки.При изготовлении дощато-гвоздевых балок для нижнего пояса, стыков,
накладок и прокладок употребляются пиломатериалы только первой кате¬
гории; для верхних поясов и стенки допускаются пиломатериалы второй
категории, а в малонапряженных стенках и для ребер жесткости — третьей.Сборка гвоздевых балок ведется в следующей последовательности
(рис. 17.10): на сплошном дощатом бойке, выверенном по уровню, наме¬(17.20)N"=Nzr — N\(17.21)sin 2|$ *а =с>(17.22)(17.23)досок стенки (крайний элемент) или по изгибу гвоздя.
§ 57. Трехшарнирные арки из балок системы Деревягина129чаются в натуральную величину наружное очертание балки, оси ребер
жесткости и места стыков в поясах с учетом строительного подъема. По
осям ребер наглухо прибиваются ваймы-сжимы с двумя упорными брусками
на расстоянии, равном высоте балки плюс 60 мм на зазор для установки
двойных клиньев. Заготовленные поясные доски закрепляются в ваймах
на расстоянии 50 мм от упоров;
между досками поясов укладывают¬
ся прокладки ребер, а затем двой¬
ная перекрестная стенка и второй
слой поясных досок с ребрами
жесткости между ними.Одновременно в местах стыков
ставятся накладки и прокладки, в
которые по специальному шаблону
в просверленные отверстия встав¬
ляются нагели. Ребра жесткости
и перекрестная стенка скрепляют¬
ся гвоздями, забиваемыми также
по специальному шаблону. После
перевертывания балки процесс за¬
бивки гвоздей повторяется. Вели¬
чина строительного подъема балки
принимаетсяf = — /I стр 200Для брусчатых балок строительный подъем осуществляется предвари¬
тельным выгибанием брусьев, что при большой длине их не представляет
трудности. Выгиб поясов и закрепление их производятся на бойке при
помощи упорных вайм.г Л А В А 18РАСПОРНЫЕ СИСТЕМЫ СПЛОШНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ§ 57. ТРЕХШАРНИРНЫЕ АРКИ ИЗ БАЛОК СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯГИНАТрехшарнирная арка системы В. С. Деревягина выполняется из двух
составных балок, расположенных под углом друг к другу и соединенных
в коньковом узле деревянными накладками, а в опорах — затяжкой из
профильной или круглой стали (рис. 18.1). Такие арки целиком относятся
к сборным индустриальным конструкциям, которые легко транспортируются
и быстро собираются на месте строительства для двускатных покрытий.
Особенностью арки является эксцентричное присоединение в опорных
узлах затяжки и концов балок друг к другу в коньковом узле. Благодаря
этому в прямолинейных элементах арки искусственно создаются изгибаю¬
щие моменты обратного знака изгибающим моментам от вертикальной
нагрузки, значительно уменьшающие сечения элементов. Эксцентричное
присоединение затяжки в опорных узлах осуществляется при помощи
стальных башмаков или швеллеров, воспринимающих горизонтальную
составляющую в нижней зоне сечений концов балок. В коньковом узлеРис. 17.10. Способ изготовления и сборки
гвоздевых двутавровых балок на бойке при
помощи вайм1 — дощатый боек; 2 — ваймы-сжимы; 3 — упор-
130Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкцийэксцентрицитет создается путем опирания друг в друга только нижних
частей сечений концов балок. Различные приемы опирания концов балок
из двух или трех брусьев показаны на рис. 18.2.Указанные арки выполняются пролетом до 12 м при стреле подъема от
1/2 I до 1/8 /. Применяя брусья длиной, превышающей нормальный сортамент,НШ d-45; 1-1060д	,260^ U.1 шайба80*80*10 Приварить&ад?'6420О ~ П	1^0 140 сварной шов S=f2Рис. 18.1. Конструкция трехшарнирной арки из двух составных балок Деревягинаможно перекрывать пролеты до 18 м. Изгибающий момент для арок от внеш¬
ней поперечной нагрузки определяется, как для балки пролетом 0,5 /, т. е.q (0,5/)2 __ql*8 “ 32 5(18.1)где q — равномерно распределенная нагрузка на 1 пог. м горизонтальной
проекции.Распор арки при равномерно распределенной нагрузкеЯ = —
8/ ‘Нормальная сила(18.2)
(18.3)где Q0 — поперечная сила для балки пролетом I.Расчетный изгибающий момент с учетом эксцентрицитетов ех и е2 в опор¬
ном и коньковом узлах от приложения нормальной силыN = Н cos а Q sin а,Мрасч= Ма — Ne,(18.4)(ei + е2)
где е = $ -Проверка напряжений в верхнем поясе арки производится, как для
сжатоизогнутых элементов по формуле:N+•Мрасч;/?с(18.5)в которой коэффициент g вычисляется по гибкости А,, определяемой, как для
балки цельного сечения, т. е. по формуле:0,289Л’
где 11 — длина балки;h — высота балки в плоскости изгиба.
§ 58. Кружальные системы арок131Число пластинчатых нагелей на участке от опоры до сечения с Мм1	с Мрасч^бр	| kN_(18.6)Второй член правой части неравенства определяет дополнительное
число пластинок в связи со способом приложения нормальной силы к концам
брусьев, когда она передается не на
все брусья.Коэффициент k = 0,4 при передаче
нормальной силы на концах балки
одному крайнему нижнему брусу;
k = 0,2 при передаче нижнему край¬
нему и среднему брусьям и k = 0
при передаче всем брусьям.Стальные элементы рассчитывают¬
ся по нормам для стальных конструк¬
ций. Шайбы в опорных узлах прямо¬
угольной формы проверяются по изги¬
бающему моменту М = -^ где Н —усилие в затяжке, а — сторона квад¬
рата шайбы.§ 58. КРУЖАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ АРОКРис. 18.2. Опирание концов составных
балок Деревягина при двух и трех
брусьях с созданием эксцентрицитетов
ех и е2Кружальная система арок была
известна во второй половине XVI в.(арка Делорма); она состоит из двух и более слоев досок, соединенных по
пласти деревянными нагелями, гвоздями и болтами со стыками вразбежку
против середины косяка смежного слоя (рис. 18.3). Очертание арки дляРис. 18.3. Конструкция кружальных арок на нагеляха — схема расположения косяков; б — схема работы косяка арки; в — схема расчетныхнагрузокполучения косяков стандартных размеров принимается круговым. Длина
косяка во избежание поперечного разрыва должна приниматься, как пока¬
зывают исследования, не менее 13-кратной высоты, т. е. 1К ^ 13 hK.При круговом очертании концы косяка опиливаются по радиусу арки и
плотно приторцовываются в сопрягаемых швах. Наибольший пролет кру¬
132Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкцийжальных арок при ширине доски 22 см в зависимости от нагрузки опреде¬
ляется в пределах от 12 до 18 м при стреле подъема от г/2 до г/8 /.Учитывая малую несущую способность и большую деформативность,
расстояние между такими арками принимается не свыше 1,5 м с учетом
непосредственной укладки по ним обрешетки или настилов криволинейного
покрытия.Применение арок кружальной системы в настоящее время не рекомен¬
дуется. Однако такие системы арок имеют применение сейчас в качестве
кружал при возведении железобетонных и каменных конструкций сводов
и арок, а также для покрытий зданий и сооружений временного назначения.
Принцип самой кружальной системы конструкции во многих случаях ис¬
пользуется для создания подвесных потолков с криволинейной поверхностью
(имитации каменных и железобетонных сводов) с обшивкой их досками со
штукатуркой по проволочной сетке.Проверка напряжений в кружальных арках производится, как для сжато¬
изогнутых элементов, по формуле (7.36).Расчетная длина арки принимается при симметричной нагрузке для
двухшарнирных арок кругового очертания /0 = 0,6 s, а при стрельчатом
очертании, как и для трехшарнирных арок, /0 = 0,7 s, где s — длина кри¬
вой оси арки.При несимметричной нагрузке для обоих типов арок /0 = 0,5 s. Гибкость
арки определяется без учета податливости по формуле (7.11).Необходимое число срезов связей (нагелей, болтов и гвоздей) с каждой
стороны стыка косяка определяется из условия его равновесият М	М	по 7\псТси ; tiz ^Tza 9	0®*^)где а — расстояние между центрами группы связей;Тс — расчетная несущая способность одной связи на один срез;| — коэффициент, учитывающий влияние нормальной силы N.Каждый косяк рассматривается как балка, нагруженная в середине
разрывающими усилиями. Поэтому чем больше величина а, тем меньше*	Мбудут усилия , разрывающие косяк.§ 59. АРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДВУТАВРОВОГО ПРОФИЛЯ С ДВОЙНОЙ
ПЕРЕКРЕСТНОЙ СТЕНКОЙ НА ГВОЗДЕВЫХ СОЕДИНЕНИЯХПринципы устройства гвоздевых двутавровых балок могут быть исполь¬
зованы и для арочных конструкций из двух сегментных или серповидных
полуарок (рис. 18.4). Криволинейные пояса в них выполняются из брусков,
сбитых гвоздями, а прямолинейные (при сегментных полуарках) — из
досок. Особенностью трех- или двухшарнирных арок являются опорные и
ключевые шардиры. Конструкция их осуществляется в виде простого упора
обоих поясов с обеспечением центрирования в месте опирания на фунда¬
мент. Опорные части полуарок анкеруются при помощи уголков и болтов.
В ключевом шарнире для соединения полуарок применяются парные на¬
кладки на болтах, а в месте упоров — изогнутые планки из полосовой
стали.Расчетные изгибающие моменты М0 и нормальные силы для наиболее
распространенных арок из двух сегментов определяются относительно оси
нижнего пояса (рис. 18.5). В таком случае для верхнего и нижнего поясов
будем иметьNBn = — . Мдй- и Nm=+^'
вп	h4 cos 6	нп lh„
§ 59. Арочные конструкции двутаврового профиля с двойной перекрестной стенкой 133где NBn и NHn — нормальные усилия;0 — угол наклона касательной в точке д
Лд — расстояние дд' между центрами поясов по перпендикуляру
к нижнему поясу.При проверке верхнего пояса по максимальной сжимающей силе учиты¬
вается продольный изгиб из плоскости арки. Коэффициент продольного
изгиба у определяется так же, как
для вешнего пояса гвоздевой балки
с перекрестной стенкой. При проверке
нижнего пояса в пределах его сжатойРис. 18.4. Конструкция трехшарнирной
гвоздевой аркиа — стальной башмак и опорный вкладыш; б —
опорный узел; в — промежуточный шарнир
(ключевой); г — стальные планки; д — ва¬
риант устройства промежуточного шарнираРис. 18.5. Построение арок, расчетная
схема гвоздевой арки из двух сегментов
сплошного сечения и расчетные нагрузки
на аркуа — геометрические схемы; б — определение
усилия в поясе; в — схемы нагрузокзоны на устойчивость из плоскости арки ср определяется с учетом состав-
ности пояса по расчетной длине, равной 1,25 расстояния между вертикаль¬
ными связями, чем приблизительно учитывается податливость раскрепле¬
ния связями.Если нижний пояс усилен горизонтальной доской, то расчетный момент
инерции пояса определяется по формулеТ		 1 OCH I грасч ,,2 г" 1\гориз»где /осн — момент инерции сечения основных досок пояса;/Г0риз — »	»	» горизонтальной доски;[г — коэффициент приведения гибкости для составных элементов.
Сечение нижнего пояса в пределах его растянутой зоны проверяется на
растяжение с учетом ослаблений.
134Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкцийПо величине приращения нормальных сил от момента на каком-либо
участке длины поясов подбирается необходимое количество гвоздей в поясах
на данном участке.Усилия в опорных и коньковом узлах определяются путем разложения
реакций по направлениям касательной к верхнему поясу и оси нижнего
пояса.Гвоздевые арки в настоящее время применяются для сооружений вре¬
менного назначения, например для складов сыпучих масс, кружал при по¬
стройке арочных каменных или железобетонных мостов.§ 60. КЛЕЕНЫЕ АРКИИдея создания арочной конструкции из пакета досок была предложена
в XIX в. французским инженером Эми. Соединение досок в таких арках
осуществлялось при помощи болтов, гвоздей и хомутов. Ввиду податливости
этих связей несущая способность арок с увеличением числа досок снижалась,Рис. 18.6. Схема'конструкции клееной арки с опиранием на фундаменты (для складов
сыпучих масс с подвеской транспортера)а — поперечный разрез склада; б — продольный разрез покрытия; в — поперечный разрез арки из
досок; г — то же, из досок и фанеры; 1 — растяжки; 2 — галерея транспортеров; 3 — связи между
арками; 4 — связи фонаря через 3,0 м; 5 — прогоны через 1,0 ма деформативность увеличивалась, поэтому они не получили широкого
распространения. Создание жесткого клеевого шва для соединения досок
дало возможность в настоящее время изготовлять клееные арочные кон¬
струкции монолитного сечения и большого пролета; это позволило изготов¬
лять их в сборной конструкции из крупных блоков желаемого размера,
легко транспортируемых и быстро собираемых на местах строительства
в готовые конструкции покрытий индустриального типа. Применение
арочных конструкций в покрытиях осуществляется в двух вариантах.В первом варианте арка опирается непосредственно на фундамент,
который воспринимает ее распор (рис. 18.6). В отдельных случаях более
§ 60. Клееные арки135В узле ВРис. 18.7. Конструкция клееной арки с опиранием на стены
а — арка; 6 — схема опирания арки26.15Рис. 18.8. Поперечный разрез склада Солигерского комбината1 — клееные деревянные арки; 2 — верхняя транспортерная галерея; 3 — нижняя
транспортерная галерея; 4 — торцовая кирпичная башня; 5 — габарит засыпки соли;
6 — габарит перемещения ковша крана
136Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкцийцелесообразно распор арки воспринимать при помощи затяжки, заложенной
в полу здания.Во втором варианте арка вместе с затяжкой ставится на колонны, опер¬
тые на фундаменты (рис. 18.7).Рис. 18.9. Конструкция шарниров арки склада Солигерского комбинатаПервый вариант арок не имеет пока широкого применения и исполь
зуется главным образом для сооружения складских помещений. Однако он
должен найти применение в промышленном строительстве для покрытийРис. 18.10. Монтаж арки склада Солигерского комбинатацехов химических заводов, в которых стальные конструкции из-за недо¬
статочной химической стойкости непригодны.Примером такого большепролетного покрытия на клееных арках яв¬
ляется склад дробленого сильвенита Солигерского калийного комбината
(рис. 18.8). Общая длина склада с торцовыми загрузочными башнями
§ 60. Клееные арки13796 м, ширина вместе с боковыми галереями 49 м. Конструкции опорного и
среднего шарниров показаны на рис. 18.9. Длина арочного покрытия 78 м\
установлено 25 арок с шагом 3 м. Следует отметить, что строительство
такого большого сооружения на клееных арках проведено у нас впервые
в порядке опытного строи¬
тельства.На рис. 18.10 показан
монтаж арок. На рис. 18.11
показан второй вариант
применения клееных арок
с затяжками исопиранием
на стены.Использование клееных
арок в качестве верхних
поясов позволило разрабо¬
тать новые конструкции
сборных сегментных ферм,
в которых для увеличения
жесткости арочных поясов
введены элементы решет¬
ки; при этом предусматри¬
вается сборка ферм из го¬
товых крупных блоков.Сечение клееных арок
принимается обычно пря¬
моугольным с отношением
высоты к ширине не более
4. Толщина досок во избе¬
жание больших начальных
напряжений от гнутья при¬
нимается не свыше 40 мм и
1радиуса кривизны.Все стыки досок от верхней
и нижней поверхности арки
в толщу ее на глубину
0,1 h (высоты) рекомендует¬
ся выполнять на зубчатом
шипе, хорошо работающем
на растяжение и сжатие.Все остальные стыки до¬
сок в средней зоне арки выполняются простой приторцовкой — впритык.Статическая схема арок кругового очертания принимается двух- или
трехшарнирной, а при стрельчатом очертании — трехшарнирной с пере¬
крытием в ключе арки двумя накладками (деревянными или стальными на
болтах).Трехшарнирные арки из прямолинейных элементов (клееных балок)
менее рациональны, чем криволинейные, у которых расчетные изгибающие
моменты имеют меньшие значения.Расчет клееных арок ведется по формулам для цельного сечения; по¬
верка напряжений выполняется в сечении с наибольшим изгибающим мо¬
ментом, как для сжато-изогнутых элементов. При этом расчетная длина
при симметричной и несимметричной нагрузках определяется, как было
указано в § 58 для кружальных арок.Рис. 18.11. Покрытие по клееным аркам с затяжками
а — общий вид; б — монтаж арок
138Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкций§ 61. РАМНЫЕ СПЛОШНЫЕ КОНСТРУКЦИИВ рамных конструкциях в отличие от балочных имеет место совместная
работа ригеля со стойками, что значительно снижает изгибающие моменты
в ригеле. Это дает возможность выполнять рамные конструкции больших
пролетов, а при воздействии горизонтальных ветровых нагрузок обеспе¬
чивает их достаточную устойчивость и при шарнирном опирании стоек на
фундаменты. Следует, однако,	4Bgотметить, что в рамных деревян-	woных конструкциях в отличие ^ов
от стальных и железобетонных	Iдостаточно жесткое сопряжениеРис. 18.12. Конструкция узлов гвоз- Рис. 18.13. Клееная рама из четырех блоковдевой трехшарНИрНОИ рамы	а __ 0^щая схеМа; б — конструкция переломного узлаа — переломный узел; б — опорный узел;
в — замковый шарнирригеля со стойками из-за податливости связей неосуществимо. Эта подат¬
ливость в результате деформации всей рамной конструкции приводит
к изменению угла между осями ригеля и стоек, что необходимо учитывать
в расчете. Исключение составляют рамы с цельноклееными узлами.Рамные конструкции выполняются преимущественно трехшарнирными,
благодаря чему имеется возможность изготовлять их из двух или четырех
транспортабельных блоков.К конструкциям из двух крупных блоков Г-образного очертания отно¬
сятся гвоздевые и клеефанерные рамные конструкции, выполняемые ана¬
логично рассмотренным выше двутавровым гвоздевым, клееным и клеефа¬
нерным балкам, с применением парных стальных накладок на шурупах
в ключевом узле (рис. 18.12,в)Передача значительных растягивающих усилий от верхних поясов в рам¬
ных конструкциях из двух блоков в отдельных случаях осуществляется
при помощи двух стальных полос, прикрепленных на шурупах к наруж¬
ным кромкам ригеля и стойки (рис. 18.12,а).
§ 62. Изготовление арочных и рамных конструкций и их монтаж139Ко второму типу (рис. 18.13) относятся рамные конструкции, составлен¬
ные из четырех крупных транспортабельных клееных блоков прямоуголь¬
ного сечения из пакета досок постоянного или переменного сечения в за¬
висимости от изменения по их длине изгибающих моментов. Конструкция
сопряжения ригеля со стойками осуществляется при помощи швеллеров и
деревянных парных схваток.У нас применяются оба типа: первый — гвоздевые трехшарнирные рам¬
ные конструкции — применяется для сооружений временного назначения,
а также в театральных и гимнастических залах, кинотеатрах; второй тип —
сборная конструкция из четырех клееных блоков — применяется для строи¬
тельства складов и мастерских, в которых эстетические соображения не
принимаются во внимание.В рамных конструкциях применяются обычные стеновые ограждения и
покрытия по прогонам, жестко скрепленные с рамой. Необходимо произ¬
водить антисептирование участков, примыкающих к опорным частям у фун¬
даментов.Расчет часто ведут относительно заданного внешнего контура рамы,
затем определяют усилия в поясах и проверяют сечения. Жесткий перелом¬
ный узел рамы часто рассматривают без учета стенки, предполагая, что
узел состоит из двух поясов и наклонной сжатой средней диагонали.§ 62. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АРОЧНЫХ И РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ МОНТАЖПри изготовлении арочных и рамных конструкций используется хорошо
выверенная горизонтальная дощатая площадка — боек, на котором вычер¬
чивается наружный контур арки или рамы. При криволинейных очертаниях
клееных элементов применяются ваймы, или зажимы, — устройства, при-Рис. 18.14. Изготовление большепролетной арочной конструкциикрепленные к бойку (рис. 18.14). Для гвоздевых арок и трехшарнирных рам
по вычерченным осям поясов и ребер жесткости укладываются все дощатые
элементы в последовательном порядке, начиная с накладок, поясных досок,
двойной перекрестной стенки и кончая следующим слоем поясных досок
и накладок. После забивки гвоздей вся конструкция переворачивается
и вновь сбивается гвоздями. Забивка гвоздей производится по зонам. При
140Глава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкцийпрямоугольном профиле клееных арок и рам из пакета досок для получения
большей плотности соединения в швах необходимо применять при пользо¬
вании ваймами клинья. Клей для устранения вытекания со склеиваемых
поверхностей должен быть более вязкого состава. Сортировка пиломате¬
риалов должна соответствовать условиям их работы в поперечном сечении.В более напряженных элементах и частях сечения, а также при растя¬
жении следует применять доски первой категории, в менее напряженных
и в сжатых элементах — второй категории; в мало напряженных и второ¬
степенных частях — доски третьей категории. Опиловка концевых частей
в коньковых и опорных узлах должна проводиться по специальным шабло¬
нам для получения плотного шва в местах сопряжений. Это особенно важно
при изготовлении конструкций из прямолинейных элементов, в которых
упор должен быть осуществлен с учетом получения изгибающего момента
обратного знака.Монтаж арочных и рамных конструкций производится при помощи
передвижных копров, автомобильных кранов и других подъемных механиз¬
мов. При подъеме арок во избежание выпрямления их после освобождения
из вайм, необходимо устройство распорок из бревен, вводимых на высоте
соответствующей стреле подъема и связанных с арками тросами. Учитывая
возможность некоторого выпрямления арки, радиус R ее кривизны (рабочей
поверхности пояса) при изготовлении должен быть уменьшен и определен
по формуле:Я = ЯС( 1-тУ-	(18-8)где п — число досок в пакете;Rc — проектная величина радиуса кривизны.Все концы элементов в коньковых и опорных узлах должны быть анти-
септированы специальной пастой, а остальные части окрашены масляной
краской.Особое внимание во время монтажа конструкции должно быть обращено
на обеспечение ее устойчивости. Для этого необходимо после установки
немедленно раскрепить конструкцию тросами и уложить на нее прогоны
и обрешетку или щиты покрытия.
Раздел седьмой
ПЛОСКИЕ СКВОЗНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГЛАВА 19ОСНОВНЫЕ виды сквозных деревянных конструкций§ 63. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВсе основные виды деревянных конструкций, используемых в современ¬
ном строительстве, как правило, относятся к внешне статически определи¬
мым системам. В покрытиях гражданских и промышленных зданий эти
конструкции применяются в виде ферм балочной системы пролетом от 10
до 40 м и трехшарнирных арок для пролетов от 10 до 60 м и более.Конструкции узловых и стыковых сопряжений сжатых элементов вы¬
полняются лобовым упором, а растянутых — на нагелях из круглой стали,
болтах, гвоздях, шурупах, глухарях и шайбах нагельного типа. Примене¬
ние для той же цели гладкой и зубчато кольцевой шпонки не рекомендуется
по указанным ранее причинам. Использование когтевых шайб В. Г. Лен-
нова и клеестальных шайб, несмотря на их простоту и удобство сборки эле¬
ментов во время монтажа, пока еще не имеет места за отсутствием соответ¬
ствующей производственной базы для изготовления этих конструкций.Основные схемы сквозных деревянных конструкций можно разделить
на четыре группы (рис. 19.1; 19.2 и 19.3).К первой группе относятся простейшие комбинированные системы —
шпренгельные балки цельного или составного сечения с подпружной тягой
из профильной или круглой стали пролетом до 15 м и подвесные конструк¬
ции ферм из бревен и брусьев для пролета до 12 м с узловыми сопряжениями
на лобовых врубках и болтах, а для временных зданий — из досок на гвоз¬
дях (рис. 19.1а — г).К той же группе относятся и трапецеидально-подкосные системы из бре¬
вен (рис. 19.3, е — з), в которых стыки располагаются над стойками или в
средней части ригеля. Такая конструкция является основным решением
для каркасных зданий промышленного назначения с мелкой сеткой колонн
(не более 6 X 6 ж).В состав трех следующих групп сквозных деревянных конструкций вхо¬
дят балочные фермы, которые по внешнему очертанию делятся на фермы
с параллельными поясами — четырехугольные (рис. 19.2, а, б), треугольные
(рис. 19.1, д — м), пятиугольные (рис. 19.2, в, г, е), многоугольные
(рис. 19.2, /с), сегментные на гвоздях (рис. 19.2, и) и клееные (рис. 19.2, ж. з),
а также арочные трехшарнирные системы с очертанием верхнего пояса по
дуге круга, стрельчатой формы или из двух полуферм с параллельными
поясами (рис. 19.3, а—г). Треугольные фермы, изображенные на рис. 19.1, д,
е, /с, относятся к металлодеревянным конструкциям с крупными панелями
142Глава 19. Основные виды сквозных деревянных конструкцийwo«;( =Н'нсв = 6.0.1-6-45м.; fa-1,
Ксц =3,0-6,0.1=6-12м.,	Ксе= 6,0-Ь,0.Нсв = *1,0-3,5.1=10-20м;HcS = 6,0-i/,5.KC.S. =5,5-4,0.1=8-12м.;	Kc.t. = tf,0Kc.e = ^-s,s.1 = 11-18*.; (=!-}
Ксв=3,5-3,0.X,с.$.=Ч,0-3,5Кс.в =4,0-3,5.НсЛ = Ц,0-3,0.Рис. 19.1. Схемы сквозных ферм балочной системыи, б — простейшие комбинированные системы — шпренгельные балки с одной и двумя
стойками; в — простейшая подвесная система; г — металлодеревянная ферма со стыком
верхнего пояса над стойкой; д, е, к — треугольные металлодеревянные фермы с верх¬
ним поясом из балок Деревягина или клееных блоков; ж — треугольная ферма из
бревен на лобовых врубках; з, и, л, м — треугольные фермы с узловыми сопряже-
ииями, передающими растягивающие усилия (шайбы нагельного типа, кольцевые
шпонки, клеестальные шайбы и т. п.)
§ 63. Общие сведения143КсЛ=6,0-Ч,0.ксЛ = 6,0-4,0кс.е. =6,о-1/,5.ксЛ=Ч,о-г,5ксЛ = е, о-ч,5l = 15-2if м. (с шпренгелЬной
решеткой So 40 м.)x=i>Kc.e=3>0-u>0>Рис, 19.2. Схемы сквозных ферм балочной системыа — ферма с параллельными поясами с узловыми сопряжениями, передающими ра¬
скосам растягивающие усилия; б — ферма с параллельными поясами из бревен или
брусьев на лобовых врубках; в — пятиугольная двускатная ферма из бревен или
брусьев на лобовых врубках с деревянным или металлическим нижним поясом; г —
двускатная металлодеревянная ферма с верхним поясом из брусьев; д — односкатная
ферма из бревен или брусьев на лобовых врубках; е — двускатная ферма с крестовой
решеткой с узлорыми сопряжениями, передающими растягивающие усилия (внут¬
ренне статически неопределимая система); ж, з — сегментные фермы с верхним поясом
из клееных блоков; и — сегментная ферма на гвоздях; к — многоугольная ферма с
металлическим или деревянным нижним поясом (возможно устройство переломов верх¬
него пояса над стойками или во всех узлах)
i	=г0-б0м.,XsTV ^/= 5,0-3,0.Iчо-чом.-, {=j-j;
bh-bl	--Z0-60i=Fo~il; ис.е=5>5'3'5i-rrv “ctr-swo.1=10-20*.;Г={-}> Kcj=5,o-4p.e)V/ v,1=6 ^ r(rtC;Kc.e=s,o-e,o.1 = 4,0-6,Ом., !■■■ксе=8,о-е,о
з)	t =/.•<ГТ^7Y4•L■I -4- I
1=4,0-6,Ом., i=fy(0Kct =a,o 6,o.i-TV.*Дi_~in~ip /и, ■ S.—J.	I ■ h—1 J. •> l~ 3 В’ l~ 5~ 4’Hc q - в зависимости от конструкцииj - in—io м. L-L-l- h-1 L-
I 10 Пм., г-3 г, г - 5 ц ,kcff- в зависимости от конструкции
л).Н-Ьт11=10-12м- £=1-1- h-L^i.
1СМ'* 13 VI 5 Ч*Кс.6.~в зависимости от конструкцииРис. 19.3. Арочные и рамные системы сплошной и сквозной конструкцииа, б — трехшарнирные арки из сегментных или многоугольных ферм с затяжкой и без
затяжки; в — трехшарнирная арка из серповидных ферм без затяжки; г — трехшарнир¬
ная арка из ферм с параллельными поясами; д — трехшарнирная рама; е, ж, з —
трапецеидально-подкосные системы двух-, трех- и четырехпролетные со стыками над
стойками (е и а) и со стыками в пролетах (ж); и — рама с двумя защемленными стой¬
ками и шарнирно опирающейся на них фермой; я, м — рама с шарнирно опертыми
стойками и шарнирно опирающейся на них фиермой с подкосами, создающими жесткие
узлы в местах сопряжения фермы со стойками; л — решетчатая трехшарнирная рамас консолями
§ 64. Основы проектирования конструкций сквозных ферм145(третья группа). Ко второй группе относятся простейшие фермы из бревен
и брусьев, применяемые часто с подвесным потолком при наличии стоек из
круглой стали. Возможность изготовления этих ферм в построечных усло¬
виях из бревен с использованием их сбега и простота эксплуатации позво¬
ляют в отдельных случаях применять их и в настоящее время.К третьей группе относятся все типы металлодеревянных 1 сборных ферм
треугольного и пятиугольного очертаний с прямолинейными верхними
поясами из брусьев; двускатные и односкатные фермы с растянутыми эле¬
ментами из профильной стали и сжатыми — из брусьев; фермы с узловыми
сопряжениями на шайбах нагельного типа. К той же группе относятся мно¬
гоугольные фермы с верхним поясом из брусьев.К индустриальным типам относятся все сборные большепролетные
фермы с панелями длиной от 3 до 6 м с прямолинейным верхним поясом из
составных балок на пластинчатых нагелях или из клееных балок, а также
сегментные фермы с криволинейным клееным поясом. Такие фермы изго¬
товляются на заводах с применением досок стандартной длины из крупных
транспортабельных блоков с малым числом узлов на шайбах нагельного
типа.К особому типу относятся сегментные гвоздевые фермы построечного
изготовления из досок; нижний пояс должен выполняться из пиломатериа¬
лов первой категории. В настоящее время из-за большой трудоемкости
их изготовления такие фермы применяются лишь в исключительных случаях.К четвертой группе сквозных ферм относятся распорные системы — ароч¬
ные и рамные конструкции; к первым относятся трехшарнирные арки, обра¬
зованные из сегментных или серповидных ферм построечного изготовления
и индустриальные конструкции из ферм с параллельными поясами с узло¬
выми сопряжениями на шайбах нагельного типа. Все эти виды арочных си¬
стем применяются также в качестве кружал при постройке каменных и
железобетонных мостов, эстакад и куполов. Широкое применение они имеют
в строительстве складов сыпучих материалов, цирков, физкультурных со¬
оружений, выставочных павильонов, а также сооружений временного наз¬
начения.Рамные конструкции применяются сравнительно редко — для навесов,
складов, гаражей и различных подсобных помещений.Клееные рамные сборные конструкции за границей применяются в на¬
стоящее время довольно широко и в том числе для сборно-разборных зда¬
ний.§ 64. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ СКВОЗНЫХ ФЕРМВыбор той или иной схемы сквозных ферм для покрытий зданий раз¬
личного назначения должен быть обоснован прежде всего технико-эконо-
мическими показателями, которые устанавливаются как по затратам ма¬
териала, так и по количеству отходов, составляющих для различных типов
ферм от 5 до 40% от общего расхода материала. Большое значение имеет
также трудоемкость изготовления несущих конструкций.Кроме указанного, при выборе схемы ферм необходим учет условий ра¬
боты и затрат на остальные части покрытия — прогоны, настилы, кровлю,
а также на связи. Учет вспомогательных конструкций требуется для уста¬
новления оптимального шага ферм и очертания их верхних поясов, выбора
расстояния между прогонами крыши, расположения щитов настила, так
как затраты материалов на них значительно больше, чем на основные несу¬1 К числу металлодеревянных ферм принято относить фермы с металлическим ниж¬
ним поясом.
146Глава 19. Основные виды сквозных деревянных конструкцийщие конструкции — фермы (примерно в 3—6 раз). Кроме того, необходима
учесть эксплуатационные условия покрытий при открытых фермах (без под¬
весного потолка), а для зданий культурно-массового назначения (рестораны,
спортивные сооружения, выставочные павильоны и др.) и эстетическую
сторону. Для такого типа зданий в отдельных случаях решающую роль
играет именно эстетическая сторона независимо от экономических условий.При выборе типа фермы должны быть учтены местные условия, обеспе¬
чивающие возможность изготовления ее на заводе или в построечных усло¬
виях.Особое внимание при выборе схемы несущей конструкции должно быть
уделено фермам с клееными элементами, для которых обязательным требо¬
ванием является изготовление их на специализированных заводах и домо¬
строительных комбинатах. Такие производственные организации должны
быть обеспечены сухими пиломатериалами, устройствами для вентиляции^
специальным оборудованием и обученным штатом квалифицированных
работников в соответствии с требованиями СН 11—57 и инструкции
И 119—56.Опыт проектирования показал, что предпочтительнее фермы, у которых
верхние пояса имеют очертание, близкое к параболическому, соответствую¬
щему кривой давления в арке при равномерно распределенной нагрузке.
К таким конструкциям относятся сегментные фермы с клееным верхним
поясом, у которых благодаря малым усилиям в элементах решетки все узло¬
вые сопряжения решаются просто. Параболическое очертание верхнего пояса
в таких фермах для облегчения гнутья брусков и уменьшения дополнитель¬
ных напряжений практически заменяется круговым с постоянным радиусом.Близкими к сегментным являются фермы с многоугольным верхним поя¬
сом, вписанным в круговое очертание. Усилия в различных панелях верхних
и нижних поясов таких ферм мало отличаются друг от друга. Треугольные,
четырехугольные (с параллельными поясами) и пятиугольные фермы по
своему очертанию менее выгодны, так как усилия в поясах таких ферм резко
меняются по длине пролета.У треугольных ферм они значительно увеличиваются к опорам, а у ос¬
тальных, наоборот, уменьшаются по мере приближения к опорам.Такое распределение усилий в элементах конструкции приводит к недо¬
груженное™ многих ее элементов и в особенности их верхних и нижних
неразрезных поясов, осуществляемых обычно постоянного по всему пролету
сечения. Пятиугольная двускатная ферма, занимающая промежуточное
положение между треугольной и четырехугольной схемами, является не¬
сколько более выгодной по сравнению с ними, но в связи с небольшим укло¬
ном верхних поясов по своим свойствам она близка к ферме с параллельными
поясами. В таких фермах усилия в верхнем поясе, начиная со второй панели
от опоры, все же мало отличаются друг от друга.При выборе решетки сквозных ферм основными условиями является
уменьшение числа ее элементов и сокращение длины сжатых стержней. Наи¬
более выгодный угол наклона раскосов к нижнему поясу 50°, желательно
иметь его в пределах 40—70°. Присоединение раскосов к брусчатым поясам
ферм на лобовой врубке, работающей только на сжатие, приводит к необ¬
ходимости при некотором сочетании нагрузок устройства в той же панели
обратных раскосов (пунктирные линии на рис. 19.2 б, в ид) на таких же вруб¬
ках, освобождая в этом случае от работы на растяжение основные раскосы.Нормальная высота фермы между осями верхнего и нижнего поясов
в середине пролета с учетом получения необходимой жесткости принимается
в пределах 1/4—1/6.	fФерму с относительно пониженной высотой пролета следует рассчиты¬
вать с учетом дополнительных напряжений, возникающих & неразрезных
§ 64. Основы проектирования конструкций сквозных ферм147поясах ^рвиду повышенного прогиба, вычисляемого с учетом податливости
связей j соединений.Вс$м фермам необходимо придавать строительный подъем, приблизи-
тельнб равный 1/200 пролета.Длина панелей принимается в пределах от 1,5 до 2,8 м> а для большепа¬
нельных ферм — от 4 до 6 м.Для устройства конструкций холодной и утепленной крыши между фер¬
мами с длиной панелей не свыше 1,5 м в узлах верхнего пояса укладываются
прогоны из брусьев или окантованных бревен. В этом случае элементы верх¬
него пояса освобождаются от местной нагрузки, работая только на централь¬
ное сжатие.При длине панели не
свыше 1,5 м настилы кры¬
ши могут быть уложены
непосредственно по узло¬
вым прогонам. При боль¬
шей длине панели необ¬
ходимо вводить второсте¬
пенные скатные бруски
(стропильные ноги), соеди¬
няемые между собой в конь¬
ке и укладываемые по узло¬
вым прогонам на расстоя¬
нии от 1 до 1,2 м друг от
друга.В большепанельных
фермах специальной конст¬
рукции прогоны крыши
устанавливаются по верх¬
нему поясу на равных не¬
больших расстояниях друг
от друга независимо от по¬
ложения узлов. Такое же
расположение прогонов
иногда принимается и для обычных ферм с длиной панели в верхнем
поясе свыше 1,5 м. Конструкция прогонов в таких случаях принимается,
как правило, по неразрезной или консольно-балочной схеме из двух
досок.При укладке прогонов между узлами требуется проверка верхнего пояса
фермы на местный изгиб, т. е. расчет его следует вести по формулам внецент-
ренного сжатия. Для воспринятая части изгибающего момента в таких слу¬
чаях поверх пояса часто укладывается специальный брус.Особое внимание должно быть обращено на прочность крепления про¬
гонов крыши к верхнему поясу, что необходимо для сохранения устойчи¬
вости отдельных панелей пояса из плоскости фермы. Указанное крепление
прогонов должно также устранить опасность отрыва их от пояса при дейст¬
вии ветра и поворота около своей оси. Конструкция такого крепления по¬
казана на рис. 19.4.Конструкция подвесного потолка для некоторых схем ферм решается на
узловых прогонах, подвешенных на стальных тяжах к узлам нижнего пояса,
чем устраняется особенно опасное для него местное загружение. При этом
следует предусмотреть возможность периодического подтягивания тяжей при
прогибе фермы.В зависимости от расстояния между прогонами устанавливается и кон¬
струкция подвесного потолка, которая основывается на деревянных ребрах,Рис. 19.4. Конструкция крепления прогонов к верх
нему поясу фермы1 — разворотные планки для предотвращения срыва крыши
ветром; 2 — бруски, препятствующие сползанию прогона по
скату; 3 — коротыши, удерживающие верхний пояс в узлах
от потери устойчивости из плоскости фермы
148Глава 19. Основные виды сквозных деревянных конструкцийподвешенных к прогонам на стальных карманах из полосовой стали
(рис. 19.5).Шаг ферм принимается обычно кратным 6 м для полного использования
длины заготовленных для прогонов брусьев стандартных размеров. Мень¬
шие величины шага, равные 3—4 назначаются для ферм с тяжелой наг¬
рузкой или с подвесным потолком.Применение световых фонарей в деревянных покрытиях из-за трудности
обеспечения водонепроницаемости крыши в местах опирания стоек фонаря
на верхний пояс не рекомендуется. В исключительных случаях они могут
быть допущены и только при вертикальном остеклении.Величины нагрузок для расчета покрытий на сквозных фермах, арках и
рамных конструкциях для гражданских, промышленных и сельскохозяй¬
ственных зданий опреде¬
ляются в соответствии со
СНиП II-A. 10-62. Наг¬
рузки делятся на постоян¬
ные (в том числе вес всех
несущих и ограждающих
конструкций) и временные—
длительные (например, в
складских и подсобных по¬
мещениях), кратковремен¬
ные (в том числе снеговые
нагрузки и от веса людей)
и особые (например, сейсми¬
ческие). Собственный вес
несущей конструкции оп¬
ределяется по графику или
формуле, приведенным в
приложении 9.Расчет сквозных ферм
производится с учетом шар-
нирности узловых соедине¬
ний при условии приложе¬
ния нагрузки от элементов
крыши в узлах. Местная
нагрузка на панелях верх¬
него пояса обязательно
учитывается при подборе
его сечения. Собственный
вес в бесчердачных покрытиях условно считается полностью приложен¬
ным к узлам верхнего пояса. При подвесном потолке нагрузка от собст¬
венного веса распределяется соответственно между узлами верхнего и
нижнего поясов.Временная нагрузка при расчете ферм балочной системы принимается
согласно указаниям СНиП II-B. 4-62 распределенной по всему пролету и
на длине полупролета (односторонняя нагрузка). В ряде случаев рассмат¬
риваются и другие виды загружений. При. расчете трехшарнирных арок,
кроме того, следует учитывать возможность расположения временной на¬
грузки (снега) на четверти и трех четвертях пролета. Определение опорных
реакций ферм балочной системы и арок с затяжкой производится в пред¬
положении, что одна опора — подвижная, а другая — неподвижная. Прак¬
тически обе опоры осуществляются неподвижными и только для ферм брль-
ших пролетов (свыше 30 м), а также при стальном нижнем поясе одна одора
делается подвижной.Рис. 19.5. Конструкция подвешивания к нижнему
поясу ферм подвесного потолкаа — чертеж узла (фасад); б — аксанометрический чертеж
узла; в — прикрепление вспомогательных элементов к про¬
гонам
§ 65. Шпренгельные балки149При подборе сечений поясов следует учитывать конструкцию узловых
соединений и стыков, во многих случаях определяющую требуемые размеры
поясов по высоте и ширине.^читывая это обстоятельство, рекомендуется сначала наметить конструк¬
тивную схему всей фермы с прикидкой необходимых средств соединений и
размеров элементов решетки, а затем приступить к подбору сечения поясов,
основных и второстепенных элементов решетки.Все элементы сквозных ферм, как правило, должны центрироваться
в узлах. При узловой нагрузке и брусчатых поясах в ряде случаев в целях
получения более равномерного распределения напряжений в наиболее опас¬
ных местах элементы решетки следует центрировать по ослабленным сече¬
ниям поясов. Внецентренное присоединение слабо нагруженных элементов
решетки допускается как исключение (например, в сегментных и многоу¬
гольных фермах, в коньковых узлах многих видов ферм). При эксцентричном
решении узловых соединений необходимо учитывать возникающий в поясе
изгибающий момент. При отсутствии в поясе стыка возле узла этот изги¬
бающий момент следует распределять поровну между двумя смежными па¬
нелями пояса. При наличии стыка возле узла изгибающий момент должен
быть полностью воспринят панелью пояса, не имеющей стыка.Узловой изгибающий момент равен произведению разности расчетных
усилий в смежных панелях пояса AN, определенной в предположении рав¬
номерного и одностороннего распределения временной нагрузки (от снега),
на величину эксцентрицитета е, т. е.М = A Ne.Тяжи в металлодеревянных фермах, как правило, должны применяться
одиночными с утолщением концов в местах нарезки путем осадки их или
приварки коротышей.Стыки верхнего пояса располагаются примерно на 1/5 длины панели и
осуществляются простым, плотно приторцованным упором с перекрытием
деревянными накладками на болтах, обеспечивающими жесткость соеди¬
нения. Стыки в нижнем деревянном поясе перекрываются накладками на
болтах и нагелях и располагаются либо в одном месте в середине пролета,
либо в двух местах в зависимости от намеченного очертания нижнего пояса
для придания ему строительного подъема. Строительный подъем ферм при¬
нимается равным 1/2оо величины пролета. Практически это осуществляется
путем выгиба верхнего и нижнего поясов на бойке во время сборки при не¬
котором точно определенном увеличении длин элементов верхнего пояса и
соответственном укорочении их у нижних поясов.л А В А 20КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ§ 65. ШПРЕНГЕЛЬНЫЕ БАЛКИК простейшим комбинированным конструкциям относятся шпренгель¬
ные балки треугольного или трапециевидного очертания. Первые при верх¬
нем поясе из составных балок на пластинчатых нагелях применяются про¬
летом до 6,20 м, а при использовании клееных балок — и для перекрытия
больших пролетов. Вторые применяются при пролетах свыше 6,2 м, но не
более 12 м при использовании балок на пластинчатых нагелях.
150Глава 20 Комбинированные системы деревянных конструкцийНа рис. 20.1 показана конструкция односкатной шпренгельной балки
треугольного очертания для покрытия пролета 15 м.Шпренгельные балки применяются в строительстве эстакад, мостов,
при конструировании прогонов и других несущих конструкций. Большое
применение эта система имеет при усилении существующих балок.Верхние пояса шпренгельных балок составляются обычно из одного
или двух брусьев или бревен, соединяемых по высоте пластинчатыми наге¬
лями или колодками. Более удачным решением является замена балки,
составленной из брусьев, балкой цельного сечения или клееной балкой из
досок.Для устойчивости таких систем верхние пояса должны раскрепляться
в узлах горизонтальными связями жесткости, а стойки — вертикальными.Рис. 20.1. Односкатная шпренгельная треугольная балка
/ — накладка; 2 — подбалка; 3 — тяжи; 4 — уголки; 5 — швеллер; 6 — толь; 7 — опорные тяжиНижний пояс обычно выполняется из круглой стали, а стойки — из дерева.
Возможность подвинчивания гаек в опорных узлах в таких балках имеет
большое значение при их эксплуатации. Если доступ к концам балки за¬
труднен, то тяж должен иметь симметрично расположенные стяжные муфты.Для расчета шпренгельных балок может применяться метод расчленения
их на две системы: неразрезную двух- или трехпролетную балку, воспри¬
нимающую непосредственно внешнюю нагрузку (местная система), и стерж¬
невую систему треугольного или трапециевидного очертания. В последнем
случае при наличии шарнирных стыков в узлах верхнего пояса для сохра¬
нения неизменяемости системы в средней панели вводится раскос. Тогда
шпренгельная система превращается в сквозную балочную конструкцию
трапециевидного очертания.Для пояснения упрощенного расчета рассмотрим балку с треугольным
очертанием (рис. 20.2).Неразрезной верхний пояс имеет в середине пролета упруго податливую
опору. Податливость узловых связей всех элементов конструкции неиз¬
бежно приводит к просадке /Б среднего узла. Такая просадка, нарастая от
нуля (/Б = 0), может дойти до наибольшей допустимой величины, которая
в предельном состоянии принимаетсяТЛ
§ 65. Шпренгельные балки151В СМ*втором случае максимальный изгибающий момент в середине полу-
пролета балки Ммакс = +0,125 ql2.Для нормальной работы шпренгельной конструкции балке при изготов¬
лении придают строительный подъем, равный 1/з00—1/2оо от 21; он может быть
также определен из диаграммы перемещений при загружении нормативной
нагрузкой с учетом неупругих деформаций в узлах балки. Величина таких
деформаций может быть принята приближенно в зависимости от конструк¬
ции узловых соединений по табл. 16 СНиП II-B.4-62.Расчет растянутого пояса (шпренгеля), стойки и всех узловых сопряже¬
ний ведут при более опасной схеме работы, когда после осадки средней опоры
на полную величину строительного подъема
верхний пояс работает как двухпролетная
неразрезная балка при /Б = 0.В этом случае усилие в стойкеV = 1,25?/,как в неразрезной двухпролетной балке
на жестких опорах; нормальная силад, _ 1,25?/
iVc “ 2tga ’усилие в нижнем поясед/ 	 1,25?/VP ” 2 sin a*Подбор сечения неразрезного верхнего
пояса следует вести по сечению в четверти
пролета (середине полупролета балки) при
/Б = /Б п0 изгибающему моменту и нор-' Б 'Б Пр’мальной силе2tga'Рис. 20.2. Расчетные схемы шпрен¬
гельной балкиа — общая расчетная схема; б — схема
работы балки на местный изгиб; в — схе¬
ма стержневой системы; г — диаграммы
усилийЕсли над стойкой имеется ослабление при сохранении неразрезности
пояса, то это сечение проверяется на внецентренное сжатие по моментуМ = — щ и соответствующей нормальной силе. При вычислении £ расчетнаядлина берется равной 0,5/ (расстояние между нулевыми точками эпюры мо¬
ментов).При наличии стыка над стойкой усилие в нейV=<//,усилия в верхнем и нижнем поясе также уменьшаются на 25%.
Изгибающий момент в верхнем поясе остается тем же.Практически расчет шпренгельных балок ведется обычно приближенным
методом без учета просадки среднего узла.В этом случаеЛ1 =-0,125?/*; V = 1,25(7/ и Wp=ig^.Для уменьшения расчетного момента от поперечной нагрузки опорные
и средние узлы рекомендуется выполнять с эксцентрицитетом приложения
нормальной силы N. В таком случае расчетный изгибающий момент
152Глава 20. Комбинированные системы деревянных конструкций§ 66. ПОДВЕСНЫЕ И ПОДКОСНЫЕ СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙК простейшим комбинированным системам относятся подвесные кон¬
струкции треугольного очертания, состоящие из двух стропильных ног,
затяжки без стыка в пролете и одной подвески в коньковом узле (рис. 20.3).
Усилия в элементах системы определяются по методу расчета трехшарнир¬
ных арок. Верхний пояс в этой конструкции несет обычно нагрузку от
обрешетки и настилов крыши с кровлей. Сопряжения в узлах при выполне¬
нии всех элементов в дереве выполняются на лобовых врубках. Такие кон¬
струкции применяются для малопролетных покрытий с нормальным уклоном
крыши.Основные типы подкосных систем, применяемых в строительстве, по¬
казаны на рис. 20.4. Пролеты в таких системах принимаются в пределах от4	до 9 м. Наибольшее применение в промышленном строительстве имеют
трапецеидально-подкосные системы без подбалок (рис. 19.3, е — з).Подкосные системы выполняются из бревен или брусьев и применяются
в виде каркасов (рамных конструкций) для одно-, двух- и многопролетных
зданий — складов, платформ, пакгаузов, навесов и т. п. Подкосы в таких
конструкциях в средних пролетах, работая в основном на сжатие, примы¬
кают к стойкам на лобовых врубках со скреплением в узлах скобами. В край¬
них пролетах раскосы при воздействии односторонней нагрузки — снега и
горизонтальной ветровой нагрузки — могут работать и на растяжение. Поэ¬
тому узловые скрепления их с прогонами и стойками выполняются на наклад¬
ках и болтах. Стыки в прогонах в зависимости от сортамента лесоматериала
располагаются над стойками, или в средних частях ригелей и в'коньковых
узлах.Концы стоек в опорах закрепляются на каменных или бетонных
фундаментах или частично защемляются при помощи заглубленных в
грунт железобетонных коротышей, прикрепленных выше уровня земли
к концам стоек болтами (древесина защищается гидроизоляцией).Стойки всех подкосных систем должны передавать горизонтальные
ветровые нагрузки и при отсутствии затяжек воспринимать распор, по¬
этому они должны быть защемлены в фундаментах. В ряде случаев це¬
лесообразно применение башенных опор из двух стоек, связанных между
собой решеткой.Указанные конструкции рассчитываются приближенными методами,
при помощи которых определяются расчетные моменты и нормальные силы
при воздействии вертикальных нагрузок q кГ1м (от собственного веса и
снега) и горизонтальных р кГ/м (ветровых).1)	Для схемы е (рис. 19.3) — прогон: Мрасч =
крайние стойки: Мкр =^-;
средняя стойка: Мср = |^;2) Для схемы ж (рис. 19.3) — прогон: Мподкосы: D,3)	Для схемы з (рис. 19.3) — прогон:Мрасч = ~;
§ 56. Подвесные и подкосные системы деревянных конструкций153Рис. 20.3. Простейшая подвесная двускатная конструкция
на лобовых врубкаха — верхний узел; б — примыкание подвески к нижнему поясу; в —
опорный узелРис. 20.4. Подкосные системы и их
разновидностиа — треугольно-подкосная без затяжки;
б — с затяжкой; в с треугольно-подкос-
ной фермой; г — ригельно-подкосная; д —
трапецеидально-подкосная (с подбалкой)стойки- М = Sll- М = М = — •L1Unnn* 1У1Кр 30 > /К1пр 100* 1¥1ср 75?раскосы: Д* - § ■ r^ES-. D„„ = Dct -?£,здесь А — полная высота крайней стойки, а — ее высота до момента
примыкания подкоса.Расчетные нормальные (сжимающие) усилия в стойках для всех схем:Л/кр = ?>-; = Л/ср =
154Глава 21. Балочные фермы из бревен и брусьевРасчетная ветровая нагрузка W, приложенная в левом и правом узлах,
учитывается только при расчете стоек по изгибающему моменту Mw =
= HwK где Hw — приближенно можно принять равным для крайних стоекгде пср — число промежуточных и средних стоек.Приведенные величины изгибающих моментов и нормальных сил поз¬
воляют произвести подбор сечений для всех элементов конструкций. Расчет
всех стоек в своей плоскости производится по длине /0 = 2,5/гх в предполо¬
жении, что концы их свободны, а они упруго защемлены в месте примыкания
подкосов, как сжато-изогнутая консоль длиной hx. Из плоскости системы
стойки рассчитываются на полную (до уровня прогона) расчетную длину
l0 = h на сжатие с продольным изгибом без учета изгибающего момента.Все работы по изготовлению таких конструкций, в особенности для мно¬
гопролетных покрытий, должны производиться по шаблонам с наибольшим
применением механизации при изготовлении всех узловых и стыковых со¬
пряжений. Сборка таких конструкций производится в горизонтальном по¬
ложении с последующим кантованием при упоре концов стоек в фундаменты.БАЛОЧНЫЕ ФЕРМЫ ИЗ БРЕВЕН И БРУСЬЕВ§ 67. БРЕВЕНЧАТЫЕ И БРУСЧАТЫЕ ФЕРМЫ НА ЛОБОВЫХ ВРУБКАХК широко известным деревянным фермам относятся треугольные фермы
пролетом не свыше 25 м, в которых только одни растянутые стойки выпол¬
няются из круглой стали (на тяжах), а остальные элементы — из бревен
или брусьев. Узловые сопряжения в таких фермах в местах присоединения
сжатых раскосов к поясам и опорные узлы выполняются на лобовых вруб¬
ках. При применении брусьев для уменьшения напряжений центрирование
производится по оси ослабленного сечения пояса. При бревенчатых реше¬
ниях центрирование в узле допускается по оси пояса (рис. 21.1).Усовершенствование этих ферм заключается в замене опорного узла
с одиночным или двойным зубом конструкцией на стальных натяжных хо¬
мутах.К такому же типу конструкции со сжатыми раскосами на лобовых вруб¬
ках относятся и фермы с параллельными поясами или пятиугольного очер¬
тания с восходящими раскосами. Необходимо, однако, отметить, что в таких
фермах при односторонней нагрузке в раскосах средних панелей могут воз¬
никнуть и растягивающие усилия; поэтому в этих панелях ставят еще об¬
ратные раскосы (перекрестные) на лобовых врубках, которые вступают
в работу при выходе из строя основных раскосов в связи с изменением у них
знаков усилия.При малых пролетах и при шаге ферм не свыше 3 м такого рода фермы
удобны для устройства потолков, подвешиваемых на коротких тяжах, при¬
крепленных к узлам нижнего пояса.тт 		WП«*-2(\+псрУ		W_для промежуточных и средних стоекГ л А В А 21
§ 67. Бревенчатые и брусчатые фермы на лобовых врубках155Основные тяжи — стойки в таких фермах выполняются с резьбой и гай¬
кой в обоих концах для облегчения подвинчивания их при эксплуатации
покрытия. При диаметре тяжей свыше 19 мм производится в местах нарезки
приварка коротышей или осадка конца тяжа с таким расчетом, чтобы ослаб¬
ленная резьбой площадь его была на 25% больше площади основного сече¬
ния.При применении для поясов бревен их комлевые части располагаются
в сторону увеличения усилий. Прогоны крыши, как правило, применяются
в виде неразрезных систем из досок (спаренных) или из бревен и ставятся
нормально к оси пояса со всеми необходимыми для него креплениями, ука¬
занными выше. При бревенчатых прогонах допускаются в узлах врезки
в пояса на величину не свыше 1/б/г. В отдельных случаях при вертикальномЫрасположении прогонов необходимо для установки их применять подкладки,
прикрепленные к поясу. Расположение прогонов крыши в этих фермах до¬
пускается и в пределах панелей, которые в этих случаях должны рассчиты¬
ваться с учетом местного изгиба. Опорные узлы всех указанных типов ферм
при небольших пролетах выполняются на одиночной или двойной лобовой
врубке, а при больших пролетах — лобовым упором на стяжных хомутах;
стыки в сжатых поясах, включая и коньковые узлы, выполняются на парных
деревянных накладках на стяжных болтах, а в растянутых — на накладках
с рабочими болтами и нагелями.Изготовление таких ферм в построечных условиях производится на доща¬
том бойке в горизонтальном положении с предварительным вычерчиванием
на нем осей элементов с учетом или без учета необходимого строительного
подъема. Сборка ферм проводится без учета строительного подъема; он
осуществляется после сборки всех элементов при помощи подвинчивания
гаек тяжей до придания ферме требуемого очертания.Заготовка всех деревянных элементов фермы требует высокой квалифи¬
кации рабочих, а лесоматериал для растянутых элементов должен приме¬
няться обязательно первого сорта. Для поясов и решетки ферм допускается
156Глава 21. Балочные фермы из бревен и брусьевприменение окантованных бревен и обзольных брусьев. Изготовление лобо¬
вых врубок и опорных узлов следует вести по шаблонам, а сверление отверг
стий — электросверлами с применением кондукторов.§ 68. МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫЕ/ФЕРМЫ ЦНИИСКМеталлодеревянные фермы, разработанные ЦНИИСК, по своему очер¬
танию делятся на треугольные, пятиугольные и многоугольные. Сжатые
элементы ферм выполняются из брусьев, а растянутые — из круглой или«га<53Рис. 21.2. Треугольная металлодеревянная ферма ЦНИИСКпрофильной стали. Все узловые соединения решены в них с применением
унифицированной конструкции стальных башмаков с непосредственным
в них упором элементов раскосов и поясов. Пролет таких ферм колеблется
в пределах от 15 до 24 ж, а при использовании шпренгельной решетки может
достигать 35 м.
§ 68. Металлодеревянные фермы ЦНИИСК157Конструкция металлодеревянной фермы треугольного очертания проле¬
том 11,6 м показана на рис. 21.2. Нижний пояс здесь выполнен из круглой
стали и с такой конструкцией стыка, которая позволяет при перевозке сло¬
жить пояс по длине вдвое. Ферма расчленяется на крупные элементы и яв¬
ляется индустриальной конструкцией. В такой ферме предусмотрена и воз¬
можность устройства подвесного потолка при вдвое меньшем числе узлов
верхнего пояса по сравнению с обычными металлодеревянными фермами.Конструкция односкатной металлодеревянной фермы того же типа с пря¬
молинейным верхним поясом пролетом 18 м показана на рис. 21.3. По срав-Рис. 21.3. Односкатная ферма ЦНИИСКнению с подобными фермами КТИС она имеет ряд значительных преимуществ,
в частности вдвое меньше узлов.Верхний пояс фермы, как и в фермах КТИС, выполняется из двух брусьев,
расположенных по высоте с зазором, с укладкой между ними в третях пане¬
лей прокладок, без установки в швах каких-либо рабочих связей. Благодаря
такому решению, верхний брус пояса допускает любое расположение про¬
гонов или щитов крыши между узлами, работая только на поперечный изгиб
и передавая часть изгибающего момента (при одинаковых сечениях брусьев —
половину) на основной, расположенный ниже, брус пояса. Нижний брус,
воспринимая часть нагрузки от верхнего, с эксцентричным опиранием кон¬
цов для уменьшения изгибающего момента работает на осевое сжатие и
поперечный изгиб. Нижний йояс, а в некоторых случаях и наиболее напря¬
женные элементы решетки (как например, растянутый раскос в крайней
панели данной фермы), выполняется из профильной стали.Оба рассмотренных типа металлодеревянных ферм благодаря удачной
конструкции узловых сопряжений допускают применение не сухого ма¬
териала.
158Г лава 21. Балочные фермы из бревен и брусьевТретий тип металлодеревянных ферм с многоугольным очертанием верх¬
него пояса, разработанный ЦНИИСК, резко отличается от предыдущих.
В этих фермах нижний пояс выполнен из профильной стали, а все остальные
элементы — из брусьев. В таких фермах прогоны и щиты крыши можно
располагать и в пределах панелей (рис. 21.4).Верхний пояс собирается из брусьев (косяков) одинакового сечения и
длины (за исключением крайних панелей), концы которых для создания
в пределах панелей обратного изгибающего момента примыкают друг к
другу с эксцентрицитетом. Все косяки верхнего пояса соединяются парными
деревянными накладками, стянутыми болтами (с установгдой несколько
ниже центра узла одного рабочего узлового болта). Присоединение к поясам
раскосов треугольной решетки осуществляется при помощи парных стальных,
накладок, прикрепляемых к концам раскосов нагелями или гвоздями
и надетых на узловой болт.В нижнем поясе узловой болт пропускается через отверстия в уголках
пояса и приваривается к ним, а парные стальные накладки элементов ре-
шетки надеваются на концы болта.
§ 68. Металлодеревянные фермы ЦНИИСК159При значительных нагрузках и пролетах в таких фермах с целью устра¬
нения больших деформаций в узлах от почти поперечного смятия древесины
под узловым болтом и возможности разрыва поперек волокон с последую¬
щим за этим неизбежным провисанием ферм необходимы в узле стальные
вкладыши, зажатые между элементами верхнего пояса (этот случай показан
на рис. 21.4).При указанной конструкции узловых сопряжений фермы могут выпол¬
няться и не из сухого лесоматериала. Для предупреждения горизонтальных
усушечных трещин в местах установки узлового болта по длине накладок и
концам элементов пояса производятся вертикальные пропилы на глубину
до 1/5/г, по которым и будут сосредоточиваться усушечные деформации.Узловые болты смещаются с оси накладки несколько вверх.Накладки изготовляются из бруса прямоугольного сечения, причем
больший размер его должен быть расположен по направлению оси болтов.При расчете таких ферм изгибающий момент в сечении над стойкой
неразрезной двухпролетной панели верхнего пояса ввиду усушечных и
неизбежных упруго-пластических деформаций следует принять равным
нулю. Величина эксцентрицитета в месте сопряжения косяков верхнего
пояса друг с другом или со стальными вкладышами определяется из усло¬
вия:К = ^Vpac, = J [мр — N с ерасч у),	(21.1)где Ме — изгибающий момент от внецентренного приложения нормаль¬
ного сжимающего, усилия;Мр — максимальный изгибающий момент от внеузловой нагрузки
(от прогонов с конструкцией крыши);£расч — расчетный эксцентрицитет;£ — коэффициент, определяемый по известной формуле:1 310(WC
WF6 рЯс’d — длина панели;с — расстояние от стойки до наибольшей ординаты эпюры Мр.При наличии одного прогона на длине панели в ее середине J-= 0,5.Зная оптимальную величину эксцентрицитета, легко найдем и требую¬
щуюся глубину подрезки р, так как, очевидно, р = 2ерасч.Центровой болт (при передаче усилий в узле деревянными элементами
без стального коробчатого вкладыша) можно рассчитывать как четырех-
срезный с учетом срезов в швах возле деревянных накладок. Однако, учи¬
тывая податливость самих накладок (прикрепленных к поясу двумя кон¬
структивными болтами), несущую способность болта по смятию нагельного
гнезда накладок можцо уменьшить на 50%. В результате суммарная несу¬
щая способность узлового болта по срезамТс = 2 Тиз см + 0,5 • 2 Тн = 2 Гиз см + Тн,	(21.2)где Гиз см — несущая способность одного среза болта по его изгибу или
смятию нагельного гнезда в поясе (принимается меньшее из
полученных значений);Тн — несущая спбсобность одного среза болта по смятию в накладках.Усилие, передаваемое стальными планками узловому болту, является
равнодействующей усилий в раскосах, присоединяемых в рассматриваемом
узле.При выборе наиболее опасных видов загружения снеговой нагрузкой
лужно учитывать не только величину равнодействующей, но и угол, обра¬
160Глава 21. Балочные фермы из бревен и брусьевзуемый ею с направлением волокон деревянных элементов, подвергающихся
смятию.Накладки прикрепляются к поясу болтами, подбираемыми в запас проч¬
ности в предположении, что на них передается половина равнодействующей
усилий в раскосах.Для того чтобы не произошло разрыва накладок поперек волокон, ре¬
комендуется узловой болт, как это уже было отмечено, смещать от оси нак¬
ладок несколько вверх, но лучше всего применять узел с металлическим
вкладышем.§ 69. МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫЕ ФЕРМЫ С ВЕРХНИМ ПОЯСОМ ИЗ БАЛОКДЕРЕВЯГИНАПрименение составных балок из двух или трех брусьев на пластинчатых
нагелях для верхних поясов ферм треугольного очертания дает возможность
увеличить длину панелей до 6,5 м и, следовательно, значительно сократить
число узлов. Кроме того, имеется возможность строить сборные фермы из
крупных транспортабельных блоков индустриальной конструкции.Ввиду значительной работы верхнего пояса на сжатие и в особенности
на поперечный изгиб от внеузловой нагрузки в целях разгрузки его преду¬смотрено создание разгружающих моментов обратного знака путем эксцент¬
ричного опирания брусьев в опорных и промежуточных узлах. Стыки брусьев
в составном поясе перекрыты деревянными накладками на болтах. Растяну¬
тые элементы решетки выполняются из одиночных тяжей или из профильной
стали. Последнее решение, несмотря на необходимость применения на строи¬
тельстве сварки для присоединения элементов решетки к нижнему поясу и
в стыках, дает большие преимущества, так как тяжи, обладающие большой
гибкостью, не могут работать на сжимающие усилия, неизбежно возни¬
кающие при монтаже таких ферм. Каждой панели в таких фермах при изго¬
товлении придают строительный подъем, который не учитывают, так как
это идет в запас прочности. Кроме того, во избежание просадки всей фермы
среднему узлу шпренгельных и четырехпанельных ферм придается допол¬
нительное превышение, равное утроенной величине строительного подъема
всего верхнего пояса. Нижний пояс выполняется со строительным подъемом
в размере 1/200.
§ 70. Металлодеревянные фермы с прямоугольным клееным верхним поясом 161На рис. 21.5 показана треугольная ферма из составных балок пролетом
15 м, особенностью которой является легкая решетка, совсем не работаю¬щая при симметричнои нагрузке,
элементы этой решетки вступают
в работу с небольшими усили¬
ями.Для устранения выхода уз¬
лов из плоскости фермы и сох¬
ранения пространственной жест¬
кости всего покрытия фермы
соединяются между собой по¬
парно поперечными связями в
плоскости раскосов. Расчет ме¬
таллодеревянных ферм из балок
Деревягина со стальными эле¬
ментами производится анало¬
гично расчету трехшарнирных
арок. Величина расчетного экс¬
центрицитета для каждой панели
принимается равной полусумме
их узловых эксцентрицитетов.
Величина эксцентрицитетов в
промежуточных узлах прини¬
мается такой же, как и в конь¬
ковом узле.При односторонней временной нагрузкеу sea вРис. 21.6. Узел треугольной фермы из балок
ДеревягинаДля наибольшего использования несущей способности верхнего пояса
расчетный эксцентрицитет принимается из условия, что момент от внецент-
ренного приложения нормальной силы М = Л^расч был бы не больше ве~личины (М0 — Л^расч)|-, где М0 — момент от внеузловой нагрузки.г Л А в А 22МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫЕ ФЕРМЫ С КЛЕЕНЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ
И СЕГМЕНТНЫЕ ФЕРМЫ НА ГВОЗДЯХ§ 70. МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫЕ ФЕРМЫ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМ КЛЕЕНЫМВЕРХНИМ ПОЯСОМИспользуя принцип образования большепанельных металлодеревянных
ферм с прямолинейным верхним поясом с заменой составных балок на пла¬
стинчатых нагелях клееными балками прямоугольного профиля из досок*
получаем возможность создать группу ферм нового типа для пролетов 12„
15, 18, 21 и 24 м. Для всех указанных пролетов принята одна схема четырех¬
панельной фермы высотой^/.Такие фермы удовлетворяют всем современным требованиям для инду¬
стриальных конструкций.Они собираются из однотипных прямолинейных клееных блоков верх¬
него пояса, элементов решетки, крайних панелей нижнего пояса и метал¬
лического шпренгеля, заменяющего средние панели нижнего пояса и край¬
ние растянутые раскосы. По своей схеме эти фермы являются шпренгель-
ными конструкциями «с подпружной цепью».
162Глава 22. Металлодеревянные фермы с клееным верхним поясомОсобенностью их, как и многоугольных или треугольных ферм из состав¬
ных балок, являются эксцентрицитеты в местах сопряжения блоков, необ¬
ходимые для погашения изгибающего момента, возникающего^ внеузловой
нагрузки. Такая ферма показана на рис. 22.1.	-	 I.IT—							1iр-	0,251-150		0,ZSt ——' »^ 177<ОО			_tк«V*JРис. 22.1. Двускатная деревянная ферма с клееным верхним поясом§ 71. МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫЕ СЕГМЕНТНЫЕ ФЕРМЫ С КЛЕЕНЫМ
ВЕРХНИМ поясомКруговое очертание верхнего пояса в сегментных фермах близко к кривой
давления при равномерно распределенной нагрузке, в результате чего резко
снижаются усилия в раскосах, которые работают лишь при несимметричных
загружениях нагрузкой. Небольшие усилия в элементах решетки этих ферм,
облегчающие крепление их в узлах, позволили разработать сборную инду¬
стриальную металлодеревянную конструкцию из крупных блоков с приме¬
нением клееных криволинейных элементов для верхнего пояса. Значи¬
тельно упрощены все конструкции узлов, применены простейшие средства
соединений, а благодаря криволинейному очертанию панелей пояса зна¬
чительно снижены изгибающие моменты в поясе от внеузловой нагрузки.Широкое распространение эти фермы (рис. 22.2) получили в однопро¬
летных покрытиях промышленных зданий и в средних пролетах с повышен¬
ной высотой в трехпролетных зданиях различного назначения. Надстройки
для создания плоских крыш, световые фонари и подвесные потолки для этих
ферм нецелесообразны, так как конструкция их значительно усложняется
и они делаются неэкономичными. Ферма собирается из пяти криволиней¬
ных клееных блоков, элементов решетки и металлического нижнего пояса.Опорный узел решен простым упором в стальной башмак, а присоеди¬
нение элементов решетки выполнено на стальных планках и болтах. Узловые
болты расположены в центрах металлических узловых вкладышей, зажатых
§ 71. Металлодеревян. сегментные фермы с клееным верхним поясом163в стыках криволинейных блоков верхнего пояса. Этот вкладыш обеспечивает
необходимую плотность примыкания и центрирование торцов блоков. От¬
ношение высоты клееного пояса к ширине принимается равным не более 4.
Определение усилий в таких фермах производится при помощи диаграммРис. 22.2. Сегментная металлодеревянная ферма с клееным верхним поясомусилии в предположении шарнирности в узлах и прямолинеиности панелей.Расчетный изгибающий момент■^^расч == Могде М0 — момент от поперечной внеузловой нагрузки;N — нормальная сила в панели;/2/0 = — стрела выгиба пояса в середине панели;1п — длина хорды панели;R — радиус кривизны верхнего пояса, который в фермах с вы-1	5сотой -g-1 равен R =~§1 (здесь I — пролет фермы).При расчете панели верхнего пояса как сжато-изогнутого элемента при¬
нимается шарнирное опирание в концах. Болты в узлах рассчитываются
так же, как для многоугольных ферм. Методы сборки сегментных ферм те
же, что для сквозных систем — в горизонтальном положении на бойке.
Изготовление всех блоков должно быть осуществлено на заводе.С целью типизации и унификации элементов и целых конструкций в на¬
стоящее время разработаны такие фермы пролетами 12и 15, 18 и 24 и*.Зарубежный опыт применения сегментных ферм с клееным верхним
поясом показал, что они вполне оправдали себя даже и при больших проле¬
тах (до 70,7 м) с применением в опорных узлах стальных башмаков, а для
присоединения элементов решетки — стальных накладок на болтах.
Рис. 22.3. Типовые схемы сегментных ферм
на гвоздях и оптимальные сечения их эле¬
ментовI-IРис. 22.4. Основные узлы сегментной фермы на гвоздях164 Глава 22. Металлодеревянные фермы с клееным верхним поясом
§ 73. Трехшарнирные арки из сегментных, серповидных и многоугольных ферм 165§ 72. СЕГМЕНТНЫЕ ФЕРМЫ ИЗ БРУСКОВ И ДОСОК НА ГВОЗДЯХСегментные фермы на гвоздях относятся к конструкциям построечного
изготовления. Типовые схемы таких ферм показаны на рис. 22.3, на котором
указаны оптимальные сечения поясов и элементов решетки. Основные
решения узлов показаны на рис. 22.4; опорный узел решается на стальных
тяжах. Стыки брусков верхнего пояса располагаются по длине вразбежку
с таким расчетом, чтобы они находились не ближе V5 длины панели от узлов
и чтобы расстояние между стыками было не менее 50 см.По всей длине верхнего пояса (в пределах каждой панели) между вет¬
вями ставятся прокладки из досок такой ширины, чтобы к ней на любом
участке длины было прибито не менее трех брусков ветви. Все бруски в вет¬
вях верхнего пояса должны быть скреплены по высоте вертикальным гвоз¬
девым забоем и по горизонтали — гвоздями для крепления их к прокладке.
Крепление к поясам дощатых элементов решетки осуществляется на гвоздях
эксцентрично с центрированием по внутренним кромкам досок, а стыки ниж¬
него пояса перекрываются накладками и прокладками на нагелях и болтах.
Сегментные фермы применяются также в арочных конструкциях, состоящих
из двух ферм с общей стальной затяжкой для погашения распора. Строи¬
тельный подъем у сегментных ферм принимается в размере 1/20о пролета.В настоящее время сегментные фермы на гвоздях в строительстве приме¬
няются редко из-за большой трудоемкости изготовления и необходимости
использования в нижних поясах высококачественных досок первой катего¬
рии. Однако в сооружениях, построенных раньше, они встречаются очень
часто и при правильной эксплуатации покрытий без фонарей работают
вполне исправно. Сведения о расчете этих ферм даются в § 73, где рассмот¬
рены трехшарнирные арки из сегментных гвоздевых ферм.Г Л А В А 23АРОЧНЫЕ И РАМНЫЕ СКВОЗНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.РЕШЕТЧАТЫЕ СТОЙКИ§ 73. ТРЕХШАРНИРНЫЕ АРКИ ИЗ СЕГМЕНТНЫХ, СЕРПОВИДНЫХ И
МНОГОУГОЛЬНЫХ БРУСЧАТЫХ ФЕРМТрехшарнирные арки из сегментных гвоздевых ферм при значительных
пролетах более рациональны, чем сегментные гвоздевые фермы балочной
системы. Меньшая (примерно в четыре раза) высота каждого сегмента в арке
и малые усилия в их решетке даже при одностороннем загружении позво¬
лили применять такие арки для пролетов свыше 40 м. Отпадает также необ¬
ходимость применения леса первой категории для нижних поясов. К числу
основных недостатков этих арок относятся: сложность конструкции опор¬
ных w коньковых шарниров и необходимость крепления нижних сжатых
поясов сегментов для предотвращения выхода их из плоскости ферм.Длина панелей верхнего пояса сегментов принимается в пределах от 1,0
до 1,5 м при пролетах до 40 м и от 1,5 до 2,0 м при пролетах от 40 до 60 м.
Конструкция узлов ферм балочной системы используется и в арках из
сегментных ферм. Наличие в арках сжатого при односторонней нагрузке
дощатого нижнего пояса требует установки между ветвями его сплошных
прокладок и поперечных связей для сохранения устойчивости сжатого ниж¬
него пояса из плоскости фермы.
166 Глава 23. Арочные и рамные сквозные конструкции. Решетчатые стойки\Работа верхнего пояса сегментных полуарок весьма сложна, так как он
является неразрезным, многослойным, криволинейным составным элемен¬
том на податливых связях-гвоздях. В его составе находятся ребровые про¬
кладки, располагающиеся только между узлами. Момент инерции сечения
пояса резко различается по величине в панелях и вблизи узлов. Элементы
решетки эксцентрично присоединяются к поясам. Поэтому расчет верхнего
пояса можно вести лишь по приближенному методу, в достаточной степени
гарантирующему надежность работы фермы. Нормальная сжимающая силаРис. 23.1. К расчету сегментной фермы
а — расчетная схема панели верхнего пояса; 6 — конструкция верхнего поясаN в панели криволинейного верхнего пояса (рис. 23.1), направленная по
хорде между узлами, вызывает в середине панели изгибающий моментМ = Nf0,где /о == —стрела подъема, соответствующая длине хорды /0 и раДИу-сз нсу кривизны R пояса.Учитывая наличие некоторого защемления брусков верхнего пояса в уз¬
лах и рассматривая пояс как неразрезную балку с резко уменьшенным
моментом инерции на участках у опор (в связи с обрывом вертикальных
прокладок перед узлами), можно принять, что нулевые точки эпюры изги¬
бающих моментов в данной панели расположены на расстояниях 0,05 /0
от узлов. В таком случае длина положительного участка эпюры будет
0,9/0 и изгибающий момент в середине панелиМпр = 0,92М^0,8М,а на опореМоп = 0,2 М,
§ 73. Трехшарнирные арки из сегментных, серповидных и многоугольных ферм 167где М — полный изгибающий момент в панели, в предположении шарнир¬
ного ее опирания равный М = Nf0 — М0;М0 — момент от внеузловой нагрузки в панели верхнего пояса, опре¬
деляемый в предположении шарнирного опирания в узлах.Пролетный изгибающий момент Мпр распределяется в середине панели
между ветвями пояса и прокладкой пропорционально их моментам инерции.
Исходя из обычно встречающихся соотношений моментов инерций ветвей
из пакетов брусков и прокладок, в нормах принято, что на прокладки пере¬
дается около 0,75 МПр = 0,75 • 0,8 М — 0,6 М. Тогда с запасом прини¬
мается, что на ветви пояса приходится 0,25 М (вместо 0,25 Мпр = 0,25х
х0,8 М = 0,20 М). В соответствии с изложенным расчет верхнего пояса
сегментной полуарки следует вести на сжатие с изгибом как пакет брусков,
не соединенных связями, по формулеN , 0,25Мt 1 Хг N
где | = 1^брк £ ^'брк-<#стгн,	(23.1)3100 F6pRc ’Fбрк и RV — площадь сечения и момент сопротивления пакета брусков
верхнего пояса без учета сечения прокладок;/пгн — коэффициент, учитывающий снижение прочности гнутого
элемента.С учетом частичного защемления в узлах и участия прокладок в сопро¬
тивлении выгибу при потере устойчивостиX = - °-9/0~1 /~^брк ~f~ AipУ ^бркгде /брк — сумма моментов инерции сечений основных ветвей (брусков)
верхнего пояса (без учета скрепления гвоздями);/пр — момент инерции сечения прокладок верхнего пояса.Сечение прокладок верхнего пояса следует рассчитывать по формуле:0fiM_ р
EWnp^^где Wnv — момент сопротивления сечения прокладок верхнего пояса.Если изгибающий момент М — 0 или напряжения от поперечного изгиба
меньше 10% от напряжений, вызванных сжимающей силой, т. е. когда°-2£Ш-:0,1 *UV ’ /"брк ’то расчет ведется на устойчивость (на продольный изгиб) по формулеN — пФ^бркгде ф определяется по гибкости X, вычисляемой, как указано выше. Вели¬
чина ослабления сечения гвоздевым забоем не учитывается.Число срезов горизонтальных гвоздей между каждой ветвью и проклад¬
кой или двумя прокладками (для средней ветви), расположенных по всей
длине, может быть определено из условия25М^брк110Т ' fL’	<23-2)где FB — сечение рассматриваемой ветви;Т — расчетная несущая способность гвоздя на один срез.
168 Глава 23. Арочные и рамные сквозные конструкции. Решетчатые стойкиРасстояние между гвоздями по длине панели не должно превышать 40 drB9
а расстояние крайнего гвоздя от конца прокладки должно быть не менее
Шгв.Вертикальные гвозди ставят конструктивно для скрепления брусков
ветвей и забивают сверху и снизу; при ширине ветвей не более 7 см их ставят
а)Рис. 23.2. Изготовление и монтаж ферм
а — сборка полуарки в ваймах; 6 — подъем двух фермв один ряд, а при большей ширине — в два ряда; шаг гвоздей не должен
превышать 40drB.Нижний пояс рассчитывается на растяжение в ослабленном нагелями
стыке и в узле с наибольшим изгибающим моментом от внецентренного при¬
соединения элементов решетки. Кроме того, нижний пояс должен быть рас¬
считан на сжатие с продольным изгибом в плоскости фермы при свободной
длине, равной расстоянию между узлами, и из плоскости фермы со свобод¬
ной длиной, равной расстоянию между поперечными связями, увеличенному
§ 74. Рамные сквозные деревянные конструкции и решетчатые стойки169на 25% (по методу расчета составных элементов). Опыт проектирования
показывает, что внецентренное крепление элементов решетки в узлах верх¬
него пояса можно не учитывать, считая, что перенапряжения в нем в доста¬
точной мере перекрываются имеющимися запасами прочности.Сборка сегментных полуарок ведется в следующем порядке: по шаблонам
заготавливаются доски и бруски, затем производится разметка фермы на
бойке с последующей установкой перпендикулярно оси нижнего пояса вайм
с прорезанными гнездами для верхнего и нижнего поясов (рис. 23.2). Рас¬
стояние между ваймами принимаются от 1 до 1,5 м. Ширина выреза должна
быть больше высоты пояса для возможности забивки парных клиньев. За¬
тем производится послойная сборка фермы на монтажных гвоздях, располо¬
женных в плоскостях пакетов. После просверливания отверстий для бол¬
тов, установки и стяжки их в узлах и стыках забиваются по лицевой сто¬
роне расчетные гвозди. После кантовки ферм забиваются гвозди с обратной
ее стороны.Во избежание просадки арки при сборке необходимо предусмотреть
некоторое превышение конькового шарнира на величину до 1/50 пролета.Арки из серповидных ферм имеют криволинейные очертания нижних
поясов, которые также собираются из брусков с прокладками между вет¬
вями, следовательно, расчет их может производиться, как и для верхних
поясов. Сборка серповидных полуарок аналогична сборке сегментных по¬
луарок.Используются такие арки при больших пролетах, в сооружениях,
где требуются наибольшие габариты помещения в поперечном сечении.*	Трехшарнирные арки, составленные из многоугольных описанных выше
брусчатых ферм, относятся к конструкциям индустриального изготовления
и применяются при пролетах от 20 до 40 м. Устойчивость нижних поясов
полуарок, в данном случае также выполняемых из брусьев, обеспечивается
поперечными связями, расположенными обычно через две панели.§ 74. РАМНЫЕ СКВОЗНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
И РЕШЕТЧАТЫЕ СТОЙКИРамные сквозные деревянные конструкции в зависимости от типа зда¬
ния выполняются в трех- и двухшарнирном решении. Наибольшее приме¬
нение имеют следующие три типа этих конструкций.Первый — рамы однопролетные, трехшарнирные с двумя консолями
или без них (статически определимые системы) применяются для строи¬
тельства открытых навесов-складов, пакгаузов, легких театральных зда¬
ний.Второй — рамы однопролетные, состоящие из двух цельных или состав¬
ных стоек, шарнирно опертых на фундаменты и несущих на себе ферму
балочной системы, жестко скрепленную на опорах со стойками парными
схватками-подкосами. Такая рамная конструкция применяется в каркасных
зданиях различного назначения (зальные помещения, цехи, мастерские).Третий — рамы однопролетные, состоящие из двух составных или решет¬
чатых стоек, жестко закрепленных в фундаментах с шарнирно опертой фер¬
мой балочной системы; решетчатые стойки в этом типе конструкций при¬
меняются постоянного по высоте сечения или с уменьшением сечения на
определенной высоте для устройства опирания подкрановых балок. Этот
тип каркаса рамной конструкции применяется для строительства временных
зданий цехов различного назначения (статически неопределимые системы
с несколькими лишними неизвестными в зависимости от способа соедине¬
ния фермы со стойками на опорах).
170 Глава 23. Арочные и рамные сквозные конструкции. Решетчатые стойкиВсе три типа рамной конструкции выполняются из досок, брусьев или
бревен с узловыми соединениями, преимущественно на стяжных болтах иРис. 23.3. Общий вид покрытия на однопролетных рамных конструк¬
циях (первый тип); пролет L = 26 мнагелях — штырях и гвоздях. Для конструкций из досок могут быть при¬
менены также соединения на когтевых, клеестальных шайбах и в редкихслучаях — на гладкой кольце¬
вой шпонке (рис. 23.3—23.5).Жесткое закрепление всех
сплошных и решетчатых стоек в
фундаментах осуществляется
при помощи парных брусьев с
прокладками, уголков и швел¬
леров, скрепленных болтами.
Определение лишней неизвест¬
ной для третьего типа рамной
конструкции при шарнирном
соединении фермы со стойками
от ветровой горизонтальной на¬
грузки ведется по правилам
строительной механики, причем
ригель может рассматриваться
как стержень цельного сечения
с бесконечной жесткостью
(EF = сю), усилие в нем (лишняя
неизвестная) в этом случаеРис. 23.4. Рамная однопролетная конструк¬
ция, состоящая из двух стоек, шарнирно
опертых и жестко связанных вверху с риге¬
лем — фермой (второй тип)X=±h(qi-q2),где h — высота стоек постоянного сечения сплошной или решетчатой кон¬
струкции;<7i — погонная активная горизонтальная ветровая нагрузка на стойку;
§ 74. Рамные сквозные деревянные конструкции и решетчатые стойки171Гб)18-22 10-12 18-22"Пd—\'1Г~Рис. 23.5. Рамная одно¬
пролетная конструкция
из двух решетчатых сто¬
ек, жестко закреплен¬
ных в фундаментах, и
фермы, опирающейся на
них (третий тип)а — стойка с изменением вы¬
соты сечения для опирания
подкрановой балки; о — уст¬
ройство жесткого защемления
стойки в’ фундаменте; в —
стойка с постоянной высотой
сечения; г — присоединение
элементов фахверка к бревен¬
чатым стойкам; д— расчетная
схема рамы со стойками пос¬
тоянной высоты; е — то же,
со стойками переменной вы¬
соты; ж — варианты присое¬
динения элементов фахверка
к брусчатым стойкам
172 Глава 23. Арочные и рамные сквозные конструкции. Решетчатые стойки— погонная отрицательная ветровая нагрузка (отсос).Расчетный изгибающий момент от активной ветровой нагрузки на стойку
с учетом опорной реакцииMpac, = Aiw-Xh,	(23.3)где Mw — наибольший изгибающий момент от ветровой нагрузки ql9
определенный в стойке, работающей как консоль.Расчет стойки в этом случае производится по формулам для сжато¬
изогнутых элементов.При ступенчатой конструкции решетчатых стоек ввиду резкого измене¬
ния их жесткости по высоте расчет можно вести, расчленяя раму на две
системы: одну — с двумя стойками высотой hlt защемленными в опорах
(в действительности упруго защемленными) с шарнирным соединением их
вверху с фермой балочной системы, вторую — с двумя решетчатыми стой-
ками-консолями высотой Л2, жестко защемленными в опорах. Нижняя си¬
стема принимается нагруженной ветровой нагрузкой и опорной реакцией,
полученной расчетом верхней рамы. Свободная длина защемленных нижних
стоек принимается равной 2h2.Проверка устойчивости решетчатых стоек из своей плоскости ведется
так же, как и для составных сечений.При расчете анкерных креплений ветвей решетчатых стоек наибольшие
растягивающие усилия (для анкеров) и сжимающие (для опорной площади
ветви) определяются:
для растяжениян;	(23.4)для сжатияN = N 4- УЬ™с iV макс “ gg »где Мрасч — момент в опорном сечении стойки;е — расстояние (плечо) между осями анкера и сжатой ветви
решетчатой стойки;^мин и ^макс — минимальная и максимальная нагрузки на одну ветвь ре¬
шетчатой стойки.
Раздел восьмойПРОСТРАНСТВЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ПЛОСКИХ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙГ Л А В А 24ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖЕ§ 75. МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ
ЖЕСТКОСТИ ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙВсе рассмотренные балочные, арочные и рамные системы плоских дере¬
вянных конструкций покрытий, спроектированные с соблюдением всех
требований строительной механики, при наличии крыши и поперечных свя¬
зей обеспечены необходимой неизменяемостью при любых условиях воз¬
действия внешних нагрузок, действующих в их плоскости (например, соб¬
ственного веса, нагрузки от снега и др.). Однако в действительности, учи¬
тывая нагрузки, действующие вне плоскости указанных конструкций (на¬
пример, ветровых, тормозных, сейсмических и др.), пространственная неиз¬
меняемость и жесткость их не может быть обеспечена без необходимых
дополнительных мероприятий.Эти мероприятия в зависимости от характера здания делятся на две
группы:первая группа — для зданий с деревянными покрытиями и ка¬
менными стенами или из других подобных материалов;вторая группа — для открытых, отдельно стоящих зданий кар¬
касной системы, выполненных полностью в дереве или с использованием
металла.Мероприятия для первой группы зданий (при наличии надежного со¬
единения прогонов с верхними поясами ферм) сводятся к прочной заанке-
ровке концов прогонов крыши в торцовых стенах с креплением к ним обре¬
шетки или сплошных одинарных или двойных перекрестных настилов при
рулонной кровле. При большой протяженности здания и недостаточной
надежности торцовых стен рекомендуется, кроме того, отступив от торца
его, через каждые 20—25 м скреплять фермы попарно по верхнему сжатому
поясу горизонтальными связами с крестовыми раскосами, которые подши¬
ваются снизу прогонов кровли (рис. 24.1). При этом все стыки прогонов
крыши должны быть перекрыты накладками.Более сложно создание пространственной неизменяемости и жесткости
зданий второй группы. В таких, отдельно стоящих зданиях каркасной
системы или павильонного типа требуется установка указанных выше го-
риз9нтальных раскосных или крестовых связей для каждой пары ферм,
расположенной возле обоих торцов здания и в промежутке между ними
174 Глава 24. Обеспечение пространственной жесткости при эксплуатации и монтажечерез каждые 20—25 м. При большой высоте торцовых стен рекомендуется,
кроме устройства указанных связей в плоскости скатов крыши, установка
их в плоскости нижних поясов ферм покрытия в виде системы с параллель¬
ными поясами и решеткой; при этом поясами связей служат нижние пояса
основных ферм. Продольные стены каркасных зданий должны иметь в своемО)6)Деревянная каркасная
\тсрцо6ая стенаг)жшхРазрез1 hi1 « 1 1§ гг1-Ч-Г'«<<»»ПланРис. 24.1. Схема конструкции, связей каркас¬
ного зданияа — схема связей в плоскости крыши; б — горизон¬
тальная ферма в плоскости нижних поясов у торцовой
стены; в — общий вид каркасного здания (схема); г —
передача ветровой нагрузки на каркас сквозной си¬
стемы и план поперечных связей для обеспечения ус¬
тойчивости внутренних поясов рамных стоек; д — пе¬
редача ветровой нагрузки с торцовой стены на фунда¬
менты стоек продольных стен в первой от торца панелисоставе по всей высоте до карниза здания прогоны (элементы фахверка)
с установкой между ними раскосов около торцовых стен и через каждые
20—25 м по длине здания (рис. 24.1, в), а также быть связанными между со¬
бой промежуточными стенами (при большой длине здания).Для воспринятая ветровой нагрузки на торцовые стены через каждые
3 м по торцам устанавливаются стойки составного сечения или решетчатой
конструкции, опертые нижними концами на фундаменты, а верхними в го¬
ризонтальном направлении вдоль здания — на концы узловых прогонов
крыши. При наличии горизонтальной фермы на уровне нижних поясов ферм
§ 75. Мероприятия для обеспечения пространственной жесткости плоских конструкций 175эти концы стоек опираются и передают ветровую нагрузку на ее узлы. К
основным вертикальным стойкам крепятся горизонтальные прогоны с уста¬
новкой между ними (в особенности это относится к крайним участкам,
примыкающим к продольным стенам) раскосов, с последующей дощатой
косой обшивкой всей торцовой стены.Для передачи части ветровой нагрузки от торцовой стены на фундаменты
в крайних панелях продольных стен между стойками ставятся связи из
брусьев с узловыми соединениями на врубках и болтах.а)*)~Zl Wа аR RifIг)NQ*4bе)ж)W	W7	W7-Рис. 24.2. Расположение поперечных вертикальных и гори¬
зонтальных связей в трехшарнирных арках сквозной системыа — схема арки и расположения связей; 6 — развертка связей нижнего
пояса; в, г, д — работа связей; е,ж — неудовлетворительные способы рас¬
крепления сжатого контура с использованием подкосов (при удалении
боковых подкосов и устройстве горизонтальных связей в плоскости сжа¬
того контура схема ж делается пригодной)Применение арочных и рамных сквозных конструкций в каркасных зда¬
ниях требует мероприятий по обеспечению устойчивости их нижних поясов,
работающих на сжатие, как в плоскости самой конструкции, так и из ее
плоскости. Для этой цели каждая пара ферм скрепляется в узлах попереч¬
ными вертикальными связями с подкосами и, как правило, с нижней распор¬
кой (рис. 24.2). Применение для той же цели только одних подкосов при
неравномерной по длине здания снеговой нагрузке может способствовать
потере устойчивости нижних поясов из плоскости фермы (рис. 24.2, е).
Расстояние между поперечными связями принимается, как правило, равным
удвоенной длине панели. Учитывая деформации в соединениях связей, за
расчетную длину сжатого нижнего пояса при проверке его устойчивости
принимается расстояние между связями, увеличенное на 25%. Для устра¬
нения потери устойчивости всего нижнего пояса полуарок или полурам при
176 Глава 24. Обеспечение пространственной жесткости при эксплуатации и монтажепарном расположении арок в отдельных случаях в плоскости нижних поясов
каждой пары ставятся горизонтальные фермы, максимальный прогиб ко¬
торых при расчете в предельном состоянии принимается равным 0,01/х,
где 1г — длина нижнего пояса фермы полуарки (рис. 24.2, б). В таком случае
расчетная погонная нагрузка q на такую ферму в предположении параболи¬
ческой кривой изгиба (рис. 24.2, в) при величине усилия N в нижнем поясефермы полуарки определяется из условия Nf0 = i^, откуда q=£ л ли	0,087Vпри /о = 0,01/i q = —j— и нагрузка на каждый узел двух связанныхмежду собой ферм Qx = q а = Q,Qy^a; по этим данным могут быть подоб-раны элементы решетки горизонтальных связей и определены дополнитель-
ные усилия в поясах (рис. 24.2, б, в, д).Для расчета поперечных связей на каждый узел нижнего дояса прини¬
мается нагрузка (рис. 24.2, г)Q2 = qb,где q — погонная нагрузка на нижний пояс полуарки;Ъ — расстояние между поперечными связями.Связи жесткости, расположенные в плоскости крыши, аналогичным обра¬
зом рассчитываются в зависимости от величины усилия, действующего
в сжатом поясе несущей конструкции. При наличии сжимающих усилий
в нижнем поясе вертикальными связями передаются в плоскость крыши
горизонтальные усилия 2Q2 (от двух узлов). Они будут восприниматься уз¬
ловыми прогонами крыши и настилом или ветровыми фермами за счет проч¬
ного скрепления с верхним поясом.Наличие известных узловых нагрузок дает возможность определить
усилия в элементах горизонтальных и вертикальных конструкций связей
при наиболее невыгодных для них условиях.Устройство вертикальных связей необходимо также и в плоскости сред¬
них стоек шпренгельных систем конструкций с пониженным нижним поясом
по сравнению с опорными узлами и при совпадении оси верхнего пояса с ли¬
нией, соединяющей опорные центры, так как при этих условиях нижний
узел шпренгеля находится соответственно в неустойчивом или безразличном
равновесии.Поперечные связи не следует ставить на всем протяжении покрытия,
так как выход из строя одной фермы может тогда повлечь за собой обруше¬
ние всего покрытия. При устройстве в покрытии световых фонарей или
каких-либо надстроек особое внимание следует уделить обеспечению устой¬
чивости сжатых элементов несущей конструкции, находящейся в пределах
расположения надстроек, т. е. там, где отсутствует раскрепление поясов
элементами крыши.Гибкость каждого элемента составной конструкции связей определяется
по общим формулам и не должна быть больше 200.Стены каркасных зданий могут примыкать к наружным ветвям решетча¬
тых стоек или размещаться между ними по их осям.§ 76. РАБОТА ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В ПРОЦЕССЕ МОНТАЖАВ процессе монтажа любой деревянной конструкции в зависимости от
принятого способа монтажа усилия в ее элементах могут менять свои ве¬
личины и направление и значительно отличаться от расчетных. Поэтому
© целях предотвращения разрушения перегруженных элементов необ-
§ 76. Работа плоских деревянных конструкций в процессе монтажа177а)tРис. 24.3. Монтаж деревянных
конструкцийа _ схема строповки трехшарнирной
рамы; б — то же, гибких арок; в —
то же, гвоздевой балки; г — то же,
сквозной фермы; д — установка ферм
на опоры: / — выкружаленный брус;2	— сжимы; 3 — трос; 4 — коленчатые
болты
178 Глава 24. Обеспечение пространственной жесткости при эксплуатации и монтажеходимы временные мероприятия, обеспечивающие прочность и жесткость
конструкции.Для установления этих мероприятий необходимо рассмотреть основной
способ монтажа конструкций, собираемых на бойке с последующей кантов¬
кой, подъемом и установкой в требуемое положение. Подъем конструкцииРис. 24.4. Монтаж трехшарнирных арок сквозной системы
при установке непосредственно на фундаменты1 — поперечные связи; 2 — спаренные арки; 3 — лебедки; 4 — башня;
5 — площадка для монтажа конькового шарнирапроизводится в простейшем случае при помощи кранов на гусеничном ходу
грузоподъемностью от 5 до 7,5 т с высотой подъема от 8 до 10,6 м, а чаще
всего — кранами на автомобильном ходу с высотой подъема до 13 м. Кан¬
товка фермы, т. е. поворот ее вокруг оси, проходящей через опорные узлы,
и последующий подъем производятся при одной и той же строповке. При
этом следует учесть возникновение изгибающих моментов в сжатом поясе
от его собственного веса и веса приходящихся на него элементов решетки.
Этот момент при изгибе верхнего пояса из своей плоскости особенно опасен
для сжатых стыков, которые в необходимых случаях должны быть временна
усилены парными накладками. Для усиления самого верхнего пояса необ¬
§ 76. Работа плоских деревянных конструкций в процессе монтажа 179ходимы парные схватки — монтажные сжимы (рис. 24.3), которые должны
работать на сжатие с изгибом. Сжимы в целях уменьшения стрелы подъема
крана следует устанавливать несколько ниже узла. Болты сжимов и стыков
верхнего пояса должны быть проверены на растяжение. При этом крутящие
моменты ввиду их малого значе¬
ния могут не учитываться.Кантовка арочных и рамных
конструкций производится так¬
же при помощи монтажных длин¬
ных сжимов, установленных с
таким расчетом, чтобы они зах¬
ватывали в рамных конструк¬
циях, кроме ригеля, и стойки
(ноги). Подъем производится
краном или лебедкой с примене¬
нием падающей стрелы. Также
как и для ферм, пояса указанных
конструкций и стыки проверяют¬
ся на изгиб. Особое внимание
следует обратить на своевремен¬
ное крепление обратных оття¬
жек для предотвращения опро¬
кидывания в момент прибли¬
жения конструкции к верти¬
кальному положению. Для ферм
с деревянным нижним поясом
при проверке его на сжатие (при
подъеме одним крюком) расчет¬
ная гибкость нижнего пояса не
должна превышать 300. При
большей гибкости следует при¬
менять те же сжимы и для ниж¬
него пояса (в особенности для
ферм с лобовыми врубками).Все элементы ферм, которые бу¬
дут работать на усилия с обрат¬
ным знаком, должны быть про¬
верены расчетом до проведения монтажа и в необходимых случаях уси¬
лены при помощи хомутов и временных обратных раскосов.Способ подъема арочных сквозных конструкций зависит от наличия или
отсутствия стен. Если стен нет и арка устанавливается непосредственно на
фундаменте, то подъем ведется при помощи одной неподвижной монтажной
-башни, установленной в середине пролета (рис. 24.4). При наличии стен
процесс подъема сегментных ферм производится так, как показано на
рис. 24.5. Тот и другой способы подъема арок особенно эффективны при при¬
менении для покрытия парного сближенного их расположения по длине
здания. Особое внимание следует уделить немедленному креплению и при¬
ведению в устойчивое положение при помощи расчалок первой поднятой
конструкции при одиночном монтаже.При парном монтаже конструкций их раскрепление производится при
помощи установки прогонов крыши и временных поперечных связей.Рис. 24.5. Монтаж трехшарнирных арок при
установке на стеныа — подъем полуарок; б — установка полуарок на
стены и передвижную башню, являющуюся времен¬
ной опорой; в — монтаж замкового шарнира и стыка4
затяжки: 1 — передвижная башня; 2 — стена; 3 —
расчалки; 4 — копер; 5 — затяжка; 6 — подвеска;7 — коньковый узел; 8 — монтажный стык затяжки;9 — монтаж замкового шарнира; 10 — лебедка
Раздел девятый
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГ Л А В А 25ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДЕРЕВЯННЫХКОНСТРУКЦИЙ§ 77. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯСовокупность деревянных конструкций покрытия любого сооружения
образует пространственную систему. В общем случае определение усилий
и напряжений в такой системе представляет сложную многократно стати¬
чески неопределимую задачу; решение ее практически не всегда возможно.В целях упрощения расчета и конструирования этих систем они при
проектировании расчленяются на отдельные плоские конструкции, условно
работающие независимо одна от другой. Например, в покрытии на плоских
стропильных фермах, связанных между собой поперечными связями и кон¬
структивными элементами кровли, каждая ферма рассматривается- как
самостоятельная плоская система. При этом пренебрегают возможностью
перераспределения расчетной нагрузки между смежными фермами и уча¬
стием в основной работе ферм ограждающих конструкций крыши. В связи
с этим по существующей классификации такие системы условно относятся
к плоскостным конструкциям. Фактически же пространственная работа
таких покрытий, как правило, создает дополнительную надежность, не учи¬
тываемую расчетом.С этой точки зрения к пространственным системам следует отнести лишь
такие, в которых при расчете сооружения по главным пролетам и на воз*
действие основных нагрузок учитывается совместная работа большинства
элементов покрытия, включая в ряде случаев и элементы ограждения.При этом совместная пространственная работа элементов покрытия
должна быть обеспечена соответствующими конструктивными мероприя¬
тиями, главным из которых является устройство надежной связи элементов
между собой. Надежность этих связей должна быть проверена на усилия
взаимодействия элементов, определенные из расчета покрытия как простран¬
ственной системы.В плане пространственные покрытия могут быть прямоугольной, квад¬
ратной, трапециевидной, многоугольной и круглой формы.Геометрические формы поверхностей пространственных деревянных
покрытий также весьма разнообразны и могут быть подразделены на следую¬
щие основные виды:1)	поверхности переноса одинарной (цилиндрические поверхности) и
двоякой положительной и отрицательной гауссовой кривизны (поверхности
сводов-оболочек двоякой кривизны);2)	поверхности вращения с вертикальной и горизонтальной осью —
поверхности куполов и бочарных сводов;
§ 77. Общие положения1813)	коноидальные;4)	складчатые.За последнее десятилетие за рубежом получили распространение про¬
странственные деревянные конструкции с довольно сложной поверх¬
ностью — тонкостенные конструкции с поверхностью параболоида, элип-
соида, коноида, гиперболоида, гиперболического параболоида и др.По характеру опорных реакций пространственные системы деревянных
конструкций делятся на распорные и безраспорные.Можно также классифицировать их по способу опирания.К распорным пространственным конструкциям относятся цилиндриче¬
ские своды и купола, опирание которых происходит преимущественно по
контуру.К безраспорным относятся своды-оболочки и складки различного очер¬
тания, опирающиеся на торцовые стены и диафрагмы.К комбинированным пространственным конструкциям, образованным
пересечением цилиндрических сводов, относятся крестовые своды, опираю¬
щиеся преимущественно в углах на колонны или по периметру, и сомкнутые
своды, опирающиеся преимущественно по периметру. При опирании сомк¬
нутых сводов только в углах на колонны требуется по контуру их вводить
балки большого сечения, в связи с этим их применение нецелесообразно.Основными конструктивными типами пространственных деревянных покры¬
тий, нашедшими применение в практике строительства, являются (табл .25.1):1)	цилиндрические тонкостенные и ребристые своды-оболочки, а также
складки (рис. 25.1);2)	тонкостенные и ребристые купола-оболочки, а также сомкнутые своды
(рис. 25.2);
182Глава 25. Основные типы пространственных деревянных конструкций3)	кружально-сетчатые своды (рис. 25.3);4)	кружально-сетчатые сферические и сомкнутые купола (рис. 25.4).
Следует заметить, что в таких пространственных конструкциях, какскладки, тонкостенные и ребристые своды-оболочки и купола, элементы ог-купола и Рис.Рис. 25.2. Ребристые и тонкостенные
сомкнутые своды-оболочкиа — тонкостенный купол-оболочка; б — ребристый купол-
оболочка; в — тонкостенный сомкнутый свод-оболочка; г —
ребристый сомкнутый свод-оболочка25.3. Кружально-сетча¬
тые сводыа — с передачей распора на фунда¬
мент; б — с передачей распора на
затяжкираждения, включая настилы, одновременно являются и основными элемен¬
тами несущей конструкции. Это заставляет с особым вниманием отнестись
к вопросам предохранения от загнивания элементов ограждения, особенно
в утепленных покрытиях; необходимо надежно предотвратить опасностьа)а) ^6)Рис. 25.4. Кружально-сетчатые сфе¬
рические и сомкнутые куполаа — сетчатый купол; б — сомкнутый кру¬
жально-сетчатый свод; в — сферический ку¬
пол радиальной системы; г — купол из клее¬
ных арок, пересекающихся под углом 60°;
д — купол из колец с треугольной решет¬
кой между нимиконденсационного и других видов увлажнения несущих настилов. В по¬
стоянных сооружениях, помимо этого, совершенно обязательно антисепти-
рование древесины.Особым типом пространственных покрытий являются купола, образуемые
из пересекающихся в замковом шарнире трехшарнирных арок и рам, опи¬
рающихся непосредственно на фундаменты или стены. Участие прогонов и
Техническая характеристика пространственных покрытийТаблица 25.11 Для сводов с сопряжениями косяков на болтах kn = 3—5.ОоСо§ 77. Общие положенияТип свода, складки, куполаВеличина
пролета
или
диаметр
купола
в мСтрела
подъема
в долях
пролета LСтрела
выгиба
полуарки
ft в долях
пролетаТолщина свода
в долях пролетаОтношение
пролета к
ширине
свода-оболоч¬
ки или
складкиЦентраль¬
ный угол
2а в градКоэффи¬
циент
,собствен¬
ного веса*свКоэффициент,характери¬зующийзатратуметаллаЬи в %Тонкостенные своды-оболочки	20—401/5— 1/6L——2,5-3^12010—154—5Ребристые своды-оболочки	20—1001/6—1/81——4—5^906—155—8Ребристые складки	12—251/2—1/9L——1—3—15-203—5Тонкостенные сферические купол а-оболочки .10—351/2—1/6D—1/200—1/250D——10—153—6Ребристые сферические купола-оболочки . . .35—701/2—1,6D—1/50—1/70D——10—154—6Сомкнутые тонкостенные и ребристые ку-
пола-оболочки	20-401/2—1/6D—1/40—1/60D——10—154—6Кружально-сетчатые распорные своды при
круговом очертании		12—80> 1/7L—> 1/100L——13—151—21То же, при стрельчатом очертании	12—80> 1/3L^ 1/15L1/100L——13—151—21Кружально-сетчатые сомкнутые своды	15-501/2— 1/6D—1/150L——8—121—21Кружально-сетчатые сферические купола . . .15—401/2—1/6D—1/150L——8—121—21Сферические купола радиальной системы . . .25—1001/2—1/60—1/30—1/40D——3—54—6То же, клееной конструкции	25—1001/2—1/7D—1/30—1/40D——2—42—3Сферический купол, образованный пересекаю¬
щимися по трем направлениям клееными
арками под углом 60°	20—651/3—1/7D_1/30—1/40D		2—43—4Сферический купол, образованный из ребер,
колец и треугольной решетки	20—651/3—1/7D1 —1/30—1/40D	—2-43—4
184Глава 25. Основные типы пространственных деревянных конструкциейнастилов крыши в работе основных конструкций — арок обычно не учи¬
тывается. Такие конструкции, будучи по своей форме пространственными,
по принятым методам расчета расчленяются на отдельные плоские трех¬
шарнирные арки. В этих покрытиях прогоны и элементы крыши играют ту
же роль, что и в обычных покрытиях на плоских фермах; то же самое от¬
носится к распорным цилиндрическим сетчатым сводам, которые при рас¬
чете также расчленяются на плоские арки.В кружально-сетчатых куполах и сводах опасность загнивания основных
несущих элементов косяков значительно меньше, чем в тонкостенных и реб¬
ристых, так как кровельное покрытие в них располагается по верху открытых
снизу косяков. В случае местного загнивания кровельных настилов они
могут быть легко заменены без нарушения надежности конструкции, пос¬
кольку их участие в работе сооружения носит вспомогательный характер.Наиболее распространенным типом пространственных деревянных кон¬
струкций являются купола разных систем при круговом и эллиптическом
очертании плана. При наличии многоугольного в плане здания получаются
многогранные купольные покрытия, которые образуются пересечением ци¬
линдрических сводов. Такие купола носят название сомкнутых сводов.По способу конструктивного выполнения поверхности пространственные
деревянные конструкции делятся на сплошные и сквозные, к последним
относятся и сетчатые системы.В СССР находят применение цилиндрические, крестовые и сомкнутые
своды, купола кружально-сетчатой системы, а также купольные покрытия,
образованные пересекающимися в замке трехшарнирными арками.За рубежом получили также распространение цилиндрические и ребри¬
стые клееные своды-оболочки и особенно с поверхностью гиперболического
параболоида. Для соединения элементов используются различные средства.
Такие конструкции в отдельных случаях выполняются из крупных бло¬
ков, изготавливаемых в специальных мастерских с последующей транспор¬
тировкой на строительную площадку.Получили развитие купольные покрытия, образованные из трехшарнир¬
ных клееных арок, пересекающихся в замковом шарнире или с расположе¬
нием арок в плане в трех направлениях под углом 60°. Имеются примеры
куполов, состоящих из ряда колец с треугольной решеткой.Основными средствами соединения в современных пространственных
деревянных конструкциях являются водостойкий клей, шурупы и болты.
Применение гвоздей допускается лишь с целью запрессовки при применении
клея и для зданий с небольшим сроком эксплуатации.Большое преимущество по сравнению с другими конструкциями имеют
кружально-сетчатые своды и купола, так как стандартность их элементов
(косяков), возможность предварительного изготовления на заводе и про¬
стота монтажа позволяют значительно сокращать сроки строительства всего
покрытия.При строительстве пространственных сооружений любого назначения
в первую очередь рекомендуются сборные конструкции из транспортабель¬
ных клееных блоков, изготовляемых на заводе и собираемых на месте строи¬
тельства.Большинство пространственных систем деревянных покрытий позволяют
эффективно использовать внутреннее пространство.Эксплуатация готовых деревянных сооружений должна осуществляться
при систематическом технадзоре за состоянием всех несущих и ограждающих
конструкций.Из рассмотренных видов пространственных покрытий с эстетической
точки зрения имеют преимущества цилиндрические своды-оболочки, купола
и кружально-сетчатые конструкции различных видов.
§ 78. Системы сводов185Г Л А В А 26кружально-сетчатые СВОДЫ§ 78. СИСТЕМЫ СВОДОВКружально-сетчатый цилиндрический свод представляет собой кон¬
струкцию, составленную из установленных на ребро косяков, расположен¬
ных по направлению двух взаимно пересекающихся ломаных винтовых
линий (рис, 26.1). В зависимости от конструкции узловых сопряжений,Рис. 26.1. Общий вид сетчатых сводов
а — система Цольбау; б — система Песельника
186.Г лава 26. Кружально-сетчатые сводыОсь берхней грани
скбозного косякаРис. 26.2. Кружально-сетчатый свод системы Песельника1ьной сеткой;
л; д — узел i
тонная арка; 3 — затяжка; 4а — с прямоугольной сеткой; б — с косоугольной (ромбической) сеткой; в — основной (средний) узел;
г — опорный узел; д — узел примыкания к фронтонной арке: 1 — опорный брус (мауэрлат); 2 — фрон-основные косяки; 5 — торцовый скос; 6 — верхняя грань; 7 — гнездо;
8 — нижняя грань; 9 — шип5) Типы покрытииРис. 26.3. Кружально-сетчатый свод системы Цольбауа — общий вид — развертка; б — типы покрытий; в — основной узел; г — узел примыкания к фрон¬
тонной арке; д — опорный узел: 1 — опорный брус-мауэрлат; 2 — фронтонная арка; 3 — затяжка;
4 — основной косяк — левый; 5 — основной косяк — правый; 5, 7, 8, 9 — производные от основныхкосяков
§ 78. Системы сводов187эти своды делятся на безметалльные системы С. И. Песельника (рис. 26.2)
и металльные системы Цольбау (рис. 26.3). В первых узловые соединения
выполняются на врубках, а во вторых — на болтах. Для уменьшения гиб¬
кости таких сводов требуется высоту косяков принимать не менее 1/100 про¬
лета свода. Это требование и ограниченный ассортимент досок не позволяютТГ	1-1ФанераI г 		ф	I	ф	—П1	==Ш====5г===== I—ijr ■ - ' -ш	- ч»Рис. 26.4. Косяк составного сечения клеефанерной конструкциивыполнять сетчатые своды большого пролета из косяков сплошного сечения.
Применение, например, досок шириной 22 см позволяет получить кружально¬
сетчатый свод пролетом не свыше 22 м. Для увеличения пролета таких
сводов применяются косяки составного сечения и большей длины. Это до¬
стигается при помощи склеивания досок по высоте или применения косяков
клеефанерной конструкции (рис.26.4). При этом могут быть по¬
лучены своды пролетом до 80 м,
а в отдельных случаях и больше.Благодаря стандартности и не¬
большим размерам косяков и
транспортабельности их имеется
возможность быстрой сборки и
разборки всей конструкции; та¬
кие своды полностью удовлет¬
воряют современным требова¬
ниям, предъявляемым к инду¬
стриальным конструкциям.В кружально-сетчатом своде
любой системы имеются три ти¬
па узлов: основные, опорные у
настенных брусьев-мауэрлатов и торцовые у фронтонов свода. Основные
узлы конструируются из трех одинаковых косяков — одного сквозного и
двух набегающих, примыкающих к нему в середине его длины. Верхняя
грань косяков делается кругового, двускатного и трехскатного очертания
(рис. 26.5). Световые фонари допускаются в таких сводах лишь без вырезки
косяков. Вырезка отверстий в сводах допускается лишь при обрамлении
их брусчатой рамой.э-14-	—б) 	МИ*	лп	Рис. 26.5. Формы и размеры косякова — кругового очертания; б — трехскатные; в — дву¬
скатные
188Глава 26. Кружально-сетчатые своды§ 79. БЕЗМЕТАЛЛЬНЫЙ КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫЙ СВОД СИСТЕМЫС. И. ПЕСЕЛЬНИКАСетка этого свода в его развертке выполняется как прямоугольная, так
и ромбическая с углом около 45°. Каждый косяк в середине имеет сквозное
гнездо, а на концах — шипы. Центр сквозного гнезда косяка располагается
по середине его высоты и длины. Высота гнезда шипа принимается равной
чётверти высоты косяка. Для плотного сопряжения ширина гнезда прини¬
мается на 2 мм меньше двойной ширины шипа, ребра которого делаются с
фасками. Набегающие косяки в узле следует располагать таким образом,
чтобы шип вышележащего косяка ложился бы на шип нижележащего. От¬
ношение длины косяка к его высоте в середине должно быть ^ 10, а тол-пкщина косяка Ьк ^ 2,5 см] высота торца косяка /гх 3s у Лк и не менее 10 см,а ^<4,5. Указанные соотношения в размерах косяков проверены практи-кой и являются обязательными при их изготовлении. При больших проле¬
тах следует выбирать косоугольную (ромбическую) сетку, так как увеличи¬
вается длина косяков и уменьшается опасность их разрушения от растяже¬
ния поперек волокон, но конструкция косяков получается несколько слож¬
нее, чем при прямоугольной сетке. Шаг затяжек из круглой стали по длине
свода рекомендуется назначать кратным шагу косяков в пределах от 1,5 до
3 л*. В торцах свода устанавливаются арки кружальной системы из двух или
более слоев косяков.При прямоугольной сетке, как правило, принимается один стандартный
косяк, а при ромбической — два (левый и правый) с прирезкой их концов
к опорному брусу и к торцовой арке, что проще, чем изготовление соответ¬
ственно шести или семи типов косяков.При назначении размеров сетки свода следует учитывать рекомендован¬
ные выше соотношения размеров косяков и стремиться к минимальному
количеству отходов из досок. Для сводов пролетом до 20 м величина шага
косяков по фасаду с принимается в пределах от 0,7 до 1,5 м.В целях постоянства размеров всех косяков расстояние между торцами
делится на равные части с (расстояние между опорными узлами), а длина
дуги свода — на равные отрезки As. Угол между косяками рекомендуется
в пределах от 35 до 90°.§ 80. КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫЙ СВОД СИСТЕМЫ ЦОЛЬБАУСредние основные узлы свода системы Цольбау выполняются с эксцен¬
тричным примыканием к сквозному косяку двух набегающих косяков, с
установкой одного или двух стяжных болтов. Величина смещения торцов
двух набегающих косяков должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы
стяжной болт не попал в скошенные части их концов.При угле между косяком и образующей свода не менее 67° величина сме¬
щения принимается равной s = 2ЬК + 30 мм. Центр отверстия в сквозном
косяке должен быть на середине его длины. При высоте косяка более 22 см
и в торце более 18 см следует ставить в узле по два болта. Угол между кося¬
ками назначается в пределах от 30 до 50°, а между нижними ребрами и об¬
разующей свода — от 65 до 75°. Для всего свода имеются 6 типов косяков,
из которых два — основные (левые и правые), а остальные — производные
от них.К основным размерам косяков предъявляются те же требования, что и
при применении безметалльных кружально-сетчатых сводов.
§ 82. Расчет кружально-сетчатых сводов189§ 81. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРОИТЕЛЬСТВА
КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫХ СВОДОВЗаготовка косяков для^кружально-сетчатых сводов должна выполняться
только на заводах с точностью до 1 мм, а все второстепенные элементы кон¬
струкций могут готовиться на стройке. Сборка сводов начинается с укладки
опорных брусьев — мауэр¬
латов на стены или непо¬
средственно на фундамен¬
ты с необходимым закреп¬
лением на них.Для сборки самого
свода устраиваются вспо¬
могательные подмости. При
больших пролетах и высоте
пользуются вспомогатель¬
ными подвижными лесами
(рис. 26.6). В связи с уп¬
рощенной геометрической
формой концов косяков в
безметалльных кружально¬
сетчатых сводах при их
сборке возникает необхо¬
димость небольшого закру¬
чивания косяков. В целях обеспечения этого закручивания силами рабо¬
чего толщина косяков должна быть в пределах от 2,5 до 4 см. Закручива¬
ние косяков приводит к обмятию древесины в гнездах и шипах, что нес¬
колько снижает общую жесткость
свода.§ 82. РАСЧЕТ КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТЫХ
СВОДОВКружально-сетчатый свод пред¬
ставляет собою стержневую простран¬
ственную систему с многими лишни¬
ми неизвестными. Для расчета таких
сводов принят приближенный метод,
точность которого вполне достаточна
и оправдана многочисленными испы¬
таниями, а также эксплуатационной
практикой.По приближенному методу расчет
ведется, как для двух- или трехшарнир¬
ной арки (кругового или стрельчатого
очертания), для полосы, выделенной
из свода шириной, равной расстоянию С между узлами свода (рис. 26.7).
Определение изгибающего момента М0 и нормальной силы N0 для такой
полосы-арки производится в предположении воздействий на нее расчетной
постоянной и временных нагрузок. Наличие жестких торцовых стен-фрон-
тонов или диафрагм увеличивает жесткость свода (уменьшает его прогиб)
и, кроме Tofo, уменьшает в своде изгибающие моменты. Это влияние про¬
странственной жесткости заметно сказывается лишь при отношении
длины свода между фронтонами или диафрагмами В к длине дуги S свода^-<^2,5. Учет указанного влияния при значениях этого отношения от 1Рис.Расчетная полоса26.7. Расчетная схема для сетчатых
сводов
190Г лава 26. Кружально-сетчатые сводыдо 2,5 следует производить путем деления расчетного изгибающего» момента
для арки на коэффициент £ф; ниже приводятся значения &ф, учитываю-
щие разгружающее влияние фронтонов:§	<1 1,5 2 3=2,5*ф	 2,0 1,4 1,1 1,0Расчетный изгибающий момент М0 воспринимается только одним сквоз¬
ным косяком, так как два набегающих косяка только примыкают к его
середине, нормальные же силы передаются одинаково по двум направле¬
ниям косяков.Ввиду несовпадения плоскости действия расчетного момента для арки Ма
и нормальной силы N0 с осью косяка, наклоненного к образующей свода
под углом а, расчетный изгибающий момент для сквозного косякаМк = ~тМ°	(26.1)к \k9 sina	4 7и нормальная сила для косяка"< = 2§J-	<2К2>Расчет ведется с учетом совместного действия сжатия и изгиба. Гибкость
свода с учетом пространственной работы его определяется по общей формуле
с введением эмпирического коэффициента 0,7. Расчетная длина с учетом
косого направления косяков увеличивается делением на sina.ТогдаX =	0,7/°	^ ,3,5/° ..	(26.3)if /бо AKsmosinrДля безметалльных сводов системы С. И. Песельника гибкость на основа¬
нии ряда испытаний таких сводов рекомендуется принимать*	=	(26.4)где /0 — расчетная длина дуги свода, которая принимается при симметрич¬
ной нагрузке для двухшарнирной арки 10 — 0,6S и для трехшар¬
нирной арки l0 = 0,7S; при односторонней нагрузке в обоих слу¬
чаях принимается 10 = 0,55;5	— длина дуги свода.Проверка напряжений в косяке производится по формуле:(26-5>г НТ WUT *\Иили подставив значения Мк и WK из формул (26.1) и (26.2), получимN0	I 	Мр	 Rc - п2Fm sin a “г lkfWm sina '	Ac’где Fm и WHT — соответственно площадь, и момент сопротивления нетто
поперечного сечения косяка в середине его длины.При малых значениях второго слагаемого, т. е. когда напряжение изгиба
не превосходит 10% от напряжения сжатия косяка, ими следует пренебречь
и ввести в знаменатель первого слагаемого коэффициент продольного из¬
гиба ф, определяемый по расчетной гибкости X.Внецентренное примыкание к сквозному косяку двух набегающих ко¬
сяков создает в нем изгибающий момент в другой плоскости, который пред¬
полагается погашенным настилом и при расчете обычно не учитывается.
§ 83. Общие понятия о крестовом и сомкнутом своде кружально-сетчатой системы 191При расчете кружально-сетчатых сводов с узловыми соединениями на
шипах необходимо учитывать влияние поперечных сил на работу косяков.
В ^безметалльных сводах сквозной косяк находится под воздействием двух
поперечных сил Q от примыкающих к нему набегающих косяков и, следо¬
вательно, может рассматриваться как однопролетная балка с пролетом /к—b
под действием сосредоточенной в середине пролета нагрузки 2Q. Для такойбалки изгибающий момент
MK = 2Q{\-b)- Q =(рис.2 Мк
V*-b)или2 Ма26.8)(26.6)S) н» 	Lk—	»|Ь ± т«Q" QРис. 26.8. К расчету косяка сет¬
чатого сводаа — эпюра изгибающих моментов в от¬
дельном косяке; б — характер разру¬
шения косяка‘ sin а (/к — Ь) ’где b — толщина косяка.Таким образом получаем расчетную по¬
перечную силу, равную опорной реакции
косяка.Поверка прочности коротких косяков
под нагрузкой показала, что в безметалль-
ных сводах возможен разрыв косяков поперек волокон, поэтому и реко¬
мендуются указанные выше размеры косяка/К^10ЛК и 6^2,5 см.Число гвоздей, крепящих доски настилов крыши к торцовой арке,
определяется по распирающему фронтоны свода продольному усилию2Af0 cos а= 2NKcos а =2 sin а= N0 ctga.(26.7)Величина распора Np здесь определена как равнодействующая двух нор¬
мальных сил NK в косяках, примыкающих к фронтонной арке.Конструкции жестких фронтонов, а также примыкание к ним свода дол¬
жны быть рассчитаны на симметричную и одностороннюю нагрузку, равную
на единицу длины горизонтальной проекции фронтонной арки(26.8)где В — расстояние между фронтонами не более 2,5S;q — симметричная или односторонняя нагрузка на единицу площади
проекции свода.Опорные брусья и затяжки свода рассчитываются на общих основаниях
с учетом фактического опирания брусьев на стойки или стену и принятого
расстояния между затяжками (при опирании на стойки на косой изгиб и
при опирании на стены только на изгиб в горизонтальной плоскости от дей¬
ствия распора).§ 83. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КРЕСТОВОМ И СОМКНУТОМ СВОДЕ
КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТОЙ СИСТЕМЫПересечение двух цилиндрических сводов равных пролетов и с одинако¬
вой стрелой подъема образует крестовый или сомкнутый свод; при сохра¬
нении в месте пересечения двух сводов одних распалубок получается кре¬
стовый свод (рис. 26.9), а при сохранении одних лотков — сомкнутый.Крестовые и сомкнутые своды могут использоваться в покрытиях квад¬
ратных и многоугольных планов. Сомкнутый свод при большом числе сто¬
рон многоугольника приближается к сферическому куполу.
192Глава 26. Кружально-сетчатые сводыПрименение для таких сводов кружально-сетчатой системы дает эффект¬
ный интерьер. Своды такой конструкции у нас и за рубежом нашли широкое
применение (рис. 26.10 и 26.11).Малый вес кружально-сетчатых систем позволяет полностью монтировать
их на земле, а затем поднимать и устанавливать на опоры. На линиях пере-
—	сечения сводов располагаются ребра, назы¬ваемые гуртами. Конструкция их принимает¬
ся по типу кружальных арок из нескольких
слоев досок. Расчет крестовых сводов произ¬
водится приближенно, как и для цилиндри¬
ческих сводов кружально-сетчатой системы.В распалубке крестового свода в нап¬
равлении, параллельном линии колонн, вы-I		деляются арки шириной, равной расстояниюмежду узлами сетки, и с пролетами, равными
расстоянию между гуртами. По расчету аркиРис. 26.10. Безметалльный кружально-сетчатый
крестовый свод. Архитектор С. И. ПесельникРис. 26.9. Схемы образования и
расчета сводова — крестового; б — сомкнутого: 1 —
гурт; 2 — расчетная арочка; 3 —
лотокРис. 26.11. Покрытие цилиндрическим сводом
пролетом L = 58,0 м с торцом, выполненным по
принципу сомкнутого своданаибольшего пролета устанавливаются размеры всех типов косяков, ко¬
торые принимаются и для всех арок с меньшими пролетами.Определенные из расчета арочек горизонтальные и вертикальные опор¬
ные реакции (с обратным знаком) принимаются за расчётную нагрузку для
гуртов свода; реакции опор для арочек меньшего пролета принимаются
пропорционально меньшими против арки с максимальным пролетом. Гурты
рассчитываются как трехшарнирные арки.
§ 84. Общие сведения193Расчет сомкнутых сводов (рис. 26.9, б) производится выделением арок,
направленных перпендикулярно к линии опор, шириной, равной расстоя¬
нию между опорными узлами сетки у стен покрытия, и пролетом, равным
расстоянию от линии опор до гурта по оси выделенной арки. На основании
расчета средней арки определяются размеры косяков, которые принимаются
и для отдельных арок меньшего пролета. Расчет гурта в данном случае
ведется так же, как и для крестового свода. Применение сомкнутого свода
требует для погашения распора на стены устройства у стен контрфорсов или
специальной пристройки к ним. Установка для той же цели затяжек не ре¬
комендуется по эстетическим соображениям. Приведенный принцип при¬
ближенного расчета указанных двух типов сводов практически оправдан и
может быть рекомендован. Следует отметить, что косяки в крестовом и сом¬
кнутом своде, как и в цилиндрическом, стандартны. При большом числе
граней (латков) сомкнутый свод следует рассчитывать по безмоментной
теории, как купол.Г л А в А 27ДЕРЕВЯННЫЕ СВОДЫ-ОБОЛОЧКИ И СКЛАДКИ§ 84. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯДеревянный свод-оболочка представляет собой безраспорное цилиндри¬
ческое покрытие, прямоугольное в плане, опирающееся только на торцовые
стены (рис. 27.1, а). Такие оболочки при многорядовом решении создают
покрытия большой площади с весьма редкой сеткой колонн. Однако тогда
эта конструкция приобретает большие недостатки. Глубокий перепад между
смежными оболочками и неизбежность снежных завалов в них приводят
к большой местной перегрузке конструкций. В этих же местах практически
неизбежно значительное увлажнение ответственных участков несущей кон¬
струкции — бортовых растянутых элементов. Как показала практика, это
приводило к возникновению опасных очагов загнивания древесины с по-'
следующим разрушением всего покрытия.Свод-оболочка, опирающаяся на торцовые стены, работает как однопро¬
летная балка корытного сечения с растянутыми внизу и сжатыми вверху
бортовыми элементами. Распора в этих покрытиях не возникает и устройства
затяжек не требуется. Делать проемы в этих сводах не рекомендуется
из-за трудности обеспечения устойчивости сжатых элементов по кромкам
проемов.В состав конструкций таких покрытий, для обеспечения прочности вхо¬
дят ребра жесткости. Расстояние между ними вдоль свода принимается
в пределах от 2 до 6 м. По ребрам жесткости укладывается один слой про¬
дольного настила и два слоя косых настилов.Для воспринятая растягивающих усилий в нижних бортовых элементах
и сжимающих в верхних на узких участках укладываются продольные на¬
стилы из нескольких слоев досок.В тонкостенных оболочках (без специальных ребер жесткости) продоль¬
ные края следует закреплять от горизонтальных смещений специальными
фермами.Своды-оболочки такой конструкции впервые были применены в СССР и
нашли широкое применение за рубежом.
194Глава 27. Деревянные своды-оболочки и складкиа)Рис. 27.1. Схемы конструкции ребристых сводов-оболочек и складока — ребристая оболочка; б — складка: / — доски растянутого борта; 2,3 — ко¬
сые настилы; 4 — продольный настил; 5 — основные ребра жесткости; 6 — про¬
межуточные ребра жесткости; 7 — торцовый замыкающий пояс; 8 — продольный
настил сжатого борта; 9 — грань; 10 — ребро жесткости
§ 84. Общие сведения195Соединение дощатых настилов в них осуществлялось на гвоздях и бол*
тах. Большое число таких соединений создавало значительные трудности при
строительстве оболочек, а ползучесть гвоздевых соединений при длительном
действии нагрузок приводила к большой деформативности конструкции.
Поэтому в настоящее время эти конструкции применяются весьма редко.Идея ребристых сводов-оболочек в нашей стране была использована и
для строительства ребристых складок (рис. 27.1, б). Конструкция складок
образуется из двух плоских наклонных граней и поперечных диафрагм —
ребер жесткости, расположенных через 1,5—3 м. В продольном направлении
опорами такой конструкции являются торцовые стены. Наклонные грани
выполняются по типу дощатой гвоздевой балки с перекрестной стенкой.
Ребра жесткости чаще выполняются сквозными.В этих покрытиях для уменьшения кручения их относительно продоль¬
ной оси при односторонней нагрузке желательно по одной из продольных
сторон под концом каждого ребра жесткости установить стойки, шарнирно
соединенные с ребрами и фундаментом.Все сказанное о ребристых сводах-оболочках относится и к ребристым
складкам.Такие конструкции могут найти применение в покрытиях спортивных
сооружений, ангаров, складов и ряда сооружений сельскохозяйственного
назначения.Примером оригинальной формы тонкостенной оболочки двоякой кривизны
пролетом 46,5 м служит деревянное покрытие зала собраний строительного
колледжа в Бирме, конструкция которой состоит из пяти слоев склеенных
настилов с общей толщиной 9 см (рис. 27.2); оболочка поддерживается двумя
однопролетными рамами из стали пролетом 18,0 м. Ширина покрытия по
торцам 18,7 м.Вся подготовка к строительству такого сложного сооружения проводи¬
лась в Англии: опытное проектирование, постройка модели сооружения в
1/10 натуральной величины и испытание ее на все виды атмосферных и меха¬Рис. 27.2. Покрытие тонкостенным сводом-оболочкой актового
зала строительного колледжа в Бирмеа — общий вид; б — разрез по оболочке; в — план
196	Глава 28. Деревянные куполанических воздействия с учетом местных условий (высокой температуры и
большой влажности).Оригинально оформлен вход в зал, а форма покрытия напоминает че¬
репаху, так как продольные стены имеют в плане криволинейное очертание
с наибольшим расстоянием между ними 28,3 м.Рис. 27.3. Общий вид покрытия помещения, квадратного в плане, размерами 34,6Х
Х34,6 ж, оболочкой с поверхностью гиперболического параболоидаЗа рубежом получили распространение деревянные покрытия в виде
сводов-оболочек с поверхностью гиперболического параболоида, квадратные
или прямоугольные в плане. Конструкция оболочек многослойная, обычно
из досок толщиной 15 мм, скрепленных между собой клеем с запрессовкой
гвоздями. Примером такого покрытия является оболочка размерами в
плане 34,6x34,6 м9 построенная в 1957 г. для фабрики ковров (рис. 27.3).
Оболочка опирается на железобетонные колонны и собрана из четырех
блоков размером 17,3x17,3 м, изготовленных на заводе.Г л А В А 28ДЕРЕВЯННЫЕ КУПОЛА§ 85. КУПОЛА РАДИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫКупольные покрытия радиального типа состоят из пересекающихся
в вершине трехшарнирных арок сплошной или сквозной системы. Опорой
таких арок служит растянутое стальное или железобетонное кольцо, уло¬
женное на стены или колонны. При отсутствии стен арки могут опираться
непосредственно на фундаменты, воспринимающие их распор. В обоих слу¬
чаях верхние концы арок опираются на сжатое кольцо, над которым обычно
располагается вентиляционная надстройка. Прогоны и настилы крыши,
уложенные по аркам, не учитываются в общей работе купола, как про¬
странственной системы, то есть они передают лишь нагрузку на арки и
придают общую жесткость сооружению. Для большей жесткости рекомен¬
дуется укладку настилов производить под углом 45° к прогонам. Расстояние
§ 85. Купола радиальной системы197между арками по опорному кольцу зависит от конструкции арок и не дол¬
жно превышать 6 м. При большем расстоянии необходимо применение про¬
гонов составного сечения или решетчатой системы. Следует также преду¬
смотреть установку поперечных связей для обеспечения устойчивости ниж-1 SSSfifi
1
1
1
1nl111Vh?.Рис. 28.1. Купольное покрытие радиальной системы Д = 31,2 ма — схема трехшарнирной арки; б — конструкция арки с надстройкой вентиляционного фонаря;
в — общий вид купола в плане; г — замковый шарнир в плане; д — вентиляционный фонарь в планених поясов полуарок из их плоскости. Пример решения купола такой кон¬
струкции показан на рис. 28.1, в котором полуарки представляют собой
сегментные гвоздевые фермы г. Опорное растянутое кольцо выполнено из
железобетона, а верхнее (сжатое, к которому примыкают полуарки) кружаль¬
ной системы — из досок. При больших пролетах примыкание опорных ча¬
стей полуарок выполняется в металле, как показано на рис. 28.2; такая
конструкция применена в купольном покрытии цирка пролетом 50 м в
г. Иванове.1 Купол, построенный в 1933 г. в Ленинграде, успешно эксплуатируется по настоя¬
щее время.
198Глава 28. Деревянные куполаРис. 28.2. Купольное покры¬
тие, построенное в г. Иванове,
Д = 50 ма — поперечный разрез; 6 — конст¬
рукция полуарки; в — верхнее коль¬
цо; г — опорный шарнирРис. 28.3. Купольное покрытие Д = 92,2 м
(США)
§ 85. Купола радиальной системы199Примером более современного решения купольных конструкций ра¬
диальной системы служит покрытие центрального зала крытого стадиона
Института физического воспитания и спорта, выстроенного в 1957 г. в США
(Бозмен, штат Монтана) диаметром 92,2 м со стрелой подъема 18,7 м (рис. 28.3Рис. 28.4. Детали купола Д = 92,2 м (США)и 28.4). Опорами купола служат 36 железобетонных колонн высотой 12 м,
несущих железобетонное опорное кольцо. Конструкция покрытия основана
на 36 клееных ребрах сечением 17,8x41,2 сл*, опирающихся внизу на опорное
кольцо, а вверху — на стальное кольцо диаметром 5,6 м, находящееся на
высоте 27 м. По ребрам купола уложено 19 клееных колец сечением от 17,8 X
Х41,2 до 17,8x29,2 см. Каждые два пролета между кольцами на участке
200Глава 28. Деревянные куполамежду соседними ребрами стянуты крестовыми связями из полосовой стали.
Изготовление всех элементов конструкции купола произведено на заводе
с последующей доставкой их и сборкой в крупные блоки из полуарок, колец
и крестовых связей весом до 4 т. Монтаж купола проведен башенными кра¬
нами со стрелами 15; 29,4 и 31,5 м. Для установки ребер с упором их
вверху в сжатое кольцо была использована деревянная башня, установлен¬
ная в центре покрытия.§ 86. КУПОЛА КРУЖАЛЬНО-СЕТЧАТОЙ КОНСТРУКЦИИДеревянные купольные конструкции кружально-сетчатой системы при¬
меняются больше всего многогранной (в виде сомкнутых сводов) и в отдель¬
ных случаях сферической формы. В первых — стандартность косяков сохра¬
няется по всей поверхности купола, а при сферической форме с повышениемразмеры косяков уменьшаются. Для тех и
других куполов сетка косяков может быть
ромбической, а при безметалльном решении
многогранных куполов и прямоугольной.Сферические купола выполняются в двух
вариантах: при переменном угле встречи
косяков в каждом ярусе с постоянной их
длиной и при постоянном угле встречи ко¬
сяков разной длины (рис. 28.5). Оба эти
варианта ввиду сложности изготовления ко¬
сяков применяются редко. Более широкое
применение имеют кружально-сетчатые купо¬
ла многогранной формы в виде сомкнутых
сводов. В этих куполах косяки сохраняют
стандартность размеров. Величина угла а
между косяками в таких куполах принимает¬
ся, как и для кружально-сетчатых сводов:
для безметалльных — в пределах от 35 до 90°
и для системы Цольбау — от 30 до 50°.Для упрощения строительства попереч¬
ное сечение специальных ребер в местах
пересечения поверхностей друг с другом —
гуртов принимается постоянным, как в
клееных кружальных арках из пакета досок
на клее;1 примыкание к ним косяков выпол¬
няется «по месту» при сборке купола.Расчет куполов кружально-сетчатой си¬
стемы многогранной формы при большом
числе граней производится приближенно,
по безмоментной теории, принятой для сфери¬
ческих куполов-оболочек.При небольшом числе граней (не более
6) и их длине в основании более 4—5 м такие купола могут быть рассчи¬
таны по более простому приближенному методу, изложенному в § 83.Сборка и монтаж таких куполов производятся в следующем порядке.
Сначала устанавливается многогранное железобетонное или стальное опор¬
ное кольцо, закрепленное в стене или в отдельных фундаментах. Далее по
нему укладываются брусья с подготовленными в них гнездами для опирания
опорных косяков. В центре устанавливается деревянная башня, на которую
укладывается верхнее многогранное кольцо. При помощи крана или мачт,
устанавливаются все заготовленные ранее гурты. При этом рекомендуетсяРис. 28.5. Варианты сеток кру¬
жально-сетчатых сферических
куполова — с постоянной длиной косяков;
б — с переменной длиной косяков;
в — монтаж купола
§ 86. Купола кружально-сетчатой конструкции201Рис. 28.6. Геодезический сферический купола — схема образования в плане; б — конструкция основных узлов; в — общий
вид купола Д = 66,0 мРис. 28.7. Купол, образованный из колец, соединенных раскосной'решеткой
а — схема образования в плане; б — общий вид купола
202Глава 28. Деревянные куполаустановку их вести попарно, как трехшарнирных арок, обеспечивая их
устойчивость при помощи временных связей. Сборка и установка косяков
производится одновременно для каждой противоположной пары секторов,
начиная с опорного кольца, для чего применяются подвешенные к гуртам
легкие подмости. Затем в том же порядке производится сборка и установка
косяков в двух смежных секторах.Следует отметить, что, кроме рассмотренных куполов сквозной кон¬
струкции, имеются другие типы, которые получили некоторое применение
в зарубежном строительстве для покрытий резервуаров, театральных пло¬
щадок и промышленных цехов. К их числу относится геодезический сфе¬
рический купол, который состоит из пересекающихся в трех направлениях
под углом 60° круговых арок (рис. 28.6). В основных узлах этого купола
сходятся 6 элементов, соединение которых осуществляется с помощью сталь¬
ных накладок и фасонок на болтах. Примером такого решения является
построенный уже купол диаметром 66,0 м.Другим типом куполов являются купола, выполняемые из колец, соеди¬
няемых между собою криволинейными элементами, образующими в плане
треугольники (рис. 28,7). Примером такого сооружения может служить
также уже построенный купол диаметром 23,0 м.§ 87. ТОНКОСТЕННЫЕ И РЕБРИСТЫЕ СФЕРИЧЕСКИЕ КУПОЛА
И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТАТонкостенный сферический купол состоит из меридианных арок прямо¬
угольного профиля, составленных из досок, склеенных или сбитых гвоздями
(рис. 28.8). Расстояние между арками по опорному кольцу принимается в5Рис. 28.8. Тонкостенный купол-оболочкаа — схема купола; б — конструкция скорлупы купола; в — попереч¬
ное сечение арочек; г — деталь примыкания купола к нижнему кольцу;
д — то же, к верхнему кольцу: I — арочки; 2, 3, 4 — кольцевой и косые
настилы; 5 — верхнее кольцопределах от 0,8 до 1,5 м\ высота арки в направлении радиуса сферы прини¬
мается в пределах от 1/200 до 1/250. Д. Верхние концы арок упираются в
сжатое кольцо кружальной системы, диаметр которого определяется из
§ 87. Тонкостенные и ребристые сферические купола и методы их расчета 203условия их размещения; средняя доска арок должна заходить в средний слой
этого кольца. Поверх указанных арок располагаются кольцевые настилы,
воспринимающие сжимающие и растягивающие усилия. В нижней, растяну¬
той зоне настилы делаются двойными с таким расчетом, чтобы доски одного
настила перекрывали стыки досок другого на половине своей длины. Тол¬
щина досок каждого настила принимается от
1,9 до 2,5 см. В верхней сжатой зоне насти¬
лы делаются одиночными толщиной, рав¬
ной толщине двойного растянутого насти¬
ла. Все настилы сшиваются гвоздями. По
верху кольцевых настилов для воспринятая
сдвигающих усилий, возникающих при не¬
симметричной нагрузке купола, располага¬
ется однослойный косой настил из досок
толщиной 1,9—2,5 см под углом 45°. В каж¬
дом пролете между меридианными арками
косой настил меняет направление.Растянутое опорное кольцо, в которое
заанкериваются меридианные арочки, вы¬
полняется из железобетона или стали и
прочно скрепляется со стеной или фунда¬
ментами. При больших пролетах и значи¬
тельных сосредоточенных нагрузках при¬
меняются ребристые купола-оболочки. Вы¬
сота таких ребер по середине принимается
на менее 1/50—1/70 их пролета; расстоя¬
ние между ними по периметру основания
составляет 3—6 м (рис. 28.9).Для обеспечения устойчивости ребер из своей плоскости устанавливаются
поперечные связи, которые также служат для распределения сосредоточен¬
ных нагрузок и воспринимают изгибающие моменты при несимметричныхнагрузках; они используются и при мон¬
таже элементов купола в процессе строи¬
тельства.Расчет деревянных куполов-оболочек с
достаточной точностью ведется по безмо-
ментной теории; ребра воспринимают ме¬
ридиональные усилия Тх, кольцевые нас¬
тилы — кольцевые усилия Т2 и косые нас¬
тилы — касательные (сдвигающие) усилияS	(рис. 28.10). Касательные усилия от соб¬
ственного веса ввиду симметричности на¬
грузки не возникают.Усилие в.ребрах (меридианных арках)
по любому горизонтальному кольцевому
сечению купола, определяемому централь¬
ным углом ф, отсчитываемым от вертикали
до радиуса, проходящего через рассматри¬
ваемую точку поверхности купола, равно Тг =	гДе Q?— вес всейвышележащей части купола, а пг—число ребер купола.Усилие в кольцевом настиле на единицу его ширины определяется по
формулеРис. 28.10. Схема безмоментного
напряженного состояния элемента
купола-оболочкиРис. 28.9. Ребристый купол-обо¬
лочкаа — схема купола; б — деталь примы¬
кания к опорному кольцу; в — деталь
примыкания ребер жесткости к верхне¬
му кольцу: 1 — ребра жесткости боль¬
шой высоты; 2 — верхнее кольцо; 3 —
промежуточные ребра жесткости малой
высоты
204Глава 28. Деревянные куполагде z = гг + z2 и гг = q±cos ф — проекция на нормаль нагрузки, равно¬
мерно распределенной по поверхности купола (кровля, кольцевой
и косой настилы и т. п.);
г2 — проекция на нормаль веса арочек (ребер) или меридианного
настила;R — радиус сферы купола;7\ — меридиональное усилие, соответствующее месту определения
кольцевого усилия,
а — расстояние между соседними арочками или досками меридианного
настила на данном уровне.Приняв вес 1 пог. м арочки равным ръ получим суммарный погонный вес
всех арочек р1т1 или интенсивность нагрузки на единицу поверхности купола	 ргт.^2 2nR sin ф *
а проекция этой нагрузки на нормаль*.=jgctg,p,тогда имеемЭпюра усилия Т2 двузначная — в верхней зоне имеем сжатие, в нижней—
растяжение.Для куполов с вырезами вверху и надстроенными фонарями принимается
линейное распределение нагрузки по периметру сжатого кольца с учетом,что вес фонаря обычно больше
веса вырезанной части купола.Усилия Тг и Т2 от снеговой
нагрузки определяются с учетом
изменения интенсивности Р0 ее
по поверхности купола по зако¬
ну Р0 cos а, что дает равномер¬
ную нагрузку по плану интен¬
сивностью Р0.При симметричной нагрузке
от снега сдвигающие усилия,
так же как и от собственного
веса, принимаются равными
нулю.Усилия в арочках(ребрах) или
досках меридианного настила ку¬
пола на единицу длины окруж¬
ности определяются по формулеРис. 28.11. Эпюра ветровых нагрузока — фактическая эпюра давления ветра; б, в — расчет¬
ная — симметричная и кососимметричная; в — суммар¬
ное воздействие симметричной и кососимметричной на¬
грузкиЯГ2РпR= Р —2ш sin ф 0 2где г — радиус круга выбранного кольцевого горизонтального сечения.
Полное усилие на одну арочку или доску меридианного настилаТг=Р0^а.Отсюда видно, что усилие 7\ не зависит от угла ф.Кольцевое усилие определяется по формулеTa = zR — Ti — (P0cosy) cosфЯ — Pqу == P0Rcos*<p — #^ = P0y(2cos4 — 1)
§ 87. Тонкостенные и ребристые сферические купола и методы их расчета 205или окончательноT-2 = PoY cos 2<Р-Усилие Та от снега также двузначно: при ф < 45° оно сжимающее, при
Ф 45° — растягивающее.Усилия 7\ и Т2 от ветровой нагрузки определяются при помощи замены
действительной эпюры давления ветра (рис. 28.11) двумя эпюрами — сим¬
метричной и кососимметричной. Те же усилия могут быть определены и поfтаблицам Ф. Дишингера г. При jj */4 достаточно учитывать только сим*
/ 1метричныи отсос; при ^ ^ следует учитывать и кососимметричную на¬
грузку.Усилия от симметричной эпюры определяются по формулам:Т — — ТО) . 1 +cos<P+cos2<P.1	0 3	1 + cos ф ’ГГ	п Го	1 + COS ф + COS2 ф 12 = ~W°R [COs3 Ф	3(1+С08ф) J*Усилия от кососимметричной эпюры могут быть определены по рекомен¬
дованным выше таблицам Дишингера.Все места упоров досок в опорных концах ребер и в их стыках, а также
сжатых стыков кольцевого и косого настилов проверяются на смятие, а в
растянутых — на растяжение с учетом, что FHT = 0,5 • F6p.Сжимающие усилия в верхнем кружальном кольце с радиусом гг и растя¬
гивающее в опорном кольце с радиусом г2 составляют= Тхгг\ N2 = Нгг2,	(28.1)где	Т! — максимальное усилие в ребре у кружального кольца;j-jН1 = 	распор на единицу длины опорного кольца.В свою очередь, распорН =QKctga,где QK — вся нагрузка на купол;a — половина центрального угла.Полная поверхность куполаF = 2nR2 (1 — cos a),где R — радиус поверхности купола.Сборка ребристого купола начинается с установки в центре покрытия
башни и укладки на нее кружальных колец с последующим подъемом стре¬
лами и краном ребер и креплением их. В опорах ребра крепятся к растя¬
нутому кольцу. Далее, пользуясь ребрами, производят работы по укладке
настилов- и других элементов конструкции купола. Тонкостенные купола
собираются при помощи сплошных лесов.1 Оболочки, тонкостенные железобетонные купола и своды. Госстройиздат, 1961.
Раздел десятыйДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СООРУЖЕНИЯ
СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯГ Л А В А 29БАШНИ§ 88. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯК башням относятся свободно стоящие сооружения, высота которых
значительно превосходит размеры их в плане.В зависимости от назначения и связанного с ним характера нагрузок
башни бывают:1)	с преобладающим значением вертикальных нагрузок (водонапорные
башни, нефтяные вышки);2)	с преобладанием воздействия горизонтальных, как правило, ветровых
нагрузок (градирни, радио- и телевизионные башни, осветительные вышки);3)	воспринимающие, помимо вертикальных и горизонтальных нагрузок,
внутреннее давление (силосы).Основными несущими конструкциями каждой башни являются фунда¬
менты и ствол, связанные анкерами. Ствол башни проектируется в виде про¬
странственной конструкции—треугольной, квадратной, многоугольной или
круглой в плане. Кроме основных, башни в зависимости от назначения имеют
и дополнительные элементы. В водонапорных башнях это площадки с над¬
стройкой вверху шатра и бака, промежуточные площадки и лестницы; в
парашютных вышках — площадки с подходами к ним; в радиобашнях —
площадки с конструкциями для подвески антенн.По конструкции ствола различаются два основных типа башен — решет¬
чатые и башни-оболочки. Элементы конструкции ствола башен выполняются
как из круглого леса, так и из брусьев и досок и соединяются при помощи
врубок, нагелей и гвоздей. Следует отметить, что несущие деревянные
конструкции башен, как отдельно стоящие открытые сооружения, подвер¬
гаются воздействию атмосферных агентов, а в некоторых случаях и техно¬
логическому увлажнению. Поэтому необходимы специальные мероприятия
по защите древесины от загнивания с учетом их в проекте (пропитка
древесины маслянистыми антисептиками и др.).При расчете на горизонтальные нагрузки ствол башни в целом (или от¬
дельные его грани) рассматривается как консольная балка (ферма), закреп¬
ленная в фундаментах. Вертикальные нагрузки учитываются по фактичес¬
кому воздействию их на отдельные элементы ствола.§ 89. БАШНИ С РЕШЕТЧАТОЙ И СЕТЧАТОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ СТВОЛОВВ поперечном сечении стволы башен решетчатой конструкции имеют вид
треугольника, квадрата или правильного многоугольника. Каждая грань
ствола представляет собой вертикальную или несколько наклонно постав¬
§ 89. Башни с решетчатой и сетчатой конструкцией стволов207ленную ферму. Поясами этих ферм служат вертикальные или наклонные
стойки, установленные по линиям пересечения граней. Эти стойки выпол¬
няются из одного или нескольких бревен или брусьев. В ряде башен стойки
выполняются из досок. Каждая стойка служит поясом двух смежных ферм;
пояса ферм соедияются элементами решетки; узловые сопряжения выполня¬
ются на врубках или нагелях.Возможные схемы решетки приведены на рис. 29.1. Наиболее проста
в выполнении раскосная система; она применяется для башен небольшойГvQHb аГранЬ 6ДиафрагмаРис. 29.1. Схемы башен
сквозной конструкцииа — с раскосной решеткой; б —
с перекрестной решеткой; в, г — с
полураскосной решеткой; д — с
оомбической решеткой; е, ж —
с дополнительными шпренгелямивысоты с преобладающим значением вертикальных нагрузок. К недостаткам
этой схемы следует отнести большую свободную длину раскосов и знакопе-
ременность усилий в них при воздействии горизонтальных (ветровых) на¬
грузок, не допускающую решения узловых сопряжений только на врубках.При перекрестной решетке свободная длина раскосов уменьшается, при
расчете ферм с такой решеткой в каждой панели учитывается работа только
одного сжатого раскоса, в связи с чем узловые сопряжения могут выпол¬
няться на лобовых врубках.При выполнении узловых сопряжений на нагелях или других связях,
воспринимающих усилия растяжения, перекрестная решетка создает внут¬
реннюю статическую неопределимость.
208Глава 29. БашниУчастие в работе всех раскосов при этом уменьшает усилие в каждом из
них.Наиболее рациональной схемой является ромбическая система решетки,
при которой свободная длина сжатых раскосов и поясов намного меньше,
чем в других конструкциях, но при несколько большем количестве узловых
сопряжений.В высоких башнях (до 100—200 м) в ряде случаев целесообразно умень¬
шить свободную длину стоек и раскосов при помощи дополнительных шпрен-
гелей.Для придания стволу башни пространственной жесткости на расстоянии
~6,0 л по ее высоте делаются специальные диафрагмы.Высота деревянных башен решетчатого типа в настоящее время достигает
200 м (рис. 29.2).Особенностью решения узловых сопряжений для пространственных де¬
ревянных конструкций ствола башни является трудность центрирования
узлов в смежных фермах. Во многих случаях при¬
ходится смещать центры основных узлов в смежных
гранях; например, при ромбической решетке смеще¬
ние осуществляется на половину длины панели. В свя¬
зи с нарушением центрирования узлов возникают
изгибающие моменты, которые следует учитывать
при проверке напряжений в панелях стоек. Отноше¬
ние высоты башни к ширине грани или диаметру в
основании башни принимается не менее 8—10. Стыки
элементов поясов следует располагать возле узлов,
а при составных поясах — и вразбежку. Основные
стойки башен анкеруются в фундаментах при помощи
полосовой стали, заделанной в кладку и скрепленной
со стойками башни болтами.Лучшими являются анкера из круглой стали с
натяжными муфтами, допускающие подтяжку в про¬
цессе эксплуатации; они связываются с фермами с
помощью уголков, прикрепленных к стойкам болтами.Во всех случаях обязательна прокладка гидроизо¬
ляционного слоя между низом стоек и фундаментом.Расчетные усилия на одну стойку башни от воз¬
действия вертикальных нагрузок определяются с уче¬
том собственного веса всех элементов башни и факти-
Рис. 29.2. Общий вид ческого распределения эксплуатационных нагрузок
радиобашни высотой При учете возможной неравномерности передачи
190 м	этих нагрузок на отдельные стойки.Расчетные усилия в поясах и элементах решетки
от воздействия горизонтальных нагрузок и возможного эксцентрицитета
вертикальных сил, вызывающих изгиб ствола башни, определяются путем
расчленения пространственной системы ствола на отдельные плоские фер¬
мы с высотой, равной ширине грани, с передачей на каждую из них соот¬
ветствующей нагрузки.Для башни, квадратной в плане, диагональное направление ветровой
нагрузки, как правило, является расчетным.Расчетные усилия для каждого элемента башни определяются по наиболее
неблагоприятной комбинации вертикальных и горизонтальных нагрузок.
На максимально возможное усилие растяжения в опорных панелях ферм
производится расчет анкеров крепления стоек к фундаментам. Помимо этого,
необходимо произвести проверку башни на опрокидывание вокруг оси, сов¬
падающей по направлению с одной из граней ствола на уровне подошвы
§ 89. Башни с решетчатой и сетчатой конструкцией стволов209фундамента. При этом необходимо, чтобы удерживающий от опрокидывания
момент был в 1,3 раза больше опрокидывающего момента, т. е. Муя ^ 1,3 Мопо.На рис. 29.3 показана водонапорная башня решетчатой системы с пере¬
крестными раскосами высотой 15 м, с деревянным баком емкостью 25 м3.К башням сквозной решетчатой конструкции относятся и сетчатые башни
системы В. Г. Шухова, в которых ствол представляет собой однополый ги¬
перболоид вращения (рис. 29.4). В местах пересечения стойки связываются
болтами. Для придания всей башне пространственной жесткости, а ее от-Рис. 29.3. Водонапорная башня высотой 15 м до днища бакадельным элементам устойчивости, устанавливаются диафрагмы сквозной
конструкции или жесткие кольца. Стыки стоек перекрываются накладками
на гвоздях. Все наклонные стойки башен системы Шухова закрепляются
анкерами к фундаментам с прокладкой гидроизоляции. Примененная си¬
стема дает возможность получить пространственную конструкцию из
прямолинейных элементов. Для строительства этих башен применяются
пиленые и круглые лесоматериалы. Дощатая обшивка башен не входит в
несущую конструкцию и может быть при необходимости заменена.На рис. 29.5 показана башня-градирня высотой 35,74 м и диаметром в
основании 31,63 м для теплоэлектростанций. Изготовление всех элементов
таких башен может осуществляться и на заводах.Монтаж решетчатой башни (рис. 29.6) ведется при помощи установленной
в центре ее вспомогательной бревенчатой мачты, закрепленной растяж¬
ками. При помощи закрепленных к мачте блоков, соединенных с лебедкой,
производится монтаж всей сквозной конструкции башни. При больших
высотах башен бревенчатая мачта выполняется составной конструкции.С помощью бревенчатой мачты производится подъем башен небольшой
высоты, заранее собранных в горизонтальном положении, при этом соблю-
210Глава 29. БашниРис. 29.4. Башня системы Шухова
высотой 15 жа — схема башни; б — конструкция
ствола
§ 89. Башни с решетчатой и сетчатой конструкцией стволов211даются -необходимые меры для сохранения целостности поднимаемой кон¬
струкции, а также выполнения правил техники безопасности.DB=29,2931-1шшшшшмштттмштштжжтлЪг 8г \шатшшшштймтяшшшлштт/шт/шттшжб)V !У WI31,634Рис. 29.5. Башня-градирня систе¬
мы Шухова высотой 35,74 ма — общий вид; 6 — детали конструк¬
ций: 1 — верхнее кольцо жесткости; 2 —
кольцо из гнутых досок; 3 — стойкиСтроительство решетчатых башен большой высоты следует вести по за¬
ранее подготовленному плану организации всех работ. Монтаж сетчатыхРис. 29.6. Монтаж радиобашниРис. 29.7. Конструкция тонкостен¬
ных башен-оболочека — конусообразная; 6 — цилиндрическая:
/ — стойки; 2 — кольца; 3, \[4 — рабочая
обшивкабашен системы В. Г. Шухова осуществляется при помощи инвентарных ле¬
сов, легких подмостей или переносных площадок на кронштейнах.
2J2Глава 29. Башни§ 90. БАШНИ СО СТВОЛАМИ СПЛОШНОЙ КОНСТРУКЦИИК башням этой конструкции относятся тонкостенные и ребристые башни-
оболочки.Тонкостенные башни-оболочки (рис. 29.7 и 29.8) состоят из дощатых или
брусчатых стоек, установленных вертикально или с некоторым наклоном,1-1Ьеп 6
•—300—ВВЧгРрдFW,Щ■EZ3.115Узел АБолты ФУгизгь■в-' f60-90300-90*Рис. 29.8. Водонапорная башня-оболочка с баком емкостью 250 ж8, высотой 30 ма — конструкция; 1 — стойка; 2 — анкера; 3 — толь; 4 — толь по гудрону; 5 — железобетонныекольца; б — общий видколец из гнутых досок или кружал и двойной перекрестной рабочей обшивки
под углом 45° из тонких досок. Срепляются все эти элементы гвоздями.В ребристых башнях-оболочках вводятся часто расставленные диафрагмы,
обеспечивающие большую жесткость при воздействии значительных гори¬
зонтальных и вертикальных нагрузок.
§ 91. Конструкция и принципы расчета213Г Л А В А 30СИЛОСЫ, РЕЗЕРВУАРЫ И БУНКЕРА§ 91. КОНСТРУКЦИЯ и ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТАА.	Силосы каркасно-обшивной конструкции.Силосы-башни такой конструкции применяются для хранения зеленых
кормов для скота. Башня состоит из каменного ленточного фундамента ци¬
линдрической формы, деревянного ствола с
шатровой крышей, шахты и тамбура. Ствол,
ограждающий массу от атмосферного воз¬
действия, воспринимает действие распора от
силосной массы и ветровую нагрузку; он об¬
разован из дощатых стоек, поставленных вер¬
тикально на расстоянии 25—35 см по пери¬
метру силоса и обшитых с обеих сторон тон¬
кими досками в два слоя. Стыки досок распо¬
лагаются вразбежку; между досками внутрен¬
ней обшивки прокладывается толь и выпол¬
няется обмазка горячей смолой или нефтеби-
тумом. Для вентиляции воздушной прослойки
между обшивками (в наружной — внизу, а
во внутренней обшивке — вверху) просверле¬
ны отверстия, которые на зимний период
закрываются.Дополнительное утепление стен, если оно
окажется необходимым, устраивается между
досками наружной обшивки. На рис. 30.1
приведено типовое решение силосной башни
Сельхозпроекта емкостью в 150 т, которая
показала хорошие эксплуатационные качества, достаточную прочность и
имеет невысокую стоимость.Б. Силосы и резервуары для жидкостей
клепочной системыКонструкция таких силосов состоит из вертикальных или с некоторым
уклоном внутрь досок-клепок толщиной от 40 до 50 мм, стянутых по высоте
стальными хомутами (бандажами) из круглой стали с натяжными замками
(рис. 30.2). Концы досок-клепок врезаны в дощатый настил дна, уложенного
на брусчатом каркасе. Расстояние между хомутами определяется расчетом
в зависимости от материала, заложенного в силосе.Стальные хомуты могут быть заменены деревянными наружными коль¬
цами кружальной системы с натяжными приспособлениями.Та же конструкция из досок-клепок применяется при постройке резер¬
вуаров для воды или других жидкостей, применяемых на предприятиях
химической промышленности в тех случаях, когда применение стальных
конструкций нецелесообразно и даже недопустимо ввиду большой их кор-
розийности. Емкость таких резервуаров доходит до 400 т и выше. Высота
резервуара обычно принимается равной его диаметру, а толщина стенок Ь—не менее 60 мм и определяется из условия -ЗгбО.6Из досок-клепок также выполняются деревянные трубопроводы больших
диаметров (рис. 30.3).Рис. 30.1. Силосная башня
каркасно-обшивной системы/ — стойки; 2 — доски внутренней
обшивки; 3 — доски наружной об¬
шивки; 4 — цоколь и отмостка; 5 —
фундамент; 6 — анкера стоек; 7 —
толь
214Г лава 30. .Силосы, резервуары и бункера
§ 92. Мачты на оттяжках215В.	Силосы монолитной конструкцииТакие силосы для хранения сыпучих материалов высотой до 20 м
строятся из досок толщиной 50 мм, уложенных по высоте сооружения плашмя
и сшитых косым гвоздевым
забоем. Для отдельно стоя¬
щих силосов такой конструк¬
ции применяется квадратная
или многоугольная форма
сечения (рис. 30.4). Стыки до¬
сок одного горизонтального
слоя перекрываются досками
второго слоя. Толщина сте¬
нок силосов указанной кон¬
струкции не должна быть
меньше 100 мм; она опреде¬
ляется расчетом на прочность
от распирающего действия
засыпки и проверяется на
устойчивость от опрокидыва¬
ния силоса при действии вет¬
ровой нагрузки на незагру¬
женное сооружение. Верхняя
часть силоса покрывается
крышей пирамидальной фор¬
мы.Силосы такой конструк¬
ции (квадратные в плане)
применяются также и в многорядовой схеме (элеватор). Размеры отдель¬
ных ячеек принимаются в пределах от 2,5 до 3,0 м.При строительстве силосов монолитной конструкции особое внимание
должно быть уделено защите древесины их от загнивания.При проектировании элеваторов особое внимание должно быть уделено
также проверке на прочность днищ бункеров, подверженных значительным
нагрузкам, с детальной проверкой их опорных частей. Рекомендуются под¬
весные бункера, закрепленные в верхних частях сооружения. Подвеска
осуществляется при помощи тяжей из круглой стали и болтов.Г Л А в А 31МАЧТЫ§ 92. МАЧТЫ НА ОТТЯЖКАХМачты на оттяжках применяются для подвески антенн, телеграфных
сетей, проводов линий электропередач, при устройстве переходов силовых
магистралей через реки, а также при монтаже строительных конструкций.Деревянная мачта представляет собой вертикальный ствол из одного
или нескольких бревен длиной до 15 м и диаметром до 35 см, установленный
на фундаменте. При высоте h ^ 65 м допускается выполнение мачты из
одного бревна, при h от 40 до 90 м — из трех бревен, а при h от 80 до
150 м — из четырех бревен.а)Рис. 30.4. Силосы монолитной конструкции
а — одиночный; 6 — многорядовый
216Глава 31. МачтыДля обеспечения устойчивости ствола мачты применяются оттяжки-
тросы, расположенные в плане парами по двум взаимно-перпендикулярным□0-90'а□Рис. 31.1. Схемы мачт с различным расположением оттяжека — при h до 75 м; б — при А > 75 м; 1 — оттяжки; 2 — мачта; 3 — фунда¬
мент; 4 — анкернаправлениям или одиночные в трех направлениях под углом 120°. Нижние
концы оттяжек анкеруются при помощи косо забитых свай при малых вы¬
сотах и при помощи специ¬
альных бетонных и железо¬
бетонных фундаментов — для
высоких мачт. В том и дру¬
гом случае возле анкера на
тросах устанавливаются на¬
тяжные устройства.При мачтах высотой не
свыше 75 м все ярусы оття¬
жек одного направления мо¬
гут крепиться к одному ан¬
керу, а при высоте свыше
75 м — к двум анкерам (рис.
31.1). Расстояние одиночных
анкеров до мачты принимает¬
ся равным примерно половине
высоты Я мачты, парные ан¬
кера располагаются на рас¬
стояниях приблизительной,ЗЯ
(первый) и 0,7Я (второй ан¬
кер).Соединение бревен ствола
осуществляется на деревян¬
ных колодках с направлением
волокон преимущественно
вдоль оси мачты. Колодки врезаются в бревна и стягиваются болтами.
Длина колодок принимается не менее полуторной ширины ее, но лучшеРис. 31.2. Конструктивные детали мачта — соединение колодками трех бревен; б — то же, четы¬
рех бревен; в — стык косым прирубом в мачтах неболь¬
шой высоты
§ 92. Мачты на оттяжках217иметь колодки с длиной, превышающей ширину в 2—2,5 раза (рис. 31.2).
Стыки бревен осуществляются простым упором с накладками из профиль¬
ной стали на болтах.В мачтах небольшой высоты допускается устройство стыков косым при¬
рубом длиной 3—3,5 диаметра с хомутами из полосовой стали.Ответственными элементами являют¬
ся конструкции крепления оттяжек к
стволу мачты.Применяемые варианты креплений
приведены на рис. 31.3.Расстояния между точками крепления
оттяжек принимаются для нижней части
мачты 10—15м, для верхней — 20—2Ъм.Конструкция крепления концов от¬
тяжек к анкерам с учетом возможности
подтягивания их при эксплуатации по¬
казана на рис. 31.4.Тросы оттяжек делаются из стали с
пределом прочности не менее 140 кГ/мм2.К расчетным нагрузкам на элементы
радиомачт относятся:1)	собственный вес мачты со всеми устройствами, вертикальные и не¬
уравновешенные горизонтальные составляющие усилий от натяжения сети.Рис.31.4. Конструкция крепления
оттяжек к анкеру1 — винтовая стяжка; 2 — массив из кам¬
ня или бетона
218Глава 31. Мачтыприкрепленной к ней и от начального (монтажного) натяжения оттяжек,
а также усилия от изменений температуры;2)	нагрузки от ветра при коэффициенте обтекания для мачт с одним брев¬
ном — 0,8 и для кустовых мачт — 1,2, а также от гололеда в зависимости
от района строительства;3)	особая нагрузка, возникающая при обрыве или снятии сети.При расчете мачт принимаются следующие комбинации нагрузок:а)	ветер максимальной интенсивности при t = +20° или —25°;б)	гололед и ветер с напором 30 кГ/м2 при t = —5°;в)	наинизшая расчетная температура при отсутствии ветра и гололеда;г)	комбинация нагрузок по пп. а или б с учетом обрыва или спуска сети.Ветровая нагрузка принимается в направлении одной из плоскостей двухоттяжек или в направлении, совпадающем с биссектрисой угла между ними.Расчет ствола мачты ведется как сжато-изогнутого стержня с проверкой
напряжений по формуле:Изгибающий момент для каждого пролета между оттяжками длиной
приближенно принимается по формуле:М = Щ,	(31.1)где Р — погонная ветровая нагрузка на мачту.Усилия в оттяжках определяются в предположении шарнирности узлов
в местах их прикрепления.Сборка мачты производится на бойке, после чего она разбирается на
крупные блоки, длина которых определяется расстоянием между стыками,
а затем при помощи вспомогательной мачты эти блоки поднимаются и
устанавливаются на свои места.Все кустовые мачты требуют особенно внимательной эксплуатации, глав¬
ным образом в начальный ее период, когда необходимо не реже одного раза
в месяц подтягивать все болты.Мероприятия по защите древесины этих мачт обязательны как для от¬
крыто стоящих деревянных сооружений.г л А в А 32ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕРЕВЯННЫХ МОСТАХ§ 93. МОСТЫ И ЭСТАКАДЫВ районах с большими запасами древесины экономически целесообразно
применять дерево в конструкциях мостов и эстакад. Гниение древесины
в таких конструкциях ограничивает срок их службы при использовании
непропитанной антисептиками древесины до 5—10 лет. Применение пропи¬
танной древесины и нормальные условия эксплуатации позволяют увеличить
срок службы деревянных мостов до 40—50 лет. При этом стоимость строи¬
тельства моста несколько возрастает, а расходы на содержание значительно
снижаются.По сроку службы мосты и эстакады разделяются на постояннее — со
сроком службы до 40—50 лет и временные — со сроком службы не свыше
5—10 лет.
§ 94. Проезжая часть для автодорожных мостов и сопряжение ее с насыпью 219Конструкция моста или эстакады состоит из пролетного строения и опор.
В состав пролетного строения входят основные несущие конструкции —
главные фермы со связями и проезжая часть, состоящая из продольных
и поперечных балок, а также настила.По расположению проезжей части различают мосты с ездой по верху,
по низу и по середине (рис. 32.1).Рис. 32.1. Виды мостов
а — с ездой по верху; б — с ездой по низу; в — с ездой по серединеМосты с ездою по верху оказываются более экономичными за счет умень¬
шения ширины и высоты опор, уменьшения пролета поперечных балок и
упрощения поперечных связей, но имеют большую конструктивную
высоту, т. е. расстояние от полотна проезжей части до низа пролетного
строения.Проектирование деревянных мостов, эстакад и их расчет производятся
в соответствии со СНиП П-Д. 7-62 и Техническими условиями проектиро¬
вания железнодорожных и городских мостов и труб СН 200—62.§ 94. ПРОЕЗЖАЯ ЧАСТЬ ДЛЯ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ
И СОПРЯЖЕНИЕ ЕЕ С НАСЫПЬЮДля устройства проезжей части деревянных автодорожных мостов при¬
меняются настилы из неотесанных и отесанных накатов и пластин. Пластины
и накаты, как правило, покрываются одиночным или двойным, чаще всего
продольным, дощатым настилом (рис. 32.2). С каждой стороны проезжей
части ставятся прижимные (колесоотбойные) бревна или брусья.При ремонте проезжей части с поперечным направлением верхнего на¬
стила потребуется полная замена его новым. При продольном направлении
верхнего настила потребуется смена его только в зоне наибольшего износа
от воздействия подвижных нагрузок.Для снижения износа верхнего настила рекомендуется, как показала
практика эксплуатации мостов, устройство какого-либо вида мостовой. При
этом достигается распределение нагрузки от колес и гусениц на большую
площадь настила.Асфальтовое покрытие на основе деревоплиты гребенчатого типа из крео-
зотированных досок или брусков разной толщины дает наилучшее решение.
Некоторое увеличение первоначальной стоимости окупается резким сни¬
жением эксплуатационных расходов.
220Глава 32. Общие сведения о деревянных мостахЗа рубежом находит широкое применение проезжая часть, основанная
на деревоплите с переменной (через 4 ряда) высотой досок, поставленных наРис. 32.2. Конструкция проезжей части деревянных мостов. Типы настилов *о. — из наката; б — из отесанного наката; в — из пластин; г — с щебеночной мостовой; д — из пла¬
стин, покрытых досками; в — двойной дощатый настил; ж — вз наката, покрытого досками; э — двой¬
ной дощатый настил (перекрестный); и — с покрытием из асфальтобетона по деревоплите; 1 — прижим;
2 — отесанный накат; 3 — прогон; 4 — пластины; 5 — накат или пластины; 6 — щебень, гравий, пе¬
сок или земляной бетон; 7 — дощатое покрытие; 8 — колесоотбойный брус; 9 — верхний настил; 10 —
нижний настил; 11 — поперечный накат; 12 — настил; 13 — доски 5ХЮ и 5X14 см\ 14 — асфальто¬
бетон 4—5 смребро, по которым уложена железобетонная монолитная плита, залитая
сверху слоем асфальта. Для лучшей связи бетона с деревоплитой в послед¬
нюю забиваются стальные
пластинки, выступающие на
12 мм. Вся древесина таких
мостов креозотирована под
давлением с расчетом дли¬
тельности службы моста не
менее 50 лет.Сбоку от проезжей части
устраиваются тротуары ши¬
риной 0,75; 1,5; 2,25 м с по¬
вышением их над уровнем
полотна примерно на 15 см.Ответственным узлом в
конструкции моста является
его сопряжение с насыпью,
которое в целях спокойного
(без толчков) перехода авто¬
мобиля с насыпи на мост и
обратно, должно быть без пе¬
репадов с плавным измене¬
нием упругих характеристик
«постели»; кроме того, должна быть обеспечена защита концевых час¬
тей деревянных элементов моста, в особенности его пролетного строе¬
ния, от загнивания. *На рис. 32.3 показана деталь простейшего примыкания проезжей час¬
ти к насыпи.Рис. 32.3. Простейшая конструкция сопряжения
моста с насыпью
§ 95. Опоры деревянных мостов балочной системы221§ 95. ОПОРЫ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВ БАЛОЧНОЙ СИСТЕМЫПри грунтах, допускающих забивку свай, применяются свайные опоры,
схемы которых для мостов балочной системы различной высоты показаны
на рис. 32.4. В мостах через овраги и эстакадах, а также на мелких речкахо)6)5 и
1«О*ьг 1щвд5!W Шг-11д)Рис. 32.4. Схемы деревянных
опор балочных мостова, б — при малой высоте моста; в —
при высоте 4—5 м; г — с откосными
сваями и подкосами; д, е — с нак¬
лонными коренными сваями; ж,
з — башенного типа: 1 — откосная
свая; 2 — коренные сваи; 3 — под¬
кос; 4 — затяжка; б — диагональ¬
ные схваткишш.ж)при невозможности забивки свай, рекомендуются опоры рамной конструкции,
устанавливаемые на фундаменты (рис. 32.5). В тех случаях, когда невоз¬
можно применение рамных или свайных опор, например в русле глубоких
рек с большой скоростью течения и грунтами,
ле допускающими забивку свай, следует ре¬
комендовать опоры ряжевой конструкции, пред¬
ставляющие собой срубы с днищем, стенками и
перегородками из бревен, заполненные кам¬
нем. Ряжи опускаются на спланированное дно
реки; недостатком их является большой рас¬
ход лесоматериала, сильное стеснение русла
реки и быстрое загнивание древесины в преде¬
лах колебания уровня воды. На больших реках
с сильным ледоходом для деревянных мостов
больших пролетов (или в тех случаях, когда
деревянные пролетные строения подлежат в ближайшие годы замене на
стальные или железобетонные) применяются массивные опоры — каменные
или из железобетона.Рис. 32.5. Опора рамной
конструкции
I-IРис. 32.6. Простейшая конструкция балочного многопролетногомоста1 — отбойный столбик; 2 — покрытие проезжей части; 3 — отсыпка из
дренирующего грунта с тщательным его уплотнением; 4 — щебеночная или
гравелистая призма
6)Рис. 32.7. Пролетное строение
моста из дощато-гвоздевых ба¬
лок с поясами из двух рядов
досока — конструкция; б — варианты
поясовПлан связейПопеоечнЬш оазрез(Продольный разрезФасад
224Глава 32. Общие сведения о деревянных мостахВ многопролетных мостах для получения продольной жесткости и устой¬
чивости следует ставить через 15—25 м вместо плоских опор башенные (про¬
странственные). При наличии пролетных строений с решетчатыми фермами
также необходимо применять башенные опоры.§ 96. ДЕРЕВЯННЫЕ БАЛОЧНЫЕ МОСТЫ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯВ деревянных мостах малых пролетов (не свыше 8 м) применяются балоч¬
ные системы с прогонами из бревен или в виде составных балок на пластин¬
чатых нагелях и клееной конструкции. Простейшая типовая конструкция
многопролетного моста балочной конструкции с прогонами из круглого леса
показана на рис. 32.6. Замена в такой конструкции бревенчатых прогонов
на брусчатые позволяет заготовку основных элементов пролетного строения
производить в заводских условиях с обработкой их маслянистыми антисеп¬
тиками.В СССР разработаны сборные решения балочных пролетных строений
из крупных блоков клеефанерной конструкции.Для пролетов больше 8,0 м разработаны конструкции пролетных строе¬
ний из гвоздевых балок с двойной перекрестной дощатой стенкой. Такие кон¬
струкции благодаря свой простоте, могут быть изготовлены в короткие сроки;
пояса их в отличие от рассмотренных выше обычных гвоздевых балок выпол¬
няются из досок толщиной 5—7 см с одним, двумя или тремя рядами досок
по высоте балки и по две доски с каждой стороны стенки в каждом ряду.
Стыки досок располагаются вразбежку. Соединения досок выполняются на
гвоздях и нагелях. Стенки делаются из досок толщиной 4—5 см и сбиваются
гвоздями (рис. 32.7). Для большей устойчивости высокой стенки она скреп¬
ляется в середине высоты горизонтальными схватками. Все остальные детали
конструкции выполняются аналогично рассмотренным выше двутавровым
гвоздевым балкам; расстояние между балками принимается равным 2—3 м.Наличие большого числа слоев досок в таких конструкциях создает бла¬
гоприятные условия для возникновения в них очагов загнивания. Поэтому
для таких конструкций требуется особо тщательная противогнилостная
защита древесины конструктивными и химическими способами.§ 97. ПОДКОСНЫЕ СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВДовольно распространенными на автомобильных дорогах при пролетах
до 15—18 м были простые и комбинированные подкосные системы мостов
(рис. 32.8).а)Рис. 32.8. Основные схемы подносных систем деревянных мостова — треугольно-подносная; б — ригельно-подкосная; в — одноподкосная (двухпанельная)При одностороннем загружении опоры таких мостов работают на сжатие
с изгибом от распора раскосов. В связи с этим при сколько-нибудь значи¬
тельной высоте необходимо переходить от гибких опор, состоящих из одного
ряда свай, к более жестким — к опорам башенной конструкции.На рис. 32.9 показаны схемы подносных систем с опорами на сдвоенных
сваях и башенного типа.
§ 98. Арочные системы деревянных мостов225Основными недостатками мостов подкосной системы являются большое
число врубок, большая трудоемкость их изготовления и сборки. Поэтому
в настоящее время эта система для новых мостов не применяется. К ее ис¬
пользованию прибегают лишь в ред¬
ких случаях только для строительства
временных мостов при наличии каких-
либо особых условий и при возмож¬
ности привлечения квалифицирован¬
ных плотников.а)I до 30 мг)д)Рис. 32.9. Схемы подносных мостов с
опорами на сдвоенных сваях и башенного
типаа — треугольно-подкосный; б — ригельно-под-
косный; в — одно- и двухподкосный (двух- и
трехпанельный); г, д — комбинированной си¬
стемыРис. 32.10. Схемы арочных мостова, б, в — с арками сплошного сечения; г, д — с
решетчатыми арками§ 98. АРОЧНЫЕ СИСТЕМЫ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВДеревянные мосты с арками сплошного поперечного сечения в настоящее
время изготовляются из гнутых досок с соединением на водостойком клее
и в редких случаях на гвоздях (для временных сооружений). На рис. 32.10
показаны различные схемы современных конструкций арочных мостов, рас¬
считанных на заводское изготовление с антисептированием древесины. Кле¬
еные арки обычно изготовляются в виде транспортабельных полуарок сплош¬
ного сечения, соединяемых в замковом шарнире при помощи двух жестких
накладок на болтах. Опорные узлы в таких арках осуществляются простым
226Глава 32. Общие сведения о деревянных мостахРис. 32.11. Арочный мост клееной конструкции пролетом 33,0 мупором в фундамент с тщательной изоляцией арки от кладки многослойной
прокладкой из руберойда на тугоплавкой мастике. На рис. 32.11 показан
арочный мост с клееными арками.§ 99. ПРОЛЕТНЫЕ СТРОЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ МОСТОВ СКВОЗНЫХ СИСТЕМПролетные строения деревянных мостов сквозной системы при пролетах
не свыше 20 м могут выполняться в виде подвесных и шпренгельных систем
(рис. 32.12). Такие конструкции, которые в настоящее время строятся лишь
в редких случаях, обычно выполняются на месте строительства из местного
лесоматериала.При пролетах свыше 20 м применяются различные балочные фермы с ездой
по верху и по низу (рис. 32.13). Первые дают более экономичное решение,
чем вторые. Наиболее часто в мостостроении применяются фермы системы
Гау—Журавского. На рис. 32.14 показан железнодорожный мост через
р. Мету построенный Д. И. Журавским, с высокими опорами в виде ферм
такой же конструкции. Пояса и раскосы в таких фермах выполняются из
бревен или брусьев, а стойки (тяжи) — из круглой стали с гайками и контр¬
гайками на концах для возможности периодического подтягивания тяжей
при эксплуатации. Сопряжение раскосов с поясами осуществляется при по¬
мощи подушек из твердого дерева, большей частью дуба. На рис. 32.15 по¬
казана распространенная конструкция пролетных строений автодорожных
мостов системы Гау—Журавского.Наличие двойных перекрестных раскосов в таких фермах определяется
необходимостью получения при любом положении временной (подвижной)
нагрузки в одном из раскосов панели сжимающего усилия, воспринимаемого
простым упором его в узловую подушку. Раскос другого направления при
этом загружении не работает. Длина панелей принимается в пределах от2,5	до 5 м. Для уменьшения длины панели ферм большого пролета часто
вводятся дополнительные стойки. Высота ферм принимается в пределах
от Чъ до Ve пролета, а угол наклона раскосов—40—60° (к горизонтали).При пролетах свыше 50 м применяются пролетные строения комбини¬
рованной системы, представляющие собой сочетание гибкой арки с балкой
или фермой жесткости (рис. 32.16).На рис. 32.17 показана часть конструкции моста комбинированной си¬
стемы. Большим преимуществом таких систем являются малые длины
Рис. 32.12. Схема мостов шпренгельных и подвесных систем
а, б — шпренгельные; в, г, д — подвесныеРис. 32.13. Схема ферм пролетных строений мостов
а—д — с ездой по верху; е — и — с ездой по низуРис. 32.14. Железнодорожный мост через р. Мету
228Глава 82. Общие сведения о деревянных мостаха)	з 4 3 5В) Вид с торца Разрез б пролетеХМн-Xj 7 б
LРис. 32.15. Современная кон¬
струкция автодорожного мос¬
та системы Гау—Журавскогоа — главная ферма; б — деталь
фасада; в — поперечные разрезы;
г — планы; 1 — опорная стойка;
2 — тяжи; 3 — прямые раскосы;
4 — обратные раскосы; 5 — верх¬
ний пояс; 6 — нижний пояс; 7 —
узловые подушкиб)в)XРис. 32.16. Схемы мостов
а — с ездой по низу; б — с ездойкомбинированной системы
по верху; в — с ездой по середине
§ 99. Пролетные строения деревянных мостов сквозных систем229Разрез по оси мостаггхгошпонни Ф 16 см."ФЧтоРис. 32.17. Конструкция моста комбинированной системы
л — с двухраскосной фермой жесткости; 6 — с фермой жесткости, имеющей треугольную решеткуРис. 32.19. Висячий мост пролетом 100 м с деревянной фермой жесткости
230 Глава 33. Леса, подмости и кружала для возведения зданий и сооруженийэлементов и возможность заготовки их на заводах с последующей сборкой
в крупные блоки.Необходимо упомянуть о деревянных мостах висячей системы (рис. 32.18),
применение которых у нас не получило большого развития. На рис. 32.19
показан висячий мост с балкой жесткости системы Гау—Журавского про¬
летом 100 му построенный в 1936 г. по проекту инженера С. Я. Цаплина.Наряду с распространенными сквозными системами ферм заслуживают
внимания фермы с ездой по верху пролетом от 8 до 25 м ригельно-раскоснойсистемы. Особенность их заключается
в том, что в пределах средних панелей
верхний пояс усилен ригелем, связан¬
ным с ним болтами (рис. 32.20). В кон¬
цы ригеля опираются крайние раскосы.
Средние раскосы со знакопеременными
усилиями присоединяются к поясам
болтами. Высота ферм при пролетах
от 8 до 10 лс принимается равной V5
пролета, а при пролетах от 10 до
25 м — 1/в пролета. Пояса выполняют¬
ся из брусьев или бревен с обработкой
их в местах узловых сопряжений, а элементы решетки — из брусьев, бревен
или пластин.Поперечные балки из бревен вместе с настилом укладываются по верхнему
поясу. Все узловые сопряжения и стыки растянутого пояса выполняются
с применением болтов и нагелей. Для обеспечения пространственной жест¬
кости ставятся продольные и поперечные связи. Конструкция такого про¬
летного строения по своей простоте и экономии расхода стали полностью себя
оправдала при пролетах до 20 м. При больших пролетах эта конструкция
ферм по своим технико-экономическим показателям уступает фермам Гау—
Журавского. Непригодна она и при эксплуатации на железных дорогах.При строительстве деревянных мостов, рассчитанных на большой срок
службы, за рубежом широко применяются клееные конструкции балочной
и арочной системы с ездой по верху. Стоимость таких мостов, по последним
исследованиям, ниже стоимости металлических конструкций примерно в1,5	раза, а железобетонных — в 3 раза и более.г л а в А ззЛЕСА, ПОДМОСТИ И КРУЖАЛА ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗДАНИЙ
И ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ§ 100. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ЛЕСАХ И КРУЖАЛАХ ‘При возведении зданий различного назначения и инженерных сооруже¬
ний используются разнообразные конструкции лесов, подмостей и кружал.
При строительстве ряда зданий пользуются простейшими сборно-разбор¬
ными конструкциями деревянных лесов, состоящих из отдельных стандарт¬
ных элементов, изготовляемых механизированными способами на заводах.
К таким конструкциям относятся сборно-разборные леса лестничного типа,
собираемые из отдельных крупных элементов в виде лестниц или из смонти¬
рованных мелких секций — блоков.Рис. 32.20. Схемы ригельно-раскос-
ных ферм
§ 101. Схемы и конструкции лесов-кружал231Особо сложной конструкции леса-кружала требуются при строительстве
железобетонных и каменных покрытий (арок, сводов и куполов больших
пролетов), а также мостов различных систем.При проектировании и изготовлении таких кружал необходимо преду¬
смотреть устройство опалубки для укладки бетона и камня, а также решение
вопроса о раскружаливании всей конструкции после окончания строитель¬
ства. Помимо этого необходимо предусмотреть, кроме основных, еще вспомо¬
гательные подмости и устройства для подъема, транспортировки и склади¬
рования строительных материалов и отдельных элементов конструкций в
соответствии с проектом организации работ.§ 101. СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ ЛЕСОВ-КРУЖАЛПри строительстве лесов-кружал для возведения сводов и куполов тре¬
буется особая точность выполнения их наружных поверхностей и сохранения
проектного очертания в процессе строительства основного сооружения.Габарит кружал для воздвигаемого сооружения зависит от его веса,Рис. 33.1. Схемы и габариты нижних
и верхних лесов-кружала — сплошные подмости; б — с проемом в
середине; в — с опиранием на стены или
опоры мостаметодов и срока строительства. Для лесов-кружал выбираются жесткие и
прочные опорные конструкции и предъявляются повышенные требования
к изготовлению всех сопряжений. Необходимо избегать применения эле¬
ментов, работающих на смятие поперек волокон.С целью облегчения раскружаливания в ряде случаев конструкция лесов-
кружал разделяется по высоте на две части: нижнюю и верхнюю (рис. 33.1).
Нижняя часть обычно выполняется из бревенчатых стоек с уложенными по
ним горизонтальными прогонами и настилами. По верху нижней части лесов
в установленных проектом местах ставятся специальные приспособления для
раскружаливания—винтовые домкраты, песочницы и др.Верхняя часть лесов-кружал с криволинейной поверхностью, поддер¬
живающая опалубку, соответствующую нижнему очертанию покрытия,
опирается на стойки, которые устанавливаются непосредственно на упомя¬
нутые выше раскружаливающие приспособления.
232 Глава 33. Леса, подмости и кружала для возведения зданий и сооруженийСтойки лесов верхнего и нижнего ярусов отдельно в пределах каждого
яруса связываются между собой в двух взаимно перпендикулярных направ¬
лениях крестовыми связями.В ряде случаев при строительстве сводов и куполов на большой высоте
в целях уменьшения расхода лесоматериала отказываются от устройства
нижнего яруса лесов. В этом случае опалубка располагается на специальныхРис. 33.2. Схемы лесов-кружал с деталями узлова — стоечная конструкция; б — подкосная система; в — ригельно-под-
косная система; г — веерная система; д — комбинация подкосной и
ригельно-подкосной систем; 1 — конструкция опорного узла на леж¬
нях; 2 — конструкция узла в месте опирания кружальных косяков на
прогон; 3 — раскружаливающие приспособления; 4 домкрат; 5 —
кобылка с указанием пропилов; 6 — клиньянесущих деревянных конструкциях, опирающихся на консоли, закреплен¬
ные в элементах основного сооружения на уровне пят сводов и куполов.
Опирание этих лесов осуществляется также через домкраты или другие
раскружаливающие приспособления. При таких кружалах под строящимся
сооружением на всем пролете или на его части сохраняются пути транспорт¬
ного и пешеходного движения.Виды лесов-кружал, и типы их конструкций разнообразны и зависят от
размеров воздвигаемого сооружения и условий строительства; наиболее
часто применяемые системы несущих конструкций лесов-кружал показаны
на рис. 33.2.
§ 101. Схемы и конструкции лесов-кружал233ЛобоЬые кружалаПромежуточные
кружалаПромежуточные
кружалоДиагональныекружалаСтоечная конструкция лесов-
кружал состоит из большого
числа стоек, расположенных на
всем пролете; расстояние между
стойками принимается в преде¬
лах от 2,5 до 3 м. Применение
таких кружал целесообразно при
сравнительно небольших высо¬
тах сооружения.Подкосная система лесов-
кружал имеет меньшее число
стоек в пролете, более экономич¬
на по сравнению со стоечной си¬
стемой, однако сама конструк¬
ция при изготовлении является
более сложной. Расстояние меж¬
ду стойками в этой конструкции
принимается в пределах от 5
до 6 м.Еще более экономичной кон¬
струкцией является ригельно-
подкосная система лесов-кружал,
в которой расстояние между стой¬
ками в 3 раза больше, чем в стоеч¬
ной системе. Недостатком ригель-
но-подкосной системы является
ее большая деформативность.Обе последние схемы лесов-кружал более подходят для арочного типа кон¬
струкций.К тем же подкосным конструкциям относятся и кружала с одной или нес¬
колькими опорами в пролете и системой расходящихся от них вееромРис. 33.3. Типы кружала — для крестового ствола; 6 — для сомкнутого
да; в и г — для куполаРис. 33.4. Леса-кружала для строительства купола над зрительным
залом Новосибирского театра
“ШРис. 33.5. Сборно-разборные
арочные кружала системы Кру-
циани для постройки мостова — для малых пролетов; 6 — для
средних пролетов; в — для боль¬
ших пролетов; г — общий вид кру¬
жалРис. 33.6. Общий вид строительства лесов веерной конструкции для
моста пролетом L = 100 м
§ 101. Схемы и конструкции лесов-кружал235элементов, поддерживающих косяки, несущие на себе опалубку. Этот тип
кружал носит название веерной системы.Во всех типах кружал основными элементами являются косяки, работаю¬
щие на поперечный изгиб и нормальные усилия; косяки изготовляются из
досок или брусьев с криволинейной поверхностью, длиной от 2 до 3,5 м.
С целью уменьшения затрат на обработку поверхности сверху прибиваются
накладки.Конструкция кружал для строительства крестовых и сомкнутых железо¬
бетонных (монолитных) и каменных сводов выполняется из косяков, распо¬
лагаемых в плане в соответствии с направлением осей пересекающихся в
этих сводах цилиндрических поверхностей (рис. 33.3).Леса-кружала для гладких железобетонных купольных покрытий вы¬
полняются со сплошной гладкой опалубкой; для ребристых же аналогичных
покрытий — с коробами для ребер и колец.В целях сокращения числа таких ребер в зоне купола, близкой к опор¬
ному кольцу, устанавливаются дополнительные кружала-ребра, не доходя¬
щие до замка купола из расчета максимального расстояния между ребрами
не выше 60 см.Поверх ребер-ферм или легких ребер кружальной системы укладывается
кольцевой настил по всей поверхности купола.При строительстве монолитных ребристых куполов устанавливаются в
радиальном направлении леса-кружала под короба опалубки меридиональ¬
ных ребер, а затем между ними — короба для кольцевых железобетонных
элементов. По последним в радиальном направлении устанавливаются кру¬
жальные доски на ребро, на которые укладывается сплошной настил.На рис. 33.4 показаны кружальные леса для строительства купола диа¬
метром 60,0 м над зрительным залом Новосибирского театра, выполненного
в 1934 г. по проекту П. Л. Пастернака. Эти кружальные леса состояли
из 29 сегментных гвоздевых ферм, опертых вверху на специальную деревян¬
ную башню, а внизу — на леса, установленные по периметру. В целях обес¬
печения раскружаливания под нижние узлы ферм установлены песочницы,
а вверху фермы опираются на металлическое кольцо, установленное на вин¬
товые домкраты. Домкраты ставились через 1 м на второе металлическое
кольцо, которое связывало все верхние концы стоек башни. Сборка всех
конструкций лесов производилась на уровне пят купола на перекрытии,
примыкающем к зрительному залу; там же собирались и фермы, которые
соединялись друг с другом попарно и затем перемещались в направлении
к центральной башне для установки на место.Леса-кружала из дощатых трехшарнирных арок применялись в 1931—
1932 гг. на строительстве железобетонного моста через Днепр; арки проле¬
том 53,5 ж, выполненные с двойной сквозной перекрестной стенкой, стави¬
лись на место при помощи плавучего крана.Оригинальная зарубежная конструкция арочных лесов-кружал проле¬
том 100 м показана на рис. 33.5; кружальные арки из пакета досок, уложен¬
ного плашмя и стянутого хомутами, соединены между собой поперечными
деревянными распорками, установленными под углом, и стянуты тяжами.На рис. 33.6 показан общий вид лесов-кружал веерной системы высотой
66 м на строительстве железобетонного виадука пролетом 100 м под узко¬
колейную железную дорогу в Швейцарии около местечка Лангвиз (Lang-
wies).
Раздел одиннадцатыйИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
И ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВАГ Л А В А 34ЛЕСНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ§ 102. ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНАЯ И ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬЗаготовкой, вывозкой и сплавом леса в настоящее время занимается
лесозаготовительная промышленность на основе широкого использования
средств механизации и поточного метода производства, обеспечивающих
высокую производительность труда и резкое увеличение объемов получае¬
мой древесины.Для валки, очистки от сучьев и раскряжевки деревьев применяются
электропилы, для транспортировки хлыстов к дорогам — трелевочные трак¬
торы, механические трехбарабанные лебедки. Перевозка леса к транспорт¬
ным магистралям осуществляется по узкоколейным железным дорогам
паровозами и мотовозами или по временным автомобильным дорогам спе¬
циальными видами автотранспорта.Все погрузочно-разгрузочные работы и сортировка леса выполняются
лебедками, бревносвалами, цепными транспортерами.Основным предприятием лесозаготовительной промышленности является
леспромхоз, располагающий энергетическим хозяйством и всеми средст¬
вами механизации.За период 1959—1965 гг. произведены значительные капиталовложе¬
ния в лесную и особенно в деревообрабатывающую промышленность.
В настоящее время в нашей стране ведется усиленное строительство крупных
и реконструкция имеющихся деревообрабатывающих предприятий, которые
создадут необходимую индустриальную базу для поточного, частично или
полностью автоматизированного массового производства различного вида
строительных деталей.Любое деревообрабатывающее предприятие представляет собой завод,
в состав которого входит пять цехов:1)	сушильный цех, в камерах которого производится сушка пиломате¬
риалов, поступающих с лесозавода и лесных бирж, а также черновых заго¬
товок, если раскрой производился до сушки;2)	раскроечный цех, в котором пиломатериалы торцуются, прирезаются
на черновые заготовки необходимого сечения и длины;3)	машинный цех, в котором производятся из сухих черновых заготовок
чистые детали путем строгания, торцовки, шиповки, выборки гнезд и отвер¬
стий, сверления, профилирования (фрезерования), зачистки и шлифования;
§ 103. Основные технологические процессы механической деревообработки 2374)	сборочный цех, служащий для склейки щитов и брусьев, сборки рам
и коробок, фанерования и сборки изделий;5)	отделочный цех, где производится отделочная подготовка — шпак¬
левание и грунтование; ведутся малярные и имитационные работы, лаки¬
ровка и полировка изделий.На крупных деревообрабатывающих предприятиях имеются также до¬
полнительные цехи; к ним, в зависимости от специализации предприятий,
относится строительный цех для изготовления из специально отобран¬
ного лесоматериала щитов и элементов для несущих деревянных конструк¬
ций и сборки из них крупных блоков и целых конструкций (в отделении
сборки). В настоящее время необходимо предусматривать организацию на
предприятиях цеха для изготовления клееных конструкций всех видов и
цеха для переработки отходов деревообработки (опилок, стружек, щепы)
в древесно-волокнистые (ПДВ) и древесно-стружечные (ПДС) плиты.Основным направлением при проектировании и организации лесозаго¬
товительных предприятий в перспективе является объединение лесозагото¬
вок с переработкой древесины, что обеспечит повышение производительности
труда и снижение стоимости продукции и удельных капиталовложений.
Это даст возможность ввести комплексную механизацию и автоматизацию
отдельных процессов на основе высокоэффективной новой техники.§ 103. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙДЕРЕВООБРАБОТКИА. Процесс резания и способы деревообработкиОсновным технологическим процессом деревообработки является реза¬
ние древесины — разделение или удаление ее частей при помощи клино¬
видного резца, за счет чего изделию придается заданная форма, выдержи¬
ваются нужные размеры и обеспечивается определенная чистота поверх-6)б)Рис. 34.1. Виды резания
а — торцовое; б — продольное; в — поперечноености. В отличие от другой группы процессов деревообработки — гнутья
и прессования — при резании происходит полное нарушение связи между
частицами древесины. Совершая поступательно-возвратное или только
одно поступательное движение, резец снимает стружку с древесины в виде
мелких лент при продольном резании или мелких кусочков древесины —
при поперечном резании (рис. 34.1, а — в).К основным способам деревообработки резанием относятся пиление,
строгание, фрезерование, сверление, долбление, точение и шлифование при
помощи различных режущих инструментов, приспособлений и станков.Б. ПилениеДля распиловки лесоматериала применяются три основные вида пил:
рамные, дисковые и ленточные.Для рамных пил (ГОСТ 5524—55) при продольной распиловке бревен
хвойных пород рекомендуется профиль зубьев с ломаной и прямолинейной
238Глава 34. Лесная промышленностьзадней гранью (рис. 34.2); при твердых породах древесины применяются
несколько большие углы резания.На дисковых (круглых) пилах ГОСТ 980—53 при продольной распиловке
применяются три профиля зубьев: с прямолинейной, ломаной и выпуклой
задней гранью; при поперечной распиловке применяются зубья также трех
профилей, боковые кромки которых имеют косую заточку в разных направ¬
лениях между соседними зубьями.Ленточные пилы (ГОСТ 6532—53) применяются для продольной распи¬
ловки бревен или брусьев на доски и толстых досок на более тонкие (дели¬
тельные пилы), а также для криволинейных пропилов.Рис. 34.2. Типы пил для деревообработкиа — зубья рамных пил для прямолинейной распиловки бревен; б — зубья дисковых
пил; в — зубья ленточных пил: 1,4 — для продольной распиловки с ломаной задней
гранью; 2, 3 — то же, с прямолинейной задней гранью; 5 — то же, с выпуклой задней
гранью; 6,7,8 — для поперечной распиловки с косой заточкой в разные стороны боко¬
вых кромок; 9 — «для криволинейных пропилов при столярных работах; 10, 11 —зубья
делительных пил для продольной распиловки бревен или брусьев на доскиДля устранения при распиловке заедания пилы в местах пропила, ее
нагревания и коробления, в результате чего ухудшается качество распила,
создается зазор между пилой и боковыми стенками пропила путем уширения
режущей части одним из следующих способов:а)	при помощи развода — поочередного отгиба зубьев влево и вправо;б)	путем расплющивания кромки зубьев;в)	применением пил с коническим сечением — утолщением полотна
« сторону зубьев.Развод зубьев производится в соответствии с характером распиловки,
породой и влажностью древесины.Величина отгиба при разводе для дисковых пил принимается для хвой¬
ных пород влажностью 25% в среднем от 0,4 до 0,6 мм, для ленточных —
от 0,25 до 0,3 мм, для рамных — 0,7 мм на каждую сторону и не более по¬
ловины толщины полотна пилы. Для лиственных пород древесины той же
влажности указанные величины будут составлять соответственно от 0,40
до 0,45 мм и от 0,25 до 0,30 мм.Для массовой распиловки бревен на пиломатериалы на заводах приме¬
няются лесопильные рамы.
§ 105. Круглопильные станки239§ 104. ЛЕСОПИЛЬНЫЕ РАМЫНаибольшее распространение получили вертикальные лесопильные
рамы, имеющие пильную рамку с закрепленным в ней (с натяжением) на¬
бором рамных пил, называемым поставом. Пильная рамка совершает посту¬
пательно-возвратное движение в вертикальной плоскости при помощи
кривошипно-шатунного механизма, а бревна для распила подаются к ней
при помощи вальцов.Лесопильные рамы (рис. 34.3) бывают одноэтажные и двухэтажные;
вторые более производительны. Одноэтажные рамы на легких фундаментаха — двухэтажная одношатунная; 6 — одноэтажная двухшатунная; в — одноэтажная
двухшатунная для распиловки коротких бревен; г — передвижная двухшатунная; д —
пильная рамка с поставом: / — рельсы; 2 — пол 2-го этажа; 3 — пол 1-го этажа; 4 —бревноприменяются на небольших предприятиях вспомогательного назначения.
Одноэтажные передвижные лесопильные рамы без специальных фундамен¬
тов применяются при распиловке бревен непосредственно на местах заго¬
товки или на строительных площадках. Двухэтажные лесопильные рамы
имеют нижний привод и непрерывную в большинстве случаев подачу.
В первом этаже таких рам устанавливается привод, транспортные и дро¬
бильные устройства, а во втором — все рабочие части машин и механизмов,
необходимые для распиловки и транспортировки древесины.Хорошо себя зарекомендовали двухэтажные лесопильные рамы РД50-3,
и РД75-2; из одноэтажных наиболее совершенной является модель Р65-3,
а из числа передвижных — рама РП.При каждой вертикальной лесопильной раме на механизированных
лесопильных заводах обычно устанавливаются: цеховая бревнотаска, сбра¬
сыватель бревен, впередирамная тележка, рольганги за рамами первого и
второго ряда и перед рамами второго ряда, перекладчик брусьев и другое
оборудование.§ 105. КРУГЛОПИЛЬНЫЕ СТАНКИНаиболее распространенными являются круглопильные станки, приме¬
няемые для продольной, поперечной распиловки и обрезки кромок необрез¬
ных досок (рис. 34.4). К наиболее современным станкам этого типа относятся
круглопильный станок с гусеничной подачей модели ЦДК-4 для продольной
распиловки досок, брусков и щитов. Он состоит из следующих основных
элементов: пильного вала, тележки и органа управления гусеничным меха-
240Глава 34. Лесная промышленностьнизмом подачи. Этот станок дает строго прямолинейный и гладкий пропил,
позволяющий использовать распиленные части для склейки без дополни¬
тельного строгания склеиваемых
поверхностей. Для обеспечения
точности поперечного раскроя и
прямолинейности распила, а также
для распиливания под углом слу¬
жит торцовочный станок с пря¬
молинейным движением и автопо¬
дачей модели ЦПА.В мелкосерийном производстве
для продольного, поперечного и
под разными углами распилов слу¬
жит круглопильный универсаль¬
ный станок модели Ц-6 с ручной
подачей и индивидуальным эле¬
ктроприводом пильного вала (рис.34.5).Для продольного распиливания
на ребро досок и горбылей и тол¬
стых пиломатериалов на тонкие
широко применяются ребровые-
круглопильные станки модели
ЦР-2 и ЦР-3.Рабочими режущими инструментами круглопильных
ляются дисковые плоские, конические и строгальные пилы
вставным зубом.Рис. 34.4. Общий вид прирезного станка
ЦДК-4М с гусеничной подачей1 — станина; 2 — стол; 3 — суппорт пилы; 4 —
гусеница; 5 — прижимные вальцы; 6 — предохра¬
нительные упоры; 7 — направляющая линейка;
8 — пиластанков яв-
цельные и соIЭЕтDtrzXРис. 34.5. Круглопильный универсальный станок Ц-6I	— станина; 2 — стол; 3 — пильный вал; 4 — направляющая линейка; 5 — раскли¬
нивающий нож; 6 — маховик подъема стола§ 106. ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИЛенточнопильные станки предназначены для криволинейного и прямо¬
линейного распила материала (рис. 34.6); наибольшее распространение
получили ленточнопильные станки модели JIC80-3. В станке имеется два
пильных шкива диаметром 800 мм, на ободы которых надевается непрерыв¬
ная пильная лента шириной до 40 мм. Натяжение ленты осуществляется
специальной пружиной. Нижний ведущий шкив приводится во вращение
Рис. 34.6. Схема работы ленточных стан¬
кова — вертикальных; 6 — горизонтальных для
распиловки бревен; в — для распиловки горбы¬
лей; г — ребровый одинарный; д — ребровый
сдвоенный; е— столярный; ж — лобзиковыйРис. 34.7. Схемы стро¬
гальных станкова, б — одношпиндельные
фуговальные станки с руч¬
ной подачей; в — то же,
с механической подачей:
г — рейсмусовый односто¬
ронний с вальцовой пода¬
чей; д — то же, двухсто¬
ронний; е — четырехсто¬
ронние строгальные стан¬
ки с четырьмя-пятью
шпинделями; ж — стро¬
гально-калевочный станок
с четырьмя-шестью шпин¬
делями с вальцовой или
гусеничной подачей для
точной обработки по лю¬
бым профилям; з — мощ¬
ные пропускные станки с
гладильными ножами
для серийной острожки
досок по стандартным раз¬
мерам с механическими
подъемниками и питате¬
лями; и — питательный
стол; /с, 4 — циклеваль-
ные станки (тяжелые и
легкие) для серийной об¬
работки планок и брус¬
ков§ 106. Ленточнопильные станки241
242Глава 34. Лесная промышленностьклиноременной передачей от индивидуального электропривода. Рабочий
стол может быть установлен с наклоном под углом до 45°. Станок приме¬
няется для распиловки бревен диаметром до 40 см на брусья и доски.Для продольного распиливания брусьев на доски и для распиливания
толстых досок на тонкие применяются ленточнопильные делительные
станки модели ЛД140.Для выпиливания деревянных изделий криволинейного контура и для
сверления в них круглых отверстий применяется лобзиковый (ажурный)
станок модели АЖС-3.§ 107. СТРОГАЛЬНЫЕ СТАНКИК таким станкам относятся фуговальные, одно- и двухсторонние рейс¬
мусовые и четырехсторонние строгальные станки (рис. 34.7).Фуговальные станки предназначены для обработки под плоскость одной
или двух смежных граней брусков, имеющих неправильную геометрическую
форму, с образованием нужного (преимущественно прямого) угла между
смежными гранями. Станок состоит из переднего и заднего столов, а также
ножевого вала, развивающего скорость до 5000 об!мин\ столы станка пере¬
мещаются по высоте для направления обрабатываемой детали.Рейсмусовые станки предназначены для плоскостного одностороннего
строгания на заданную высоту или двухстороннего строгания с соблюдением
параллельности обрабатываемых поверхностей.Строгальные четырехсторонние станки предназначены для четырехсто¬
роннего плоскостного и профильного строгания досок и брусьев толщиной
от 10 до 125 мм и шириной от 45 до 300 мм. Станки имеют верхние и нижние
горизонтальные ножевые валы и две вертикальные ножевые головки, раз¬
вивающие скорость до 6000 об/мин. Подача материала к станкам осущест¬
вляется вальцовым, гусеничным или вальцово-гусеничным механизмом.§ 108. ФРЕЗЕРНЫЕ И ШИПОРЕЗНЫЕ СТАНКИА. Фрезерные станкиОбработка деталей с прямолинейными несквозными и криволинейными
профилями производится на фрезерных станках (рис. 34.8); эти станкиРис. 34.8. Фрезерный станок Ф-41 — станина; 2 — суппорт; 3 — стол; 4 — направляющая линейка; 5 — электродвига¬
тель; 6 — маховичок для подъема стола; 7 — шпиндель
§ 108. Фрезерные и шипорезные станки243также широко используются для окантовки плоскостью или при фасон¬
ной обработке щитов, оконных створок, деревянных полотен и других
деталей.При наличии соответствующего режущего инструмента фрезерные станки
могут быть использованы и для распиловочных, шипорезных, долбежный,
копировальных и других работ. Этим и объясняется широкое применение
таких станков на строительных площадках и деревообрабатывающих пред¬
приятиях.Фрезерные станки подразделяются на одношпиндельные и двухшпин¬
дельные, а по устройству подачи — на станки с ручной и механической
подачей.Станок имеет неподвижный стол, установленный на станине, и шпиндель,
смонтированный на вертикально перемещаемом суппорте.Б. Шипорезные станкиДля обработки концевых элементов, соединяемых на шипах, приме¬
няются односторонние или двухсторонние шипорезные станки (рис. 34.9).
Односторонние станки служат для формирования рамных шипов разного
вида на концах брусьев, досок и
щитов толщиной до 150 и шириной
до 400 мм. Станок шестишпиндель¬
ный — с отдельными суппортами,
имеющими возможность перемещаться
в горизонтальной и вертикальной
плоскостях, а также устанавливаться
под углом.Односторонний шестишпиндельный
шипорезный станок модели ШО-6 с
ручной подачей материала имеет суп¬
порт с поперечной дисковой пилой
для торцовки конца заготовки, два
суппорта с двумя шипорезными голов¬
ками на концах, выбирающими шип,
два суппорта с подсечными головка¬
ми для фасонной подрезки шипа и суп¬
порт с проушечным диском, выбираю¬
щим проушину. Шипорезные головки
могут быть сменными в зависимости
от профиля шипов.Двухсторонний шипорезный станок
модели ШД-12 предназначен для се¬
рийного изготовления рамных шипов на обоих концах брусьев, досок и
щитов. На станке можно обрабатывать детали толщиной до 150, шириной
до 1000 и длиной до 2400 мм. Станок имеет две колонки с двенадцатью рабо¬
чими шпинделями, обеспечивающими обработку детали одновременно с
двух концов. Подача материала производится двумя конвейерными подаю¬
щими цепями.Шипорезные станки вышеуказанных моделей в настоящее время заме¬
няются более совершенными — ШД-10 и ШД-15 соответственно вместо
ШО-6 и ШД-12.Кроме указанных типов станков, имеются и другие, работающие по иной
схеме, — с пилой, проушечным диском и вертикальными комбинирован¬
ными головками, в которых путь прохождения заготовки значительно
сокращен.Движение материалаРис. 34.9. Схемы шипорезных станкова — односторонний (типа ШО-6); б — двух¬
сторонний (типа ШД-12); / — горизонтальные
головки; 2 — вертикальные головки; 3 — про-
ушечный диск; 4 — подающая цепь; 5 — пила
244Глава 34. Лесная промышленность§ 109. СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИСверлильные станки подразделяются на вертикально-пазовальные п
горизонтально-пазовальные; они также делятся на одношпиндельные и
многошпиндельные с ручной и механической подачей (рис. 34.10).а)&■Vz.®а)в)д)4-Рис. 34.10. Схема сверлильных станкова — одношпиндельныо: б — многошпиндельные; в, г — горизонтальные; д — с механической подачей;
е, ж — для высверливания и заделки сучков; э, и — схема образования круглого отверстия и паз»
1 — изделие; 2 — круглые отверстия; 3 — пазы; 4 — сверло; 5 — подъемный стол; 6 — сучок; 7 —
высверленное отверстие; 8 — пробка; 9 — шпиндель, высверливающий сучок; 10 — шпиндель для*заделки отверстийВертикальные и горизонтальные сверлильно-пазовальные станки пред¬
назначаются для сверления круглых и овальных отверстий диаметром до
50 мм и высотой до 120 мм, а также для выполнения пазовальных работ
с глубиной паза до 120 мм при его длине до 200 мм. Стол станка может пово¬
рачиваться вокруг колонки на 360° и вокруг оси перпендикулярно фронту
станка на 90°. Многошпиндельные станки имеют раздвижные шпиндели и
механическую подачу и могут одновременно сверлить в элементе несколько
отверстий диаметром от 25 до 100 мм.§ НО. ДОЛБЕЖНЫЕ СТАНКИДолбежные станки применяются для выборки отверстий и гнезд квад¬
ратной и прямоугольной формы; они делятся на сверлильно-долбежные if
цепнодолбежные станки (рис. 34.11). Первые имеют полые долота с вращаю¬
щимся сверлом и могут выбирать точных размеров квадратные гнезда с плос¬
ким дном.
§ 113. Электрифицированные переносные инструменты245Цепнодолбежный станок модели ДЦА-2 предназначен для выборки
гнезд длиной от 40 до 430 мм, шириной от 6 до 25 мм в элементе толщиной
до 200 ммм шириной до 250 мм. На валу электродвигателя в таком станке
укреплена ведущая звездочка для
режущей цепочки. Вертикальное
перемещение суппорта осущест¬
вляется при помощи гидропривода.§ 111. ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИДля зачистки поверхностей де¬
талей служат шлифовальные шкур¬
ки. Они состоят из основы в виде
бумаги или ткани, оклеенной на¬
сыпкой из зерен абразивного мате¬
риала.Из большого числа станков для
шлифования плоских поверхностей
щитов, дверных полотнищ и типо¬
вых деталей наибольшее примене¬
ние имеют ленточно-шлифовальный с подвижным столом и трехцилиндро¬
вый шлифовальный с гусеничной подачей (модели ШлПС-2 и ШЛЗЦ-З).§ 112. ТОКАРНЫЕ СТАНКИ И ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕДля придания цилиндрической или фасонной формы деталям служат
токарные станки с ручной или механической подачей материала. Такого же
рода обработка может производиться на круглопилочных станках (с обяза¬
тельно механической подачей материала), у которых изделие неподвижно,
а вращается ножевая головка.В домостроении и на строительстве применяется значительное число из
рассмотренных выше станков и большое количество другого оборудования.Так, на строительных площадках находят применение комбинирован¬
ные и универсальные станки. Первые сочетают в себе узлы обычных станков
с использованием общего рабочего вала шпинделя таким образом, что на нем
можно одновременно использовать дисковую пилу, фрезу, фуговальную,
рейсмусную и сверлильную головки. Переносные комбинированные станки
сконструированы и применяются многими новаторами. Универсальные
станки модели УН в отличие от первых имеют общий шпиндель со сменными
рабочими инструментами. Станок применяется для продольной и попереч¬
ной распиловки, а также для фрезерных, шипорезных и сверлильных
работ.Для заточки режущих инструментов применяются соответствующие
модели пило- и ножеточильных станков, для перемещения материалов и
изделий используется подъемно-транспортное оборудование. Для механи¬
зации сборочных работ применяются различные сборочные агрегаты и кон¬
вейеры.§ 113. ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЕ ПЕРЕНОСНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫДля механической обработки древесины с целью повышения произво¬
дительности ручного труда и качества обработки служат переносные электри¬
фицированные портативные инструменты. Главнейшими и наиболее эффек-а)Рис. 34.11. Схема цепнодолбежных и свер¬
лильно-долбежных станкова — одношпиндельные; б — многошпиндельные;
в — сверлильно-долбежные; 1 — пазы; 2 — цепочка;
в — стол; 4 — долбяк; 5 — сверло
246Глава 35. Лесопильное производствотивными из них, широко применяемыми в строительстве, являются электро¬
пилы, электрорубанки, электросверлилки и др. Приводом для них служат
электродвигатели малой мощности; в отдельных случаях применяется и пнев¬
матический привод.Для поперечного раскроя бревен применяется цепная электропила мощ¬
ностью 1,8—2,3 кет, в которой режущие и скалывающие звенья изготов¬
лены из специальной стали. Вес такой пилы в зависимости от конструкции
составляет 9,5—22 кг.На строительных площадках находит применение бензиномоторная
пила «Дружба».Дисковые электропилы И-20 мощностью 0,8 кет служат для продоль¬
ного и поперечного раскроя досок, брусков, планок и щитов. При диаметре
пилы 250 мм высота пропила составляет 60 мм; вес ее — 14 кг.Для вырезания в элементах различных криволинейных контуров приме¬
няются ленточные электропилы.К строгальным инструментам относится электрорубанок И-24 мощностью0,4 кет с двухножевым валом, с помощью которого можно получить ширину
острожки до 100 мм и глубиной до 2 мм; общий вес инструмента составляет
14,8 кг.Электросверлилка И-27 мощностью 0,6 кет снабжена для правильного
направления сверления и большей устойчивости двумя направляющими
колонками; наибольшая глубина сверления 1000 мм при диаметре сверла
не свыше 26 мм; общий вес — 16,5 кг.Электродолбежник И-1 широко применяется для изготовления гнезд
в составных балках Деревягина и других конструкциях.Для механического завинчивания шурупов диаметром до 6 мм при сборке
строительных деталей служит электрошуруповерт И-62.Г л А В А 35ЛЕСОПИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО§ 114. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЛесопильные заводы обычно располагаются около устьев сплавных рек
(по которым бревна поступают на завод) и в местах примыкания к рекам
линии железных дорог. Продукцией лесопильного производства являются
пиломатериалы, получаемые при продольной распиловке бревен и
кряжей.Современный лесопильный завод оборудуется двухэтажными быстро¬
ходными лесопильными рамами, распиливающими бревна. Подача бревен
на пилы доходит по величине при распиловке тонких бревен до 45 мм и
более за время одного оборота вала. Производительность такой лесопильной
рамы, при распиловке вразвал бревен средних диаметров (до 22 см) за год
при двухсменной работе — до 100 000 мг, при распиловке с брусовкой —
до 50 000 м3.Размеры пиломатериалов, приводимые в таблицах или в спецификациях,
называются номинальными после их сушки. Действительные размеры их
при наличии влажности сырой древесины 30% и выше должны быть
больше номинальных на величину припуска на усушку, устанавли-
§ 114. Общие сведения247ваемого специальным ГОСТ 6782—58 в зависимости от величины ко¬
нечной влажности после сушки. Обычно за конечную влажность прини¬
мают 20—22%.Ввиду неточности работы станков и режущих инструментов пиломате¬
риалы, выходящие из лесопильного цеха, имеют отклонения от установлен¬
ных размеров — допуски, величина которых также устанавливается
ГОСТ 8486—57.Бревна хвойных пород должны соответствовать требованиям
ГОСТ 1047—51.Доставка бревен к лесопильному заводу водным путем положительно
сказывается на качестве материала и является более дешевой. Однако недо¬
статком такого вида транспорта является необходимость создания на заво¬
дах больших запасов леса на зимний период, которые должны обеспечивать
иногда семимесячную работу. При сухопутном транспорте необходимо преду¬
смотреть устройство склада бревен только на случай перерыва в снабже¬
нии в период осенней или весенней распутицы на время не свыше двух меся¬
цев.Со сплава бревна поступают в сортировочные устройства для деления по
породам, сортам и размерам, откуда продольными и поперечными элевато¬
рами (поштучно), лебедками, кранами и другими средствами выгружаются
на берег.Продольные элеваторы применяются при пологих берегах и могут уста¬
навливаться на разных высотах от уровня земли; бревна с таких элеваторов
могут быть сброшены в любом месте в штабеля соответствующих размеров
по сортам и породам (дополнительная отсортовка).Поперечные элеваторы строятся обычно передвижными вдоль берега
реки при сравнительно крутых берегах с небольшим колебанием уровня
воды; сортировка бревен проводится только на воде. Такие элеваторы позво¬
ляют производить укладку бревен в штабеля, расположенные на большом
фронте.Механизированная раскатка бревен обычно пачками на поперечных
элеваторах производится при помощи двух барабанных лебедок и
тросов.При выгрузке бревен из железнодорожных вагонов и укладке их в шта¬
беля применяются краны различных конструкций.До лесопильного цеха часть бревен поступает обычно в бассейн, а осталь¬
ная — в штабеля, предназначенные для зимней распиловки.Выбор способа хранения бревен в воде путем затопления в водоемах
или на воздухе в штабелях должен решаться в каждом случае в зависимости
от технико-экономических условий. При этом обязательным является учет
местных особенностей и назначения материала.Отношение объема прлученных пиломатериалов к объему распиленных
бревен, выраженное в процентах, носит название количественного, или
объемного, выхода пиломатериалов. Качественный выход определяется сорт¬
ностью пиломатериалов, получаемых из данного сырья. Число выпиливае¬
мых типоразмеров материала, с одной стороны, должно быть наименьшим,
а с другой — удовлетворять требованиям строительства. В настоящее
время с целью лучшей механизации и автоматизации процессов производ¬
ства введен в действие сокращенный сортамент пиломатериалов
(ГОСТ 8486—57), который должен быть учтен при определении способа рас¬
кроя (рис. 35.1).Существует два способа продольной распиловки бревен — индивидуаль¬
ный и групповой. При первом способе распиловка осуществляется одной
пилой, а при втором — одновременно несколькими пилами. При индиви¬
дуальной распиловке имеется возможность непосредственного контроля
248Глава 35. Лесопильное производствокачества плоскостей распила, поэтому этот способ применяется при обра¬
ботке денных пород древесины. При втором способе это не оказывается воз¬
можным. В СССР принят второй способ распиловки на вертикальных лесо¬
пильных рамах. При этом бревно может распиливаться в один прием —
вразвал или в два приема с брусовкой. Последний метод дает больший вы¬
ход пиломатериалов.Для получения пиломатериалов требуемых размеров на лесопильных
заводах подбирается специальный набор пил, расположенных на определен¬
ных расстояниях, — постав. В более широком понятии поставом называетсяплан раскроя бревен на заданные
пиломатериалы.Получение наибольшего про¬
цента выхода древесины при рас¬
пиловке зависит от многих фак¬
торов. Представление об этом да¬
ет пример массовой распиловки
хвойных бревен средних диамет¬
ров (22 см); при такой распилов¬
ке получаются следующие ре¬
зультаты:1)	выход пилопродукции —
досок — 58%, горбыльных час¬
тей бревен 5% и мелочи при
переработке горбылей на рей¬
ки 3%;2)	вторичное сырье (отходы
производства) — опилок 11%,
горбылей, реек и торцовых об¬
резков (перерабатываемых в
щепу для изготовления древес¬
ных пластиков и других целей)17%;3)	безвозвратные потери
(усушка и распиловка) — 6%.Технологический процесс ле¬
сопильного цеха происходит
обычно в такой последователь¬
ности:1)	главный лесопильный по¬
ток, в который входят распи¬
ловка бревен на доски, брусья, обрезка кромок у досок, торцовка досок
и их отбраковка;2)	поток разработки отходов — горбылей, реек и обрезок досок, кото¬
рый создается в том же цехе или выполняется отдельно от него.Бревна поступают в цех из водного бассейна размером, определяе¬
мым из расчета 10 м2 на 1 мг бревен среднего диаметра (22 см), глу¬
биной 1,5—2 м; вода в нем в зимнее время подогревается до темпера¬
туры не ниже +5°.Готовые пиломатериалы с влажностью 60—70% и более, как правило,
должны высушиваться при последующем хранении в штабелях или путем
искусственной сушки в камерах.Выбор способа хранения пиломатериалов решается с учетом их назна¬
чения в соответствии с ГОСТ 9014—59.Рис. 35.1. Способы распиловки бревена — бревна на пластины; б — пластины на четверти¬
ны; в — четвертины на доски; г — симметричный чет¬
ный постав; д — симметричный нечетный постав; е —
несимметричный постав; ж — распиловка с брусов¬
кой — первый проход; з — то же, второй проход;
и — выпиливание радиальных досок — первый про¬
ход; к — то же, второй проход; 1 — сердцевинная
доска; 2 — боковые доски; 3 — подгорбыльные доски;
4 — тангентальные доски; 5 — полурадиальные дос¬
ки; 6 — радиальные доски; 7 — центральные доски
§ 116. Искусственная сушка древесины и виды сушильных камер249Г Л А В А 36СУШКА ДРЕВЕСИНЫ§ 115. ЕСТЕСТВЕННАЯ СУШКА ДРЕВЕСИНЫСуществует два способа сушки древесины: естественная — на открытом
воздухе и искусственная — в сушильных камерах.Несмотря на крупные недостатки, первый способ сушки имеет наиболь¬
шее распространение и является более дешевым и простым по своей орга¬
низации. Влажность древесины при этом способе может быть понижена
до 20-18%.Основными недостатками естественного способа являются зависимость
его от климатических условий (влажности, температуры, направления и
скорости движения атмосферного воздуха, количества выпадающих осадков),
а также длительность процесса сушки; даже при применении перевального
метода укладки лесоматериалов регулировка скорости естественной сушки
почти невозможна, а защита древесины от гниения и поражения насекомыми
не обеспечена. Такой способ требует также большой территории для дли¬
тельного хранения лесоматериалов.Для хранения и высушивания лесоматериалы укладываются по уста¬
новленным правилам равными рядами и группируются в секции из четырех
и более штабелей в каждой с промежутками между ними в 1,5—2 м, а между
секциями — от 8 до 10 м (ГОСТ 3808—62).§ 116. ИСКУССТВЕННАЯ СУШКА ДРЕВЕСИНЫ И ВИДЫ СУШИЛЬНЫХ КАМЕРИскусственная сушка древесины производится в камерах, в которых соз¬
дается при помощи вентиляторов интенсивное движение достаточно увлаж¬
ненного теплого воздуха или чистого водяного пара. Внутри камеры распо¬
лагается штабель лесоматериалов,
уложенных на тонких прокладках тол¬
щиной 25—30 мм с шагом 0,7—1,2 м
по длине. Воздух, направленный через
штабель лесоматериала, удаляет из
него влагу.По виду теплоснабжения сушиль¬
ные камеры применяют следующих
типов: газовые (калориферные и бес-
кал ориферные), паровые и высоко¬
частотные.В зависимости от характера дви¬
жения воздуха они делятся на сушил¬
ки:1)	с естественной циркуляцией воз¬
духа, которая возникает за счет естест¬
венной конвекции при образовании
разности удельных весов воздуха
внутри штабеля и вне его;2)	с побудительной циркуляцией
воздуха, обеспечиваемой при помощи
вентиляторов;3)	с реверсивной циркуляцией воздуха, когда направление движения
его периодически изменяется во время сушки;4)	эжекционные, в которых нагретый воздух с большой скоростью вы¬
пускается в камеру через сопла эжектора.1Рис. 36.1. Схема сушки в сушильной ка¬
мере (по И. В. Кречетову)/ __ отверстие; 2 — всасывающий вентилятор;
3 — калорифер; 4 — воздуховод; 5 — отверстие
с конической полой насадкой в стенке воздухо¬
вода; 6 — сопло, через которое вырывается с
большой скоростью нагретый воздух
250Глава 36. Сушка древесиныОдной из наиболее совершенных сушилок является реверсивная эжек-
ционная газовая сушилка периодического действия И. В. Кречетова с двумя
нагревательными каналами, работающими попеременно. Схема эжекции
газа в сушильной камере дана на рис. 36.1. Вентилятор, установленный вне
камеры, высасывает из камеры отработанный воздух и через специальное
отверстие всасывает свежий воздух, прогоняя затем его через калорифер
и нагнетая в воздуховод. Нагретый воздух со скоростью 20—30 м!сек выры¬
вается через сопло, подсасывая часть отработанного воздуха, и, направляе¬
мый экранами, проходит через штабель
лесоматериала.Наиболее распространенными яв¬
ляются паровые сушила, в которых на¬
гревание воздуха осуществляется при
помощи пара (системы батарей, обогре¬
ваемых паром). Регулировка степени
увлажнения воздуха производится при
помощи особого паропровода. Камер¬
ная сушка обычно производится при
температуре воздуха ниже 100° С с та¬
ким изменением относительной влаж¬
ности, которое не вызывало бы дефектов
в древесине; установлено, что после сни¬
жения влажности в древесине к концу
сушки можно поднять температуру и
выше 100° С, отчего длительность про¬
цесса камерной сушки может быть со¬
кращена в 1,5—2 раза.Длительность обычной камерной суш¬
ки сосновых досок в первом приближе¬
нии можно определить числом суток,
равным толщине досок в сантиметрах.Высокотемпературная камерная суш¬
ка заключается в том, что сначала про¬
изводят прогрев древесины путем пуска
в камеру острого пара, а вслед за этим
калориферами температура воздуха по¬
вышается до 115°. При этом давление
водяного пара в толще древесины будет превышать давление в камере, равное
1 ата. В результате этого срок сушки сокращается, например для еловых
досок толщиной 40 мм —до 12—14 ч\ тогда сушка называется скоростной.Камерная сушка древесины в поле токов высокой частоты позволяет брус
сечением 100 X 100 мм при достаточной мощности генератора нагреть до тем¬
пературы в 100°С в течение 5—10мин. Такая сушка по продолжительности в
10—15раз меньше обычной камерной сушки. При этом особо следует отметить,
что метод электросушки при соблюдении правильного режима не вызывает
растрескивания и коробления лесоматериала даже большого сечения.Лесоматериал располагается в камере между сетчатыми электродами из
латуни, присоединенными к высокочастотному генератору (рис. 36.2). При
включении генератора между сетками возникает электрическое поле. Лесо¬
материал укладывается на тележке в штабеля на сухих прокладках высотой
от 25 до 40 мм, шириной от 35 до 45 мм с шагом от 80 до 120 см в зависимости
от толщины лесоматериала.Камера снабжается принудительной вентиляцией со скоростью движе¬
ния воздуха 5 м/сек. Соблюдение определенных практикой размеров про¬
кладок обеспечивает высокое качество высушенного пиломатериала.Рис. 36.2. Электросушильная камера
периодического действия системы
ЦНИИЛ/ — двойной штабель лесоматериала; 2 —
прокладки; 3 — средние передвижные элек¬
тродные пластины; 4 — то же, крайние;
5 — балка для перемещения электродных
пластин; 6 — паровые калориферные трубы;
7 — реверсивный вентилятор; 8 — приточ¬
ный воздуховод; 9 — вытяжные воздухо¬
воды; 10 - канал для отвода конденсата
§117. Строительный цех251Г Л А В А 37ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ§ 117. СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЦЕХВсе деревянные ограждающие и несущие инженерные деревянные кон¬
струкции должны изготовляться, как правило, из высушенной древесины на
заводах или домостроительных комбинатах. В отдельных случаях допус¬
кается изготовление некоторых конструкций простейшего типа (стропил из
бревен, гвоздевых балок и т. п.) в построечных условиях с применением пе¬
реносного электроинструмента и легких станков.Независимо от условий изготовления деревянных конструкций во всех
случаях должны соблюдаться три основных условия:1)	тщательность качественного отбора лесоматериала в зависимости
от его назначения по установленным категориям в соответствии со СНиП
13-И. 4-62.2)	проверка механической прочности применяемого лесоматериала при
помощи лабораторных и полевых испытаний;3)	проверка процента влажности применяемого лесоматериала, а в слу¬
чае необходимости подсушка его до требуемой влажности, установленной
нормами.Проверенный таким путем лесоматериал поступает в строительный цех
в отделение заготовки и обработки строительных деталей. Детали в зависи¬
мости от их назначения с целью защиты от гниения должны быть при необ¬
ходимости частично или полностью антисептированы. Далее приготовлен¬
ные таким путем строительные детали и элементы конструкций поступают
в специальное отделение сначала для предварительной сборки в крупные
блоки и целые конструкции с устранением всех неточностей в местах сопря¬
жения, а затем для окончательной сборки в том же отделении в готовые
элементы, блоки или целые конструкции с последующей их отправкой на
место строительства.Весь указанный технологический процесс должен быть предварительно
детально разработан с целью приближения его к современному поточному
методу, предусматривающему расчленение всех операций на составляющие
части. Необходимо продумать распределение рабочих мест и оборудования
по ходу технологического процесса, закрепление за каждым рабочим местом
одной или нескольких операций, а также последовательность передачи
строительных деталей при помощи механических устройств кратчайшим
путем с одного рабочего места на другое. При этом необходимо предусмот¬
реть рациональную последовательность, непрерывность, прямолинейность и
ритмичность всех работ. Ярким примером такого поточного метода служит
организация на современных домостроительных комбинатах заготовки и
сборки крупнопанельных щитов для сборных жилых домов щитовой системы.Для изготовления различных строительных деталей и отдельных эле¬
ментов конструкций в зависимости от их характера и назначения в соору¬
жении применяются различного вида деревообрабатывающие станки и ин¬
струменты. Кроме основного оборудования, в строительном цехе должно
быть предусмотрено размещение вспомогательных устройств и дополнитель¬
ных приспособлений: для сборки рамных конструкций — вайм, автомати¬
ческой забивки гвоздей, разного вида шаблонов, кондукторов и т. п. Также
следует предусмотреть и организацию внутрицехового транспорта (ролико¬
вые, скребковые транспортеры и др.). При этом следует еще выделить спе¬
циальное отделение для проведения антисептирования и мероприятий для
защиты древесины от возгорания, а также специальной лаборатории для
252Глава 37. Основы организации изготовления деревянных конструкцийизготовления и контроля необходимых химикатов со специальными местами
их хранения (с приточно-вытяжной вентиляцией).Для контроля качества древесины, ее влажности и механической проч¬
ности должна быть организована в отдельном помещении цеха также лабо¬
ратория для испытания всех применяемых в конструкциях основных мате¬
риалов, которая вместе с тем могла бы проводить некоторые испытания и
в полевых условиях на месте строительства.§ 118. ЦЕХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ НЕЕВ цехе клееных конструкций должно быть предусмотрено три отделения:
заготовительное, сборочно-клеевое и для выдерживания готовых элементов—
блоков и целых конструкций. Пиломатериалы, предназначенные для кле¬
еных конструкций, поступают из лесопильного цеха после высушивания
их до 15% влажности. С целью выравнивания влажности и ликвидации
внутренних напряжений по сечению материала доски поступают в специаль¬
ное помещение в заготовительном отделении для выдерживания в нем при
температуре цеха не менее суток до приобретения ими равновесной влаж¬
ности. Далее в том же отделении доски подвергаются машинной обработке —
распиловке на требуемые длины, опиловке кромок и строжке, в результате
чего подготавливаются элементы и детали определенных размеров для склеи-Рис. 37.1. Прессы и ваймы для склейкиа — запрессовка клееной балки хомутовыми ваймами: 1 — верстак; 2 — сборная балка; 3 — хомуто-
£ая вайма; 4 — электрогайковертка; 6 — пресс для холодной склейки; в — механический рамныйвинтовой прессвания. Здесь же ведется подготовка концов досок для соединения их по
длине «на ус» или зубчатым шипом.Опиловку досок «на ус» можно производить на поперечной циркульной
пиле с применением специального шаблона. При опиловке досок строгаль¬
ными пилами усованную часть можно склеивать без дополнительной обра¬
ботки, а при применении обычных пил поверхности уса следует строгать
на рейсмусовом или фуговальном станке с применением специальных при¬
способлений.Опиловку досок «на ус» можно производить на ленточнопильном станке
с применением пилы с мелкими зубьями и на фрезерном станке с соответ¬
ствующими приспособлениями. Поверхности скосов должны быть плоскими,
без выемок и завалов.Длина скошенных поверхностей, предназначенная для взаимной склейки,
не должна отличаться одна от другой более чем на половину толщины доски.
§ 118. Цех изготовления клееной древесины и конструкций из нее253Обработка кондов досок на зубчатый шип производится на фрезерных
или шипорезных станках с применением специальной фрезерной головки
(СН 11—57, приложение Vj VII).В сборочно-клеевом отделении для приготовления клея должно быть
выделено специальное помещение, оборудованное клеемешалками, бачками,
«есами, вискозиметрами и другими приборами, указанными в СН 11—57.Рис. 37.2. Универсальный пресс, допускающий запрессовку гнутых пакетов досок1 — швеллер-подкладка; 2 — основание пресса; 3 — неподвижные тяги; 4 — откидные тяги; 5 — шар¬
нир; 6 — прессовочная плита; 7 — винт ваймы; 8 — головка винта; 9 — траверса ваймы; 10 — за¬
щелка; 11 — верхняя цулага; 12 — нижняя цулага; 13 — стальные накладки цулаг; 14 — повышен¬
ная вайма для первоначального гнутья пакета; 15 — склеиваемые элементы; 16 — боковая струбцинаКроме того, в том же отделении цеха для сборки и склейки отдельных эле¬
ментов и целых конструкций должны быть размещены соответствующее
■оборудование и приспособления в зависимости от назначения изготовляе¬
мых конструкций. К такому оборудованию относятся шаблоны, верстаки
и прессы, ваймы для склеива¬
ния и заправки.На рис. 37.1 показаны типы
прессов, причем в первом запрес¬
совка производится электромеха¬
ническим ключом. Более универ¬
сальный пресс показан на рис.37.2, допускающий запрессовку
гнутых пакетов досок (например,
криволинейных элементов арок)
и верхних поясов сегментных
ферм. В этом прессе одновременно
может быть запрессовано два
блока, для чего между ними за¬
кладывается прокладка перемен¬
ной толщины. Все типы ваймо-
вых прессов имеют сравнительно
небольшую производитель¬
ность — не свыше 2000 м3 в год.Имеется также целый ряд гид¬
равлических и пневматических
прессов. При изготовлении клееных строительных конструкций приме¬
няются шланговые прессы с дополнительными ваймами (рис. 37.3), которые
до укладки склеиваемого пакета в пресс надеваются на пакет и после созда¬
ния давления окончательно подтягиваются уже в прессе. После затягивания
винтов вайм пакеты удаляются из пресса и направляются в помещение дляоооРис. 37.3. Шланговый пневматический пресс
с дополнительными ваймами1 — шланг; 2 — пакет; 3 — станина; 4 — стол для
сборки пакета; 5 — приспособление для транспорти¬
ровки пакета после запрессовки; 6 — диафрагмы
254Глава 37. Основы организации изготовления деревянных конструкцийвыдерживания до затвердевания клея. Лучшее качество запрессовки паке¬
тов достигается в прессах без дополнительных вайм. Гвоздевая запрессовка
применяется при склейке криволинейных элементов в полузаводских усло¬
виях (рис. 37.4). Доски, предназначенные для изготовления криволинейного
элемента, собираются на кружалах. Нижние доски пакета сначала приби¬
ваются гвоздями к специальной обрешетке из брусков, а затем на верхние
поверхности досок при помощи вальцовок наносится слой клея. Поверх
прикрепленного гвоздями к обрешетке первого слоя досок пакета уклады¬
вается второй слой, также прибиваемый гвоздями и намазываемый поверхуРис. 37.4. Конструкция
кружал для изготовления
криволи ней ных элементова — общий вид; 6 — фасад;
/ — основание кружал; 2 —
поперечные доски на ребро;
3 — поперечные доски осно¬
вания; 4 — направляющаяповерхность; 5 — подкладка; 6 — фиксирующие ребра; 7 — подкладки, фикси¬
рующие поверхность; 8 — склеиваемое изделие криволинейного очертанияклеем. Далее укладывается третий слой досок и т. д. Забивка гвоздей для
запрессовки должна производиться с таким расчетом, чтобы концы их
попадали в промежутки между брусками обрешетки. Учитывая распрямле¬
ние после склеивания гнутых досок, следует принять уменьшенный радиус
кружал*к = *(1-?).	(37.1)где R — радиус склеиваемого элемента;2/ — сумма моментов инерций отдельных досок;/ — момент инерции сечения блока в целом.При определении величины 2/ принимается средняя толщина для всех
досок.Более подробные сведения об изготовлении клееных конструкций имеют¬
ся в инструкции по изготовлению клееных конструкций (СНиП 11—57).
В ней дана и конструкция фрезы для изготовления зубчатого шипа.§ 119. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФАНЕРЫ И НЕКОТОРЫХ ДРУГИХ ВИДОВ
ОБЛАГОРОЖЕННОЙ ДРЕВЕСИНЫФанера изготовляется из чураков — отрезков стволов деревьев, из ко¬
торых при помощи лущильных станков получается шпон, т. е. тонкие листы
древесины толщиной от 0,3 мм и выше. Листы шпона, получаемые таким
путем непрерывной лентой, разрезаются на части требуемой длины, сорти¬
руются по порокам древесины, сушатся и склеиваются в прессах под давле-
§ 119. Изготовление фанеры и некоторых других видов облагороженной древесины 255нием. Сущность процесса лущения и получения фанеры при взаимно-пе рпен-
дикулярном направлении волокон шпона в смежных слоях показана на
рис. 37.5.На современных заводах широко практикуется заготовка фанерного
сырья из бревен, длина которых кратна длине чураков. Разрезка бревен
на чураки производится на тех же
заводах.До лущения чураки размягчают¬
ся в бассейнах специальной конст¬
рукции с горячей водой при тем¬
пературе 70—80°. Подготовленные
таким путем чураки поступают в
лущильный станок. Движением суп¬
порта с ножом, надвигающимся на
вращающийся, закрепленный в
шпинделях чурак сначала снимают¬
ся с него неровности и кора, а за¬
тем производится разлущивание
его на шпон. Ленты шпона разре¬
заются на листы при помощи нож¬
ниц специальной конструкции. Лис¬
ты сортируются и укладываются
в пакеты, а затем поступают в сушила. Сушка листов шпона обычно осу¬
ществляется путем кратковременного многократно повторяющегося обжа¬
тия его листов нагретыми плитами на так называемых дыхательных прессах.Широкое применение для сушки листов шпона имеют и многоэтажные
контактные сушилки с роликами. Расположенные между нагретыми узкимиплитами ролики служат для пере¬
мещения листов шпона. Совершая
движения между нагревательнымиплитами листы шпона быстро вы¬
сушиваются (рис. 37.6); сушилка по
вертикали имеет 8 рядов плит, а
по горизонтали — в каждом ряду
24 плиты шириной по 1825 мм.
Продолжительность сушки листа
шпона в зависимости от породы
древесины составляет 3—12 мин.Высушенные листы шпона сор¬
тируются и укладываются в пачки.
После выдержки их в продолжении
не менее суток производится склей¬
ка листов шпона в листы фанеры.Имеется два способа склеива¬
ния — холодный и горячий. При
холодном способе для склеивания
применяются гидравлические или
механические прессы, в которых запрессовка листов фанеры производится
целыми пакетами общей толщиной до 1 м.При горячем способе применяются гидравлические прессы с плитами,
нагреваемыми паром с температурой до 140—180° С, между которыми закла¬
дываются пачки листов фанеры.После склеивания листы фанеры обрезаются по кромкам и шлифуются.Кроме указанной обычной клееной фанеры, в настоящее время выраба¬
тывается много других ее видов, из которых в строительстве применяется1 г1 2ПодачаРис. 37.6. Схема многоэтажной контактной
сушилки листов шпона/ — плиты; 2 — ролики; 3 — шпонО)Рис. 37.5. Схема получения шпона и фор¬
мирования из него фанерыа — схема процесса лущения шпона; б — схема
формирования листов фанеры при взаимно-перпен¬
дикулярном направлении волокон древесины в
соседних слоях; 1 — чурак; 2 — лущильный нож;
3 — шпон; 4 — нажимная линейка; 5 — карандаш
256Глава 37. Основы организации изготовления деревянных конструкцийкровельная — та же фанера, но облицованная с одной стороны слоем толя»
или картона, пропитанного смолистыми веществами.Имеется также армированная фанера, в которой между слоями шпона про¬
ложена проволочная сетка. Такая фанера обладает высокой прочностью.Гофрированная фанера получается, как и обычная клееная фанера,
путем прессования собранных листов шпона между плитами, имеющими
фасонную поверхность.Бакелизированная водостойкая фанера получается путем склейки
с одновременным горячим прессованием (при давлении от 100 до 300 кГ/см2
и температуре 150° С) листов шпона, предварительно пропитанных или обма¬
занных синтетической в большинстве случаев фенолформальдегидной или
креозольной смолой.Имеется еще много других видов облагороженной древесины, относя¬
щихся уже к древесным пластикам.Сейчас появилась возможность использовать в несущих строительных
конструкциях фанерные трубы, которые изготовляются до сих пор в основ¬
ном для транспортирования различных жидкостей и в первую очередь
нефти. Такие трубы изготовляются из двухслойной березовой клееной фа¬
неры толщиной 0,95 и 1,15 мм на бакелитовой пленке или смоле С-1.Ленинградским инженерно-строительным институтом разработан целый
ряд конструкций с применением фанерных труб—для мостов, опор и по¬
крытий зданий. При изготовлении труб листы фанеры стандартных разме¬
ров после обработки их по двум кромкам на ус склеиваются в полосы (заго¬
товки) на специальных станках. После обмазки одной поверхности заго¬
товки и образования пленки она поступает для навивки на вращающийся
стальной цилиндр, нагретый до 240° С, и одновременно обжимается валками.
Затем навитая труба вместе со стальным цилиндром подается в автоклав
для последующей обработки под давлением горячим паром. Концы готовой
трубы обрабатываются на токарном станке расточкой на внутренний и на¬
ружный конус для склеивания. Звенья труб длиной около 1,5 м склеиваются
затем в трубы длиной до 7 м.§ 120. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И СТРОИТЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙСоблюдение правил техники безопасности и охраны труда является
обязательным условием при изготовлении деревянных конструкций и строи¬
тельных деталей и в особенности на предприятиях деревообрабатывающей
промышленности. Большие скорости режущих инструментов в деревообра¬
батывающих станках представляют особенно большую опасность при экс¬
плуатации.К главнейшим мероприятиям техники безопасности на таких предприя¬
тиях относятся: устройство ограждений и предохранительных приспособле¬
ний на машинах, станках и электрифицированных инструментах, на транс¬
портерах, трансмиссиях и т. п., обеспечивающих безопасность их обслужи¬
вания при эксплуатации. Сюда же относятся и ограждения возле ям, кана¬
лов, люков, бассейнов, а также устройство безопасных пусковых приборов
станков, механизмов и электроустановок.Помещение в цехе для производства работ по склеиванию деталей и осо¬
бенно для приготовления феноло-формальдегидного клея должно иметь
приточно-вытяжную вентиляцию, а над клеемешалками и вальцами необхо¬
димо устройство местного вентиляционного отсоса. Предельная концентра¬
ция паров фенола в помещении не должна превышать 0,005 мг/л. Объем
воздуха помещения сборки и склеивания, приходящийся на одного рабо¬
чего, не должен быть меньше 40 м3. Более подробные данные о всех меро¬
приятиях по технике безопасности указаны в СН 11—57.
§ 122. Ремонт и усиление деревянных конструкций257Г Л А В А 38ЭКСПЛУАТАЦИЯ, РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХКОНСТРУКЦИЙ§ 121. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙИмеются примеры длительной службы деревянных конструкций покры¬
тий. Встречались, однако, и обратные примеры, когда деревянная конструк¬
ция покрытия быстро выходила из строя ввиду нарушения основных пра¬
вил конструирования, изготовления и эксплуатации (применение недобро¬
качественного сырого лесоматериала, низкое качество изготовления, не¬
соблюдение нормативных положений и т. п.). Во многих случаях наблюда¬
лось нарушение элементарных требований конструктивной профилактики,
в результате чего возникали очаги загнивания древесины в ответственных
местах конструкций (например, в опорных узлах, в прогонах и настилах
крыши). Все это к тому же часто усугубляется и отсутствием должного гра¬
мотного технического надзора и ухода за покрытием в процессе эксплуата¬
ции.Основным условием сохранности любого деревянного покрытия и целого
сооружения является систематическое наблюдение за ними в процессе экс¬
плуатации, в особенности в первые ее годы, когда в сопряжениях и в растя¬
нутых стыках появляются обмятие древесины, усушка или разбухание,
трещины и другие подобные дефекты, вредно сказывающиеся на работе
конструкции в целом. Особое внимание должно быть уделено проверке со¬
стояния кровли во избежание в ней протечек, наблюдению за нагрузкой от
снега и образованием под ним наледи, выявлению и установлению всех
непредусмотренных при проектировании нагрузок (например, использова¬
ния конструкции для подъема тяжелого оборудования, подвешивания по¬
толка и т. п.).Указанное наблюдение за состоянием конструкций при эксплуатации
путем освидетельствования их должно проводиться в первые два года экс¬
плуатации не реже двух раз, а в последующие — один раз в год с обязатель¬
ным составлением паспортизации всех дефектов, с зарисовкой их в эскизах
со всеми необходимыми для этого замерами. Сравнительный анализ полу¬
ченных результатов обследований и дает возможность судить о поведении
всей конструкции и делать соответствующее заключение о необходимых
мероприятиях для ликвидации замеченных дефектов. Для особо ответствен¬
ных конструкций покрытий следует проводить нивелировку нижних кро¬
мок поясов ферм и устанавливать степень их провисания. В отдельных слу¬
чаях рекомендуется проводить полевые испытания конструкций под норма¬
тивной или в особых случаях даже под расчетной нагрузкой.§ 122. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙВсе работы по ремонту деревянных конструкций обычно непосредственно
связаны с их усилением.При проведении капитального ремонта эксплуатируемой деревянной
конструкции прежде всего необходимо ее разгрузить путем установки под
ней временных лесов стоечной конструкции (для сквозных ферм с опиранием
под верхними поясами) с установкой их на винтовые или другой конструк¬
ции домкраты. Установленные под опорными стойками домкраты позволяют
провести работы по вывешиванию всей конструкции и приведению ее в тре¬
буемое положение. При большой высоте и наличии мостового крана эта
разгрузка производится аналогичным образом с использованием имеюще-
258Глава 38. Эксплуатация, ремонт и усиление деревянных конструкцийгося крана. На рис. 38.1 показана схема вывешивания и выпрямления от¬
дельных участков сквозных ферм.Пораженная гнилью древесина опорных узлов с разрушением мест со¬
пряжений должна быть полностью удалена с полной заменой всей опорной
части новой более совершенной системой на стальных натяжных хомутах.
В этом случае ферма со всей конструкцией крыши должна быть оперта также
на стоечные леса с последующим удалением разрушенных частей опорного
узла и с использованием его здоровых участков на расстоянии примерно
1—1,5 м от поврежденной части. Затем устанавливается новая конструкция
узла с присоединением ее к оставшимся концам ферм, как это показано на
рис. 38.2. Исчерпывающего рецепта для выполнения указанной работы дать,
конечно, невозможно, так как все зависит от типа основной конструкции
поврежденной фермы покрытия, характера и размеров повреждения.6)ГХ 1тшЩ0Ш6) ДеталЬ АДеталь 6Рис. 38.1. Схема лесов для
вывешивания прогнувшихся
ферм покрытия при наличии
крана (и без него) с конструк¬
цией опирания верхнего пояса
и домкратов для подъемаа — вывешивание фермы с исполь¬
зованием крана; б — то же, с ис¬
пользованием подвижных подмос¬
тей; в — опирание пояса фермы на
леса; г — опирание стоек на клетки
и домкраты; 1 — временная опора;2	— домкрат; 3 — мостовой кран;
4 — верхний пояс фермы; 5 — пе¬
редвижная башня; 6 — клинья, Следующим ответственным местом при ремонте и усилении сквозных
ферм являются стыки нижних поясов в пролетных панелях. В этих случаях
конструкция усиления должна быть решена при помощи стальных натяж¬
ных хомутов, муфт и угольников, которые должны воспринимать и переда¬
вать усилие нижнего пояса. При этом вес фермы с крышей также должен
быть предварительно передан на стоечные леса с домкратами.Последним из основных способов капитального ремонта и восстановле¬
ния несущих покрытий конструкций сплошных и сквозных систем при зна¬
чительной перегрузке всех их элементов и нецелесообразности отдельного
усиления каждого элемента является превращение фермы балочной системы
в трехшарнирную (условную) конструкцию сплошного сечения. Восприня¬
тое распора в этом случае должно быть осуществлено при помощи стальных
тяжей круглого или профильного сечения. Указанный способ превращения
фермы в трехшарнирную систему осуществляется в принципе обшивкой
с двух сторон существующей конструкции поясными, досками и двойной
перекрестной дощатой стенкой на гвоздях с решением всех деталей в зави¬
симости от типа существующей фермы (рис. 38.3). Для той же цели может
§ 122. Ремонт и усиление деревянных конструкций259г)Dt +
4-Ч-ДnitРис. 38.2. Способы усиленияа — замена поврежденного опорного узла фермы новой конструкцией; б — усиление
стыка в растянутом поясе фермы; в — выправление деформированной панели верхнего
пояса сегментной фермы; г — усиление подпружной цепью; 1 — упорная балка; 2 —домкратыРис. 38.3. Усиление балочных сквозных ферм
а, в — способом превращения в трехшарнирную арку; в — с помощью подпружной цепи
260 Глава 38. Эксплуатация, ремонт и усиление деревянных конструкцийбыть произведено усиление перегруженных ферм путем устройства под-
пружной цепи из круглой или профильной стали.Во всех случаях капитального ремонта и усиления конструкций анти-
септирование древесины элементов в зоне отрезанных и закрываемых об¬
шивками оставшихся частей конструкций является обязательным (двух¬
кратной обмазкой с просушкой каждый раз поверхностей горячим водным
3—5-процентным раствором фтористого натрия).Особое внимание при указанных работах должно быть уделено проверке
состояния конструкций отепленной крыши и ее конструктивной профилак¬
тике при реконструкции (осуществление вентилирования продухов, приме¬
нение эффективных тепло-гидроизоляционных негниющихматериалов и т. п.).Помимо перечисленных видов капитального ремонта, необходимо произ¬
водить систематически и мелкий ремонт: ликвидацию нарастания усушеч-
ных трещин в несущих сжатых элементах конструкции установкой сталь¬
ных стяжных хомутов через 50—60 см, стальных или деревянных клиньев,
болтов и хомутов в расстроенной конструкции узловых сопряжений, уста¬
новку накладок, увеличение числа связей в стыках и т. п.Все необходимые расчеты при усилении отдельных узлов и целой кон¬
струкции с введением в них дополнительных элементов должны быть про¬
ведены с некоторым запасом и в полном соответствии со СНиП II-B. 4-62,
а также с учетом опыта проведения подобных работ.Усиление арочных, рамных и пространственных конструкций произво¬
дится по тем же принципам с учетом их индивидуальных особенностей.
Раздел двенадцатыйСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ИЗДЕЛИЯ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАССГ Л А В А 39ПЛАСТМАССЫ КАК КОНСТРУКЦИОННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙМАТЕРИАЛ§ 123. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛАСТМАССАХ И ИХ СОСТАВНЫХ ЧАСТЯХПластические массы — синтетические вещества органического проис¬
хождения, для переработки которых в изделия используются их пласти¬
ческие свойства.По своему составу пластмассы — полимерные многокомпонентные слож¬
ные материалы, состоящие из отдельных частей, взятых в том или ином
сочетании.Главными их компонентами являются:1)	связующие вещества;2)	наполнители;3)	пластификаторы;4)	смазки;5)	вещества, ускоряющие процесс полимеризации;6)	красители;7)	порообразователи и т. д.В зависимости от технологического процесса производства, применяе¬
мого наполнителя и связующего различают пластмассы композиционные,
слоистые и литые, а по природе применяемой смолы — термопластичные и
термореактивные.Рассмотрим теперь подробнее виды и характеристики составных частей
пластмасс.Связующие вещества. Это основной компонент пластмасс,
который формуется и иногда применяется без остальных составных частей.Связующими веществами являются природные или обычно искусственные
синтетические высокомолекулярные соединения.К числу природных связующих относятся некоторые вещества (эфиры,
целлюлозы, белки) и естественные смолы (нефтяные битумы, асфальт и др.).В обычных случаях связующее вещество составляет от 30 до 60 % состава
пластмассы.Синтетические смолы получают с помощью различных химических реак¬
ций, из которых наиболее распространенными являются реакции полимери¬
зации и поликонденсации.Полимеризация — процесс соединения молекул мономера одного вида
между собой в макромолекулы с более сложной структурой полимера, кото¬
рые имеют химический состав, одинаковый с исходными веществами.
262Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалПоликонденсация — химический процесс соединения молекул различ¬
ных веществ, сопровождающийся выделением побочных продуктов (воды,
спирта, водорода и др.).В такой реакции участвуют обычно два или несколько различных видов
мономеров, причем образуются высокомолекулярные вещества, резко от¬
личающиеся по своим свойствам, от состава исходных материалов.Кроме процессов полимеризации и поликонденсации, применяется еще
весьма перспективный процесс сополимеризации, который заключается в сов¬
местной полимеризации двух или более различных по химическому составу
мономеров; эти реакции дают в результате сополимеры. Сополимеры обла¬
дают новыми свойствами, отличающимися от свойств полимеров на основе
каждого исходного мономера.Подбором мономеров с различными свойствами можно широко изменять
физико-механические свойства полимеров.Синтетические смолы в зависимости от влияния на них температуры де¬
лятся на две группы.Термопластичные (обратимые) синтетические смолы при нагревании
размягчаются и становятся пластичными и при охлаждении снова отверде¬
вают (отверждаются). Такой процесс может повторяться, не внося измене¬
ния в химические свойства смолы.К наиболее распространенным термопластическим синтетическим смо¬
лам относятся: полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, полипро¬
пилен, целлулоид, полиамид, полиуретаны и ряд других.Термореактивные (необратимые) синтетические смолы, будучи отформо¬
ваны в процессе изготовления изделия на их основе, в дальнейшем после
отверждения неспособны размягчаться при повышенных температурах.
В процессе отверждения, который быстрее протекает при нагревании, проис¬
ходит необратимая реакция и материал переходит в нерастворимое неплав¬
кое отвержденное состояние и вновь формоваться уже не может.К таким материалам относятся феноло-формальдегидные, полиэфирные,
аминовые, эпоксидные и другие смолы.Термопластичные смолы применяются в строительстве для изготов¬
ления синтетических волокон, эластичных пленок, лаков и красок,
для изготовления различных термозвукоизоляционных плит, трубопрово¬
дов и др.Полиэтиленовые смолы, получаемые из этилена, обладают сравнительно
высокой механической прочностью (например, предел прочности при раз¬
рыве составляет от 100 до 200 кг/см2), хорошей стойкостью против агрессив¬
ных сред, морозостойкостью, низкой газопроницаемостью и малым удель¬
ным весом (0,92—0,95). Следует все же отметить, что длительное воздействие
воздуха на эти смолы снижает их прочность и гибкость.Полиэтиленовые смолы имеют широкое применение для изготовления
трубопроводов различного назначения, санитарно-технического обору¬
дования и гщфопарогазоизоляции в различных строительных конструк¬
циях.Полистироловые смолы, получаемые из стирола, обладают абсолютной
водостойкостью, высокой химической стойкостью и прозрачностью. При
обычной температуре эти смолы представляют собой твердое упругое тело
с удельным весом 1,05.Полистироловые смолы применяются для изготовления цветных облицо¬
вочных плит для стен, пористых плит, тепло-звукоизоляций, красок, а в виде
листов также применяются для остекления оконных проемов.Наряду с этим эти смолы обладают рядом недостатков, к которым от¬
носятся низкая удельная ударная вязкость, невысокая атмосфероустойчи-
вость и большая хрупкость.
§ 123. Общие сведения о пластмассах и их составных частях263Наибольшее применение в строительстве имеют термореактивные смолы,
получаемые обычно в процессе поликонденсации. К таким смолам относятся
в первую очередь феноло-формальдегидные смолы.Основным сырьем для этих смол служит фенол в виде бесцветных иголь¬
чатых кристаллов со специфическим запахом, вторым компонентом, необхо¬
димым для их синтеза, является формалин. Формалином называется водный
раствор газа формальдегида, обладающего резким запахом, сильно раздра¬
жающим слизистые оболочки дыхательных органов и глаз. Формалин дол¬
жен содержать также некоторое количество метилового (древесного) спирта
(7-12%).Феноло-формальдегидные смолы обладают высокой прочностью и тепло¬
стойкостью, а также большой стойкостью против многих кислот. Воздей¬
ствие щелочей, крепкой азотной кислоты разрушает эти смолы. Благодаря
сравнительной дешевизне они имеют широкое применение для изготовления
многих пластмассовых материалов и клеев для склейки древесины.Карбамидные смолы (амино-формальдегидные или мочевино-формальде-
гидные) изготовляются из мочевины и формальдегида. Мочевина (карбамид)
получается из аммиака и углекислого газа. Карбамидные смолы бесцветны
или имеют светлую окраску, без запаха и светостойки, они дешевле фенол-
формальдегидных смол; однако по прочности и водокислототеплостойкости
мочевино-формальдегидные смолы несколько уступают последним.Карбамидные смолы широко применяются для изготовления древесно¬
стружечных плит, столярных изделий.Резорцино-формальдегидные смолы, являющиеся продуктом поликонден¬
сации резорцина и формальдегида, обладают значительно большей твер¬
достью и теплостойкостью, чем феноло-формальдегидные. Эти смолы, затвер¬
девающие при низких давлениях и температуре, находят применение и для
изготовления крупногабаритных изделий. Клеи, изготовленные на основе
этих смол, обладают хорошей адгезией и применяются даже для склейки
металла.Эпоксидные смолы изготовляются обычно из эпихлоргидрина и диокси-
дифенилпропана.В неотвержденном состоянии эпоксидные смолы представляют собой
густые вязкие жидкости, имеющие сравнительно низкий молекулярный
вес; они растворимы в спирте и ацетоне. При хранении смолы консистен¬
ция ее почти не меняется.Добавление к смоле отвердителя (полиэтиленполиамин, метафениленди-
амин и т. п.) вызывает переход смолы в высокомолекулярное соединение,
нерастворимое и неплавкое.В процессе отверждения этой смолы почти не происходит ее усадки и
выделения побочных продуктов, что облегчает процесс изготовления* изде¬
лий и повышает их качество. Эти смолы стойки против воздействия кислот
и щелочей и обладают хорошей теплостойкостью и прочной адгезией, кото¬
рая позволяет изготовлять из них универсальные высококачественные клеи
горячего и холодного отверждения для склеивания почти всех строительных
материалов.Эпоксидные смолы хорошо сочетаются с другими видами смол; по срав¬
нению с другими термореактивными смолами отвержденная эпоксидная
смола обладает значительно более высокой ударной вязкостью и прочностью
при изгибе.Наша промышленность выпускает эпоксидные смолы ЭД-5, ЭД-6 (жид¬
кие), а также ЭД-13 и ЭД-15 (в порошке и гранулах).Обобщая некоторые физико-механические характеристики для всех
синтетических смол, применяемых в строительстве, можно установить сле¬
дующие для них показатели: удельный вес для всех смол колеблется в пре-
264Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалделах от 0,92 (для полиэтилена) до 2,3, а для наиболее распространенных
составляет 1,3 -ь 1,5.Пределы прочности для тех же смол: при растяжении Rp — от
100 до 900, при изгибе R„ — от 100 до 1400 и при сжатии Rc — от 200 до
1500 кГ/см2.Приведенные показатели прочности значительно превышают те же па¬
раметры для обычного бетона.Теплостойкость перечисленных смол определяется (по Мартенсу) в пре¬
делах 70—120° С.При повышении температуры прочность смол снижается, а при длитель¬
ном ее действии даже при небольших нагрузках, повышается их деформатив¬
ность — текучесть. Термореактивные смолы при повышении температуры
оказываются более стабильными, чем термопластичные. Все синтетические
смолы в той или иной степени способны гореть.Наполнители. Наполнитель придает пластмассе большую меха¬
ническую прочность, предотвращает усадку при отверждении, сокращает
расход связующего и уменьшает стоимость готового изделия.Наполнители могут быть органические и минеральные, а по своему строе¬
нию порошкообразные, волокнистые, слоистые в виде тканей и т. д.К органическим наполнителям относятся: древесина, хлопковые очески,
бумага, хлопчатобумажная ткань и др.; к минеральным — слюда, инфузор¬
ная земля, асбест, тальк, каолин, стекловолокна или стеклоткань в разной
структуре и др.Пластификаторы. Пластификатор придает пластмассе гибкость,
эластичность, снижает жесткость и хрупкость, а также повышает тепло¬
стойкость и морозостойкость. Кроме указанного, он увеличивает относи¬
тельное удлинение пластмассы и снижает предел прочности при разрыве.
Пластификатор в большинстве случаев представляет собой низкомолеку¬
лярную жидкость, соединение которой со смолой облегчает переработку
пластмасс на основе термопластичных смол в изделия.Красители, смазывающие вещества и стабили¬
заторы. Красители придают пластмассам любую окраску. Обычно при¬
меняются синтетические органические красители, а также органические и
минеральные пигменты с обязательным требованием, чтобы в процессе из¬
готовления пластмасс они не изменяли своего цвета, не вступали в хими¬
ческие реакции с ними и были бы стойкими к воздействию температур. Для
прозрачных пластмасс красители не применяются.Смазывающие вещества применяются против прилипания пластмасс
к прессформам при переработке их в изделия.Стабилизаторы содействуют сохранению свойств пластмасс и предохра¬
няют hx от разложения под влиянием температуры и света как в процессе
изготовления, так и во время эксплуатации.Кроме указанных составных частей, иногда применяется и ряд других —
добавки, устраняющие появление плесени, замедляющие процесс от¬
верждения смол при хранении (ингибиторы), и некоторые другие составные
части.По характеру применяемых связующих пластмассы делятся на две
группы — получаемые на основе синтетических смол и на основе природ¬
ных полимеров.Как и синтетические смолы, пластмассы обычно делятся на поликонден-
сационные (формальдегидные, аминопласты, полиамидные, полиэфирные,
кремнийорганические) и полимеризационные (полиэтилен, полиакриловые,
полистирольные, поливинилхлоридные, фторопласты).К пластмассам на основе природных полимеров — сложных эфиров —
относятся: целлюлоза, белковые вещества и асфальтовые смолы.
§ 124. Краткие сведения о методах переработки полимеров в строит, материалы 265Разные виды пластмасс вырабатываются определенных марок, обычно
называемых по связующему веществу, исходя из наименования мономера,
с добавлением приставки «поли».В зависимости от структуры пластмассы можно разделить на две основ¬
ные группы.I.	Пластмассы без наполнителя (ненаполненные пластмассы):1)	твердые — винипласт, полиметилметакрилат (оргстекло) и др.;2)	пористые — газонаполненные пластмассы (поропласты и пенопласты).II.	Пластмассы с наполнителями (наполненные пластмассы):1)	порошковые (пресс-порошки) — с наполнителем в виде древесной
муки, опилок, молотого песка, кварцевой муки и т. п. (баркалаит, лигно-
пласт, заливочные массы — компаунды и др.);2)	крошковые — с наполнителем из древесных стружек, обрезков шпона,
предварительно пропитанных смолой (древесностружечные плиты и неко¬
торые другие древесные пластики);3)	волокнистые — с наполнителем в виде стеклянных, асбестовых,
растительных волокон (стеклопластики, асбоволокнистые, древесноволок¬
нистые плиты и др.);4)	слоистые пластики — с листовым наполнителем в виде бумаги, асбе¬
стовой, стеклянной, хлопчатобумажной тканей, древесного шпона (гети-
накс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит, древеснослоистый пластик).Твердые пластмассы (с наполнителями или без них) выпускаются в виде
листов, пластин и плит, предназначенных для дальнейшей механической
обработки (например, листовые фенопласты).§ 124. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ
В СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯДля изготовления строительных материалов и изделий из термопластич¬
ных пластмасс применяют следующие основные методы.1.	Метод литья под давлением при использовании современных литьевых
автоматов позволяет в кратчайшие сроки изготовлять различные детали и
изделия высокого качества сложной конфи¬
гурации (рис. 39,1).Сущность этого метода заключается в
следующем: материал разогревается в спе¬
циальной загрузочной камере автомата и
размягчается до высоковязко-текучего со¬
стояния, после чего с большой скоростью и
под большим давлением поступает через
литниковый канал сопла в закрытую, слег¬
ка подогретую полость прессформы, темпе¬
ратура в которой поддерживается в пре¬
делах от 20 до 25° С. Внутри полости под
большим давлением материал прессуется с
последующим охлаждением и выдержкой в
прессформе без снижения давления; затем
прессформа раскрывается и готовое охлаж¬
денное, отвердевшее изделие извлекается.2.	Метод шприцевания (экструзии) применяется для непрерывного или
периодического изготовления профилированных погонажных изделий.Сущность этого метода заключается в одновременном непрерывном на¬
греве материала до пластического состояния, уплотнении и выдавливании
его через отверстие в головке машины, оформленное в соответствии с требуе¬Рис. 39.1. Схема машины для
литья под давлением1 — плунжер; 2 — бункер с исходным
материалом; 3 — устройство для элек¬
трообогрева; 4 — сопло; 5 — подача
воды для охлаждения; 6 — формуемое
изделие
266Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалмым профилем погонажа. Этим методом изготовляются, в частности, уголки,
швеллеры и трубы различной длины.3.	Метод вальцевания с последующим каландрированием применяется
для изготовления рулонных или листовых изделий. Этот метод основан на
уплотнении и раскатке на горячих вальцах многовальцового каландра на¬
гретого материала в тонкую бесконечную ленту или полосу требуемой тол¬
щины. Поступающее с последнего вальца каландра изделие идет на даль¬
нейшие операции, разрезается на листы, прессуется или же после охлажде¬
ния сматывается в рулон. Таким методом, например, изготовляют пленку
из поливинилхлоридной или полиэтиленовой смолы.4.	Метод формования выдуванием применяется для получения из листов
термопластов полых и других изделий. В стальную прессформу, обогревае¬
мую паром, закладываются два листа, между которыми вдувается сжатый
воздух, вследствие чего листы прижимаются к обеим половинам формы.
После сварки листов по линиям соединения формы, охлаждения и разъема
ее изделие извлекается для окончательной отделки.5.	Метод сварки горячим воздухом применяется для изготовления крупно¬
габаритных конструкций (коробов) с использованием токов высокой частоты.6.	Метод штамповки применяется для переработки листовых материалов
в изделия (из винипласта, оргстекла и др.) небольших размеров сложной
формы; изделие штампуется в прессах под давлением 3,5—7, а в отдельных
случаях до 14 кГ!см2; перед штамповкой листы предварительно подогре¬
ваются до температуры 80—170° С с последующим охлаждением готового
изделия в холодной воде.Для изготовления строительных материалов и изделий из термореактив¬
ных пластмасс применяются следующие основные методы.1.	Метод прессования на гидравлических прессах, являющийся наиболее
распространенным. Мощность прессов зависит от размеров прессуемых
материалов; для мелких деталей используются прессы мощностью до 50,
а для крупноразмерных элементов — от 2500 до 3000 т и более. Изделия
прессуются в специальных прессформах при температуре 100—190° С, кото¬
рая устанавливается в зависимости от вида пластмассы и принятой техноло¬
гии прессования. Материал (холодный или подогретый) загружается в на¬
гретую матрицу, в которой, разогреваясь, он становится более пластичным;
под давлением пуансона материал заполняет всю полость прессформы. Время
выдержки материала под давлением определяется в зависимости от его вида
и размеров. После отверждения запрессованного материала прессформа
раскрывается и изделие вынимается и охлаждается.Те же прессы используются и для изготовления листовых материалов
(без применения прессформ) из текстолита и стеклопластиков.2.	Метод контактного формования широко применяется для изготовления
без подогрева крупногабаритных изделий: плит-панелей различной формы,
оболочек и других подобных элементов конструкций. Этот метод может
быть применен двумя способами — без давления и прессованием в резино¬
вом мешке под давлением.а)	Способ контактного прессования без давления заключается в следую¬
щем: форма изделия последовательно покрывается тонкими слоями напол¬
нителя (например, стекловолокнами — стекломатами, стеклянной или ас¬
бестовой тканью и др.), пропитанными жидкой смесью полиэфирной или
эпоксидной смолы с отвердителем (катализатором). Благодаря действию
катализатора нанесенные жидкие смеси смолы затвердевают, и в результате
получается готовое по форме изделие, которое и снимается с последующей
выдержкой до окончательного отверждения. Для предотвращения приклеи¬
вания изделия к форме последняя покрывается специальной смазкой или
пленкой целлофана.
§ 124. Краткие сведения о методах переработки полимеров в строит, материалы 267Основным недостатком указанного способа является почти полная
невозможность механизации его, вредность производства, а также продол¬
жительность процесса отверждения в необходимых пределах смолы, который
может длиться до 20 ч.Для полного отверждения готового изделия требуется около 5—6 суток;
при прессовании по этому способу требуются большие свободные площади и
большое число прессформ.С целью ускорения про¬
цесса изготовления приме¬
няют метод напыления ком¬
понентов пластмассы пис-
толетом-распылителем. Та¬
ким методом изготавлива¬
ют стеклопластики из мелко
нарезанных волокон (дли¬
ной 6—10 мм), смешанных
с полиэфирной или эпок¬
сидной смолой; процесс пе¬
ремешивания производится
в самом распылителе.б)	При прессовании из¬
делия в резиновых мешках
на нанесенные на форму (матрицу) смолу и стекловолокна накладывается
тонкостенный резиновый мешок с последующим нагнетанием в него воз¬
духа, отчего стенка мешка прижимается к изделию (рис. 39.2). Таким же
образом производится формование под давлением при помощи резинового
чехла, которым покрывается материал, уложенный по форме и прижатый
сверху рамкой.4Рис. 39.3. Схема конвейера для формования стеклошифера с попе¬
речной волной/ — рулон стекловолокнистого материала; 2 — пропиточная ванна; 3 — рулон
пленки; 4 — полимеризационная камера; 5 — формовочный агрегат; 6 — прием¬
ные валики для намотки пленки; 7 — режущее устройство; 8 — привод; 9 —
рулон стеклошифераТот же принцип формовки, но при значительном давлении, до 150 am
и более, эффективно осуществляется в автоклавах.Непрерывный метод применяется для изготовления на конвейере непре¬
рывной ленты стеклопластика с последующей разрезкой ее на листы. Имею¬
щиеся в настоящее время установки принципиально отличаются друг от
друга технологическими процессами и кинематической схемой.Схема конвейера для формования непрерывных гофрированных листов
кровельного стеклошифера показана на рис. 39.3 (Италия).Стекловолокнистый материал, разматываясь из рулона, проходит через
пропитывающую ванну; для защиты материала от кислорода воздуха (отри¬
цательно сказывающегося на процессе полимеризации) он обкладываетсяРис. 39.2. Схема изготовления изделия из стекло¬
пластика методом резинового мешка (эластичной
мембраны)1 — трубка подачи сжатого воздуха; 2 — крышка; 3 — рези¬
новая мембрана-мешок; 4 — слои стеклопластика; 5 — гибкая
прокладка из пластмассы, препятствующая возникновению
отпечаток от складок резины; 6 — зажимы; 7 — корпус формы
268Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалс двух сторон пленкой целлофана и направляется в полимеризационную
камеру. Затвердевший материал формуется в специальном агрегате, приоб¬
ретая гофрированную форму, и окончательно полимеризуется. По выходе
из камеры готовое изделие сматывается в рулон. Ширина ленты обеспечи¬
вается в пределах 500—1000 мм, а толщина ее 1—3 мм и более.Гофрированные листы стеклопластика имеют широкое применение
в разных областях строительства за рубежом — для стеновых и кровельных
панелей, перегородок и других частей гражданских и промышленных зда¬
ний.Метод склеивания синтетическими клеями широко применяется для сое¬
динения элементов, изготовленных из одинаковых или различных материа¬
лов, в целую конструкцию.§ 125. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЛАСТМАССАМ, ПРИМЕНЯЕМЫМ
В СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХОсновным требованием к строительным материалам для несущих кон¬
струкций является их легкость и прочность. К таким материалам в настоя¬
щее время относятся все конструкционные пластмассы, которые сейчас
начинают применяться (стеклопластики для кровельных покрытий и
стен зданий в виде гофрированных листов, древесно-слоистые пластики
и т. п.).Многие из таких новых материалов, имеющих ряд ценных свойств, еще
недостаточно изучены. Поэтому в настоящее время применение конструк¬
ционных пластмасс в несущих конструкциях допускается лишь в порядке
экспериментального строительства. Пластмассы рекомендуется применять
в комбинации с другими материалами с одновременным наблюдением за
их поведением при длительной работе в конструкциях в процессе эксплуата¬
ции. Конструкционные пластмассы применяются главным образом в виде
армированных материалов, в состав которых входит смола, являющаяся
связующим веществом, и наполнитель, играющий ту же роль, что и арма¬
тура в железобетоне. Такой материал для элементов строительных конструк¬
ций имеет малый вес и высокую механическую прочность, значительно пре¬
восходящую в отдельных случаях прочность обычных материалов: бетона,
стекла, керамики и древесины.К материалам, которые в настоящее время применяются в конструкциях
в комбинации с пластмассами, относятся: асбестоцемент, алюминиевые
сплавы, древесина, фанера и др.Кроме указанных свойств (легкости и прочности), конструкционные
пластмассы обладают относительно хорошей стойкостью к атмосферным
условиям, агрессивным средам и колебаниям температуры. Для более ши¬
рокого применения конструкционных пластмасс требуется придание им
огнестойкости, некоторым из них — биостойкости, а также разработка
более простых, доступных способов изготовления как самого материала,
так и всей конструкции, состоящей из укрупненных элементов и
блоков.В качестве термозвукоизоляционных материалов в конструкциях в на¬
стоящее время применяются все виды пенопластов, минераловатные изделия
на основе синтетической связки, эластичные пенополиуретаны и др.К конструкционным пластмассам в настоящее время относятся: стекло¬
пластики, оргстекло (полиметилметакрилат), жесткий винипласт, поли-
стирольные и поливинилхлоридные пенопласта, синтетические пленки,
древеснослоистые пластики (ДСП), древесностружечные (ПДС) и древесно¬
волокнистые (ПДВ) твердые плиты.
§ 126. Стекловолокнистые пластмассы269§ 126. СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛАСТМАССЫНаиболее перспективными из полимерных материалов, применяемых
в строительных конструкциях, являются стекловолокнистые пластмассы,
получившие широкое распространение за последние годы в СССР и за ру¬
бежом. Стекловолокнистые наполнители в таких пластмассах являются ар¬
мирующим и упрочняющим материалом (табл. 39.1 и 39.2).Таблица 39.1Некоторые физико-механические характеристики различных волоконВолокнаОбъемный
вес в г/см8Предел
прочности при
растяжении
в кГ/мм2Модуль
упругости Е
в кГ/ммЛСтеклянные	2,48125-2502000—7000Крафтцеллюлозные	—917850Вискозные вытянутые	—75,6869Нейлоновые	1,1450,4460Хлопчатобумажные	1,5447,6770Таблица 39.2Прочность элементарного стекловолокна в зависимости от его диаметраДиаметр волокон
в мкПрочность элементар¬
ного волокна на воз¬
духе в кГ/мм*Прочность волокон,
высушенных хлори¬
стым кальцием,
в кГ/ммЛПрочность стеклянного
волокна в материале
в кГ/ммя100170—950105—10710—12100—135170—210130—13314—1680—90135—150153—15718—2060—70125—130141—143Обладая малым объемным весом (у = 1,4 -г- 1,9 т/м3) и высокой проч¬
ностью, такой материал коррозийно и химически стоек, при наличии спе¬
циальных добавок не горит, не подвержен загниванию, а некоторые его
виды светопрозрачны.Механическая прочность стекловолокнистых пластмасс зависит от хими¬
ческого состава стекла и диаметра стекловолокна. С уменьшением диаметра
(в определенных пределах) прочность стекловолокна возрастает.Большое влияние на прочность стекловолокон имеет и технология изго¬
товления их в промышленности. Стекловолокна могут изготовляться любой
длины и диаметра, благодаря чему имеется возможность получать волокна
определенной прочности.При воздействии влаги или других вредных сред стекловолокна могут
терять прочность и разрушаться. Смола в данном случае, обволакивая
поверхность волокон, но не пропитывая их, распределяет между ними напря¬
жения и защищает от различных вредных воздействий, повышая этим проч¬
ность стеклопластика.Стекловолокна из бесщелочного стекла характеризуются высокой хими¬
ческой стойкостью при воздействии воды и нейтральных сред (pH = 5-т-9),
но низкой стойкостью к щелочным и особенно кислым растворам. Волокна
из щелочного стекла устойчивы к воздействию большинства минеральных
кислот.
270Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалНаполнители в стекловолокнистых пластмассах применяются в различ¬
ной структурной форме: непрерывные стекловолокна — в виде нитей, жгу¬
тов, прядей, хаотически расположенные — из резаных нитей, стекловолок¬
нистые маты, ткани из стекловолокон.При требовании повышенных механических свойств на растяжение и
изгиб применяются тяжелые жгутовые ткани из некрученых стеклонитей;
такие стеклопластики могут применяться и для несущих конструкций.
Применяя параллельно уложенные стекловолокна при изготовлении изде¬
лия любого профиля из стеклопластика, можно добиться высокого коэффи¬
циента суммарной прочности их.Как связующие стекловолокнистых пластмасс применяются синтетиче¬
ские смолы, главным образом полиэфирные, феноло-формальдегидные, эпо¬
ксидные, а также и их композиции. Полиэфирные смолы по сравнению
с феноло-формальдегидными имеют большие преимущества, так как они
не требуют высоких температур и давлений для отверждения смолы. Вместе
с тем они дают возможность получать светопрозрачные стеклопластики.Весьма перспективным является применение новых кремнийорганиче-
ских смол, позволяющих получать стеклопластики с большей стойкостью
против воздействия высоких температур.С появлением в промышленности СССР полиэфирных, эпоксидных и
ряда других смол появилась возможность развития стеклопластиков, изго¬
товленных методом формования при низких давлениях. Количество смолы
в зависимости от характера стекловолокнистого пластика определяется
в пределах 20—25% по объему.В зависимости от характера наполнителя и технологических особенно¬
стей изготовления стекловолокнистые пластмассы условно делятся на три
основные группы:1)	на основе непрерывного волокна бесщелочного состава непосредст¬
венно после вытягивания покрываемого связующим или переработанного
в крученые нити или некрученые жгуты-ровницы (стеклопластики типа
СВАМ \ стекловолокниты типа АГ-4С);2)	на основе рубленного из жгутов хаотически расположенного волокна
бесщелочного состава в виде стекломатов или наносимого методом напыле¬
ния (волнистые стеклопластики и др.);3)	на основе стекломатов из грубого стекловолокна щелочного состава
и фенольных смол с добавкой гипса (стеклопластики типа «глакрезит»).Кроме указанных видов, применяется еще большая группа стеклопла¬
стиков высокой стоимости на основе стеклотканей — стеклотекстолита
(КАСТ, ВФТ, СКМ-1 и другие).Все эти стекловолокнистые пластмассы в той или иной мере применяются
в различного вида строительных конструкциях, а высокопрочные стекло¬
пластики типа СВАМ получают применение и при изготовлении несущих
конструкций.В настоящее время стеклопластики получили большое развитие в СССР
и за рубежом. В основном они изготовляются на базе полиэфирных, эпоксид¬
ных и феноло-формальдегидных смол. В табл. 39.3 приведены основные
характеристики стекловолокнистых пластмасс.Стеклопластики выпускаются в листах и в виде готовых изделий (труб,
профильного погонажа, вентиляционных коробов, плоских и гофрирован¬
ных кровельных листов и т. п.), а также и крупногабаритных блоков.
Изготовление стеклопластиков на основе полиэфирных смол позволяет
получать их прозрачными, полупрозрачными, окрашенными и бесцветными
для стеновых панелей в каркасных конструкциях.1 СВАМ — стекловолокнистый анизотропный материал.
Таблица 39.3Физико-механические свойства некоторых стекловолокнистых пластмассПредел прочности в кГ /см*Удельная удар¬
ная вязкость
в кГ • см/см* 1Основа стеклопластиковОбъемный
вес в г/см*на растяже¬
ниена сжатиена изгибМодуль упругости Е
в кГ/см2Твердость
по Бриннелю
в кГ/мм*Непрерывные параллельные стеклян¬
ные нити и модифицированные
феноло-формальдегидные смолы
(прессматериал АГ-4С)	1,84000—70004000—50004500—5500280 000—320 000350—500140Рубленые стеклянные нити и модифи¬
цированные феноло-формальдегид¬
ные смолы (пресс-материал АГ-4В)1,7-1,8800—12001300—20001500—2000120 000—150 00050—100130Холсты из рубленых стеклянных
нитей и полиэфирные смолы ....1,4—1,6400—2300400—2100400—280080 000—100 00044—14050—80Стекловолокнистые холсты из непре¬
рывных стеклянных волокон воз¬
душного вытягивания (ВВ) и сов¬
мещенная эпоксидная смола ....1,6400—700450—1200400—80070 000_15—22Параллельно уложенные стеклян¬
ные жгуты и эпоксидные смолы .1,6800—4100800—3800800—4500180 000—350 000140—19058-1201 Удельная ударная вязкость — работа, необходимая для разрушения образца грузом, падающим с некоторой высоты.§ 126. Стекловолокнистые пластмассы271
272Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалСпособы изготовления стеклопластиков разнообразны и зависят от вида,
формы и назначения изделий.Основными методами изготовления для стеклопластиков являются:
литье под давлением, прессование, непрерывный метод изготовления с при¬
менением шнеков, штамповка.Стеклопластики первой группы (Анизотропный сте¬
клопластик типа СВАМ). При укладке вытянутых элементарных стеклово¬
локон параллельно или взаимно-перпендикулярно с одновременным нане¬
сением на них связующего вещества получаем анизотропный стеклопластик.
Такой пластик обладает особо высокой механической прочностью в напра¬
влении укладки волокон при малом удельном весе и не подвержен корро¬
зии и загниванию, он водостоек. СВАМ получают из предварительно изго¬
товленных стеклошпонов. Процесс получения такого стеклошпона, готового
к формованию материала, заключается в одной операции, в то время как
для производства стеклопластика на основе стекло¬
ткани (стеклотекстолита) требуется 4 операции.Метод изготовления такого нового нетканого стекло¬
волокнистого пластика впервые разработан совет¬
скими учеными А. К. Буровым и Г. А. Андреевской
в 1957 г. и внедрен в производство (рис. 39.4).Расплавленное при температуре 1300—1400° С
стекло из электропечи, смонтированной на каретке,
имеющей возвратно-поступательное движение, вытя¬
гиваемое из многочисленных отверстий (фильеров)
донной части ее, попадает на вращающийся барабан,
ось вращения которого параллельна направлению
движения каретки. В процессе намотки стекловоло-
_ , ^	кон на барабан производится их смачивание связую-Риг 4 Рурмя пппнчводства сте^ошпона щим Beu*ecTB0M из прикрепленного к каретке пульве-
/ - элект опечь- 2 - Ризат0Ра- При одновременном возвратно-посту пател ь-
пульвериза?ор^ь^ - бара- ном движении каретки с печью и вращении барабана
бан	стекловолокно наматывается укладывающимися ря¬дом друг с другом витками. Давая каретке с печью
различную скорость, можно получать однонаправленный стеклошпон с
любым числом слоев различной плотности. Полученная таким путем лента
стеклошпона разрезается на листы, а затем снимается и направляется для
сушки на воздухе.Для получения перекрестного (двунаправленного) стеклошпона на ба¬
рабане закрепляется квадратный лист. После намотки на него требуемого
числа слоев стеклошпона одного направления он снимается, поворачивается
на 90° и снова закрепляется на барабан. Дальше намотка стекловолокон
проводится в перпендикулярном к предыдущему направлении и т. д.При помощи горячего прессования требующегося количества листов
однонаправленного или двунаправленного стеклошпона получается листо¬
вой слоистый стеклопластик СВАМ нужной толщины.Толщина самого стеклошпона для СВАМ определяется числом слоев
стекловолокон, уложенных в процессе их намотки.Марка СВАМ устанавливается соотношением волокон в продольном и
поперечном направлении, которое получается при намотке стекловолокон
и укладке листов стеклошпона. Прочность стеклопластика СВАМ опреде¬
ляется маркой, использованным типом связующего и направлением действия
сил (табл. 39.4).В табл. 39.5 и 39.6 приводятся основные параметры и физико-механиче-
ские свойства пластика СВАМ, выпускаемого Ленинградским заводом слои¬
стых пластиков.
§ 126. Стекловолокнистые пластмассаы273Таблица 39.4Величины предела прочности СВАМЭпоксифенольные связующиеБутваро-фенольные связующиеСоотношение числаслоев продольныхпродольноепоперечноепродольноепоперечноеи поперечных во¬направлениенаправлениенаправлениенаправлениелоконПредел прочности в кГ/смг1 : 151505150400040002: 17 300——32502:19 50022506400180010: 110 95012006900105015:1И 0507007200800Однонаправленные12 700———Содержание связующего вещества в стеклошпоне составляет около 25%
по весу и может изменяться в зависимости от вида смолы и назначения ма¬
териала (табл. 39.7).Таблица 39.5Основные параметры стеклошпона для изготовления СВАМх. Вид стекло-
шпона и
связующегоКонструкционный стеклошпонЭлектро¬
изоляцион¬
ный стекло¬
шпонСтеклолентаПараметрыэпокси¬
фенол ьное
резольного
типаэпокси-
фенольное
новолач-
ного типабутваро-
фенольное
и БФ-4бутваро-
фенольное
и БФ-4эпоксифенольноеДиаметр волокна ъ мк ...
Содержание связующего в %
Соотношение волокон в про¬
дольном и поперечном на¬
правлениях 	112—1520—50: 1 и 1:154—820—501 : 111—1216—18Однонаправлен¬Толщина в мм	Длина ъ мм	Ширина в мм	Жизнеспособность в сутках15—200,1—0,6
До 2800
До 2600
90—100180—2000,02—0,06
До 2800
До 2600
180—200ный с углом
перекрещива¬
ния 2—3°
0,25—0,35
До 180 000
508—10 при 20°,до 25 при
б -S- + 5° ССвязующие вещества, применяемые в настоящее время для изготовления
СВАМ, делятся на два типа.К первому типу относятся связующие на основе наиболее дешевых и
обеспеченных сырьем карбамидных смол и их различных модификаций.
Стеклопластик на этих связующих при своей сравнительно невысокой стои¬
мости применяется для массового употребления в строительстве — изго¬
товления разного типа конструкций, труб и пр.Ко второму типу относятся связующие с высокой стоимостью и проч¬
ностью, получаемые на основе бутваро-фенольных (клеев типа БФ), эпоксид¬
ных, ненасыщенных полиэфирных и сочетания их с другими, менее дефицит¬
ными и более дешевыми смолами. Такой стеклопластик СВАМ применяется
при изготовлении ответственных, в том числе и несущих конструкций.
274Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалТаблица 39.&Физико-механические свойства СВАМ при соотношении числа
продольных и поперечных волокон 1:1Наименование показателейРазмерностьЭпоксифенольноесвязующееБутваро-фенольноесвязующеепо техни¬
ческим
условиямпо фактиче¬
ским даннымпо техни¬
ческим
условиямпо фактиче¬
ским даннымУдельный вес	г!смъ1,5—2,01,5—2,0Предел прочности при ра¬кГ/см2стяжении 	4500550036004500Модуль упругости при ра¬стяжении X Юб	>2,853,002,802,90Предел прочности при сжа¬40005000тии параллельно слоям .>36004000Предел прочности при ста¬тическом изгибе 	>70008000—900050006000—7000Удельная ударная вязкостьк Г • см! см2500600300500Теплостойкость по Мар¬тенсу 	°С2002006565Твердость по Бринеллю . .кГ/мм255555050Удельное объемное электри¬ческое сопротивление. . .ом • см4 X Ю1*3 х юг*4 X 10134 X lO**Удельное поверхностноесопротивление 	ом3,5 X 10183,5 х 10135 X 10»4 X 101*Тангенс угла диэлектриче¬
ских потерь:при частоте 50 гц ...—0,020,010,0180,030,016при частоте 10е гц . . . .
Диэлектрическая проницае¬—0,008—0,017мость:при частоте 50 гц ...—7,77,77,07,0при частоте 10е гц . . .—4,54,5Электрическая прочность. .кв/мм35353535На Ленинградском заводе слоистых пластиков освоено производство
конструкционного перекрестного стеклошпона на бутваро-фенольном клее
БФ и спирто-феноло-формальдегидной смоле.Листовой и профильный стеклопластик на том же заводе производится
методом горячего прессования в многоэтажных гидравлических прессах и
прессформах.Стеклопластики второй группы. В стеклопластиках
этой группы наполнителями служат хаотически расположенные элементар¬
ные стекловолокна, нарезанные и смешанные с жидкими синтетическими
смолами. Нанесением на какую-нибудь поверхность, например ленту, из
такой смеси получают стеклопластик. Большое применение для той же цели
имеют стекломаты из резаного стекловолокна, а также маты из ряда других
структурных форм, образованных из стекловолокон.Производство стеклопластиков в СССР до сих пор было организовано
на базе феноло-формальдегидных смол, и только за последние годы началось
использование полиэфирных, эпоксидных и кремнийорганических смол.Стеклопластики третьей группы (типа «глакрезит»).
Стеклопластики, получаемые на основе стекломатов из грубого стеклово¬
локна щелочного состава и крезол- или феноло-формальдегидной смолы
резольного типа, наполненные дисперсным минеральным наполнителем
(гипс, тальк и т. п.), разработаны в ГДР, где и было впервые освоено их
промышленное изготовление.
§ 126. Стекловолокнистые пластмассы275Таблица 39.7Физико-механические свойства СВАМ на основе различных связующих (при
диаметре стекловолокна 10 м/с). По данным А. К. Бурова и Г. Д. АндреевскойНаименование смолыКоличе¬
ство
смолы
в шпоне
В%Предел
прочности
при растя¬
жении в
кГ/см*Удельная
ударная
вязкость в
кГ • см/см2Предел
прочности
при изгибе
в кГ/см2Твердость
по Бринел-
лю в
кГ/мм2Удельный
вес в т/м*Водорастворимая мочевино-
меламиновая	25,02600—300065—941600—230019,9—28,41,69—1,86Водорастворимая мочевино-
меламиновая в комбина¬
ции с лигносульфоновыми
кислотами	26,83000—3300134—1582600—290020,2—27,21,85—1,94Спирторастворимая карба-
мидная БДМ (эфир диме¬
тил омочевины), совмещен¬
ная с феноло-формаль-
дегидной смолой 	22,54300—450096—1132900—390031,9—34,71,74—1,73Эпоксидная ЭД-6, совмещен¬
ная с феноло-формаль-
дегидной смолой 	20,02500—2600101—1232100—220041,5—52,31,83—1,79Эпоксидная ЭД-6, совмещен¬
ная с карбамидной смолой
БДМ (эфир диметиломо-
чевины)	20,63300—4800141—1723900—410021,1—24,91,72—1,74Эпоксидная ЭД-6 с отвер-
дителем	22,14500—4700.292—3084100—460027,50—31,91,91—1,88При расчете по сухой смоле соотношение смолы и наполнителя 70 : 30,
продолжительность замешивания смолы и наполнителя в обычном смеси¬
теле 20—25 мин.Содержание смолы в стеклопластике 50%; наносится состав через щель
в бункере на медленно продвигающийся по конвейеру стекломат, уложен¬
ный на слой пропитанной крафт-бумаги. Из пропитанных и непропитанных
матов, укладываемых поочередно, составляется пакет требуемой толщины,
подвергающийся затем прессованию на девяти-, десятиэтажных прессах
с греющими плитами при удельном давлении 10 кГ/см2 и температуре 140—
150°. Перед прессованием поверх пакета также укладывается лист пропи¬
танной и высушенной крафт-бумаги.Выдержка для плит толщиной 3 мм составляет 20 мин, а толщиной 4 мм —
30 мин.Ниже приводятся некоторые физико-механические характеристики гла-
крезита:Предел прочности при растяжении	 600— 700 кГ/см2»	» » изгибе	 1100—1400 »Водопоглощение через 7 дней 		12—14%Объемный вес	 1100 кг/м3Размеры выпускаемых листов	 2200 х Ю00 или 1200 х 800 ммГлакрезит устойчив против влияния атмосферных факторов, трудно
воспламеняется, кислотоустойчив и применяется для изготовления пере¬
городок, волнистых листов, дверных коробок, оконных переплетов, электро¬
технических предохранительных ящиков и различных профилированных
изделий для трехслойных панелей.В настоящее время технология изготовления стеклопластика типа «гла¬
крезит» разработана во ВНИИСВ на базе отечественных холстов из стеклян¬
ных волокон ВВ и смол КФ-20 и № 228А (ВТУ П220—59), смешанных с 25—
30% алебастра. Опытные партии этого материала получены на многоэтаж¬
276 Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалных прессах фанерных заводов и ведутся работы по получению его на гу¬
сеничных прессах непрерывного действия.Стеклотекстолит. Стеклотекстолит — листовой слоистый ма¬
териал, получаемый методом горячего прессования набора полотнищ из
стеклоткани или стеклоткани в комбинации с хлопчатобумажной тканью,
пропитанных синтетическим полимерным связующим; он выпускается раз¬
личных марок в листах длиной не более 2400, шириной — 1000 мм и тол¬
щиной от 0,5 до 15 мм (табл. 39.8).Высокая стоимость стеклотекстолита препятствует широкому его при¬
менению в строительстве.Стеклянные ткани, применяемые для изготовления стеклотекстолита,
могут быть гарнитурового, саржевого или сатинового переплетений. В пер¬
вом случае переплетение происходит в каждом из мест встречи двух взаимно¬
перпендикулярных нитей — нить основы проходит над одной нитью утка,
во втором случае над двумя и в третьем случае над 4, 6 или 8 нитями утка.
Так как с увеличением количества пересечений-ремизов уменьшается изо¬
гнутость нитей, то для производства стеклопластиков лучше использовать-
ткани сатинового переплетения.При изготовлении ткани непрерывные стекловолокна, вытягиваемые
из фильер печи, замасливаются и собираются в прядь, которую наматывают
на бобину, вращающуюся с большой скоростью (до 3000 м/мин). Замасли¬
вание имеет целью склеить стеклянные волокна в прядь, защитить их от
атмосферных воздействий, истирания и разрушения в процессе дальнейшей
переработки. Содержание замасливателя — парафиновой эмульсии с жела¬
тином или некоторых других составов—2—3% от веса стекла. Толщина
непрерывных элементарных волокон 10—20 мк. Пряди из большого числа
волокон перерабатываются в нити, из которых затем на ткацком станке
изготовляется стеклоткань.Перед изготовлением стеклотекстолита с ткани удаляется замасливатель,.
для чего она промывается специальными растворителями (бензином, вод¬
ным раствором олеиновой кислоты и т. п.) или подвергается кратковремен¬
ной термической обработке (при 450—600° в течение 30—90 сек), в резуль¬
тате чего замасливатель выгорает, и химической очистке кислородом, по¬
даваемым в зону выжигания.Еще эффективнее очистка водой при температуре 55° и ультразвуком при
частоте колебаний! 20 кгц. За 3,5 сек количество замасливателя доводится
до 0,01% (вместо 0,2% при обычных методах).Процесс изготовления самого стеклотекстолита заключается в следую¬
щем: листы стеклянной ткани или комбинации ее с хлопчатобумажной тканью
пропитываются на машине связующей смолой с последующей сушкой,
разрезкой и укладкой в пакеты. Дальше такие пакеты подвергаются горя¬
чему прессованию.§ 127. ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ (ДСП)Слоистый материал, состоящий из тонких листов древесного" шпона
(лущеной древесины березы, ольхи, липы или бука), пропитанных преиму¬
щественно резольными, феноло-формальдегидными, карбамидными или
смешанными феноло-карбамидными смолами и спрессованных при высокой
температуре, называется древеснослоистым пластиком (ДСП); он выпу¬
скается следующих марок: ДСП-A, ДСП-Б, ДСП-В и ДСП-Г.Листы пластика, за исключением последней марки, имеют следующие
размеры: длина 700—5600 мм, ширина до 1200 мм, толщина 1—50 мм и для
пластика ДСП-Б от 15 до 60 мм.
Таблица 39.8Характеристика физико-механических свойств стеклотекстолитовМаркиПараметрыКАСТ
ТУ МХП
682—56КАСТ-1
ТУ МХП
682—56КАСТ-0,5
ВТУ МХП
3843—53КАСТ-0,8
ВТУ МХП
3843-53КАСТ-К
ТУ МХП
М285—54КАСТ-15 толщиной
в мм0,5 0,8 1,0КАСТ-В толщиной
в мм1,2 1,5Объемный вес в кг/м9	Предел прочности при растя¬
жении в кГ/сма:по основе 	по утку 	при сжатии:параллельно слоям . . .
перпендикулярно слоямУдельная ударная вязкость в
кГ/см2:по основе 	по утку 	Водопоглощение за 24 ч в г/дм2,
а для КАСТ-В в %	Вес 1 м2 толщиной 1,2 мм в кгВес 1 м2 толщиной 30 мм в кг1600-17002800170060450,15—0,352,02000—22002700150060450,5—1,5
2,0—2,2950-1500270015000,50,95—1,51300—1500280017000,5
1,3—1,51800—2000260015001000270040030060200026001500100027004003001,1200026001500100027004003001,5200026001500100027004003001,91600—1850250015001000—1200100750,8—1,51600-1850250015001000-1200100750,8—1,5§ 127. Древеснослоистые пластики (ДСП)
278 Г лава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалПроцесс изготовления такого пластика сводится к горячему прессованию
при температуре 145—155° С под давлением 150—200 кГ/см2 пакетов дре¬
весного шпона, пропитанного спиртовым водным раствором феноль- или
крезол-формальдегидной смолы с последующей просушкой.В пластике марки ДСП-A все слои шпона имеют параллельное друг другу
направление волокон (рис. 39.5), что обеспечивает максимальную прочность
при растяжении и сжатии вдоль волокон.В пластике ДСП-Б расположение волокон шпона смешанное: черезРис. 39.5. Схема расположения волокон шпонов
в древеснослоистом пластикеа — параллельное для ДСП-A и с включением через 5—20 слоев одного слоя с перпендикулярными волокнами для
ДСГ1-Б; 6 — перекрестное для ДСП-B; в — звездообраз¬
ное для ДСП-Гкаждые 5—20 слоев шпона с параллельным расположением волокон один
слой имеет перпендикулярное направление волокон по отношению к смеж¬
ным слоям.В пластике ДСП-В расположение волокон шпона в смежных слоях пере¬
крестное. Этот пластик применяется в тех случаях, когда требуется обеспе¬
чить высокую прочность при растяжении, сжатии и изгибе в двух взаимно¬
перпендикулярных направлениях вдоль и поперек волокон наружного
шпона (рубашки).В пластике ДСП-Г расположение волокон звездообразное — каждый
слой шпона смещается по отношению к предыдущему слою на 25—30°.
Такой пластик имеет практически одинаковые физико-механические харак¬
теристики по различным направлениям.Наибольшее применение для несущих конструкций могут иметь дре¬
веснослоистые пластики марок ДСП-Б и ДСП-В.Таблица 39.9Физико-механические свойства древеснослоистых пластиковПараметрыМаркиДСП-АДСП-Бдсп-вдсп-гОбъемный вес в кг/м3	1,331,31,31,3Водопоглощение за 24 ч, не болееВ %	5555Удельная ударная вязкость вк Г • см! см2	—803030Твердость по Бринеллю в кГ 1мм2 . .252525—Предел прочности в кГ/см2:при растяжении вдоль волоконрубашки	3000260014001400при -сжатии	1800160012501250при статическом изгибе ....2500280018001500при скалывании 	1501150140140
§ 129. Древесностружечные плиты (ПДС)279.Древеснослоистые пластики могут обрабатываться любым способом —
пилением, строжкой, фрезеровкой, сверлением, точением и др., но при боль¬
шом расходе инструмента.Большая прочность древеснослоистых пластиков объясняется их высо¬
кими качествами за счет эффективной термической обработки тонких слоев
древесного шпона, глубоко пропитанных водостойкими и прочными смо¬
лами, а также за счет уплотнения материала прессованием. Древеснослои¬
стые пластики по своим физико-механическим свойствам значительно от¬
личаются от цельной древесины (табл. 39.9).§ 128. ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫЕ ПЛИТЫ (ПДВ)Древесноволокнистые плиты изготовляются на бумажных сеточных ма¬
шинах из механически измельченных волокон древесины или других цел¬
люлозных материалов, проклеенных канифольной эмульсией с добавкой
для некоторых видов плит феноло-формальдегидных смол.Высушиванием без уплотнения такой древесноволокнистой массы произ¬
водятся пористые плиты, применяемые для утепления и звукоизоляции
стен, перекрытий и покрытий.При уплотнении той же массы в горячих прессах с добавлением феноло-
формальдегидных или других смол получаются изделия высокой прочности—
твердые древесноволокнистые плиты, представляющие собой конструкцион¬
ный материал, применяемый в стеновых панелях и панелях перекрытий.Основным сырьем для изготовления этих плит служат штучные и куско¬
вые отходы лесопильных и деревообрабатывающих предприятий — щепа,
рейки, горбыли и бруски.В зависимости от объемного веса из числа применяемых для несущих и
ограждающих конструкций различаются два вида древесноволокнистых
плит — сверхтвердые и твердые.Сверхтвердые плиты изготовляются из древесноволокнистой массы,
пропитанной синтетическими водостойкими смолами или высыхающими
тунговыми маслами с последующей термической обработкой (ГОСТ 4598—60);
объемный вес их порядка 950 кг/м3.Твердые древесноволокнистые плиты из древесных волокон с добавле¬
нием специальных составов в соответствии с ГОСТ, 4598—60 имеют размеры:
длину 1200—3600 мм, ширину 1000—1800 мм и толщину 3, 4, 5 и 6 мм.
Объемный вес этих плит должен быть не менее 850 кг/м3.Плиты при применении в конструкциях должны быть антисептированы.Сверхтвердые древесноволокнистые плиты применяются в более ответ¬
ственных конструкциях — для наружных обшивок и при изготовлении
панелей крыш покрытий.Твердые древесноволокнистые плиты применяются для изготовления сот
стеновых панелей и внутренних обшивок. Ниже приводятся некоторые па¬
раметры твердых древесноволокнистых плит (по ГОСТ 4598—53):Объемный .вес		700—1100 кг/м3Влажность		6—10%Водопоглощение за 24 ч по весу, не более ....	15%Предел прочности при изгибе		Не менее 200 кГ/см2§ 129. ДРЕВЕСНОСТРУЖЕЧНЫЕ ПЛИТЫ (ПДС)Материалы, изготовляемые горячим прессованием древесных стружек
(отходов деревообработки), пропитанных термореактивными синтетическими
смолами, называются древесностружечными плитами (ПДС).
280Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалПлиты имеют большие размеры, обладают высокой прочностью, одина¬
ковой по всем направлениям в своей плоскости, и отличаются хорошими
акустическими и теплотехническими свойствами.Поверхность этих плит в процессе прессования или после него хорошо
и просто обрабатывается, а свойства их могут меняться в широких пределах
в зависимости от особенностей изготовления.Древесностружечные плиты применяются в качестве конструкционного
и отделочного материала. По характеру отделки поверхностей древесно¬
стружечные плиты могут быть двух типов (ГОСТ 9381—60):1)	необлицованные с объемным весом 650—850 кг/м3, изготовленные из
специально измельченной стружки;2)	облицованные с каждой стороны двумя слоями древесного шпона
объемным весом 650—850 кг/м3, изготовленные из древесной стружки и
других отходов путем дробления.Размеры плит: длина 2500—3500 мм, ширина 1250—1750 мм и толщина
6—32 мм. Связующим веществом при изготовлении плит служат феноло-фор-
мальдегидные, мочевино-формальдегидные или мочевино-меламиновые смолы.Все такие плиты, применяемые в строительстве, должны быть антисеп-
тированы.Древесно-стружечные плиты применяются в строительных конструкциях
для полов, обшивки стен в каркасных сборных одноэтажных зданиях, для
подшивки потолков, в трехслойных панелях, для каркасных и бескаркасных
перегородок, облицовки дверей, вентиляционных коробов и др. Ниже при¬
водятся некоторые физико-механические характеристики тяжелых и сверх-
тяжелых древесностружечных плит, применяемых в строительных кон¬
струкциях:Объемный вес 		750—1100 кг/м3Водопоглощение по весу за 24 ч		15—40%Предел прочности при изгибе		210—530 кГ/см2Предел прочности при растяжении параллельноповерхности		20—280 »Предел прочности при сжатии перпендикулярноповерхности		240—280 »Модуль упругости	 28 000—70 000 »§ 130. ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО (ПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТ)Органическое стекло представляет собой термопластичный материал,
получаемый путем блочной полимеризации метилметакрилата (метилового
эфира метакриловой кислоты). Свойства его во многом зависят от темпера¬
туры и продолжительности приложения нагрузки.Этот пластик представляет собой вещество, почти абсолютно прозрачное
для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, совершенно бесцветное, он
значительно легче обычного силикатного стекла. При нормальной темпера¬
туре органическое стекло обладает сравнительно высокими физико-механи-
ческими показателями, которые, однако, в значительной степени снижаются
при повышении температуры. Все эти положительные свойства материала
позволяют эффективно применять его для покрытий теплиц и в других свето¬
прозрачных конструкциях. Благодаря своим термопластическим свойствам
оргстекло широко применяется и в криволинейных поверхностях: в покры¬
тиях куполов, сводов и разного вида ограждающих конструкциях стен и
потолков.Органическое стекло хорошо поддается механической обработке (свер¬
ление, строжка, фрезеровка, полировка), а также склейке и сварке; недо¬
статками его являются низкая твердость и малая теплостойкость. Одним из
эффективных способов повышения качества органического стекла является
§ 131. Винипласт жесткий (ВН)281многоосное растягивание его листов, предварительно нагретых до стадии
высокой эластичности. Обычно листы вытягивают на 50% при температуре,
превышающей на 10—15° С температуру стеклования. Вытяжка вызывает
взаимную ориентацию отдельных отрезков макромолекул полимера в на¬
правлении растягивающих усилий, что способствует повышению межмо-
лекулярного взаимодействия и снижению имевшихся внутренних напряже¬
ний в материале. Такое ориентирование органического стекла приводит
к резкому возрастанию ударной вязкости и некоторому повышению стати¬
ческой прочности, особенно при низких температурах.В СССР органическое стекло (табл. 39.10) выпускается в виде прозрач¬
ных и непрозрачных, бесцветных и цветных, пластифицированных и непла-
стифицированных листов, труб, а также эмульсионных порошков для
литьевых изделий или латексов.Таблица 39.10Основные физико-механические свойства оргстекла разных марок
(неориентированного)Предел прочностиМодульНаименование сортов и марок
оргстеклаРазмер¬ностьна растя¬
жениена сжатиена изгибупругости
при растяже¬
нииПоделочные сорта ПА, ПБ, ПВ,
цветные и матовые	кГ/см2550800100028 000Авиационные сорта А и Б, плас¬
тифицированные 	65060070027 000Авиационные марки непластифи-
цированныеСт-1	7801200120029 000Ст-2	9201200120030 000За последние годы созданы новые виды органического стекла, обладаю¬
щие высокой морозо- и теплостойкостью. Ударная прочность этих типов
оргстекла настолько велика, что нет необходимости производить их ориен¬
тацию.§ 131. ВИНИПЛАСТ ЖЕСТКИЙ (ВН)Термопластичный неармированный жесткий листовой материал, по¬
лучаемый на основе поливинилхлоридной смолы, называется жестким ви¬
нипластом. Листы этого пластика изготовляются прессованием пакета пред¬
варительно заготовленных пленок из непластйфицированной поливинил¬
хлоридной композиции или при помощи экструзии той же композиции
непосредственно на заданную толщину листа. В таком пластике удачно
сочетаются малый объемный вес, хорошая эластичность, высокая механи¬
ческая прочность и химическая стойкость против воздействия основных
агрессивных сред.	*В соответствии с проектом ГОСТ (взамен ТУ 3823—53) листы винипласта
выпускаются двух типов:1)	непрозрачного натурального цвета или окрашенного (ВН);2)	прозрачного бесцветного или окрашенного (ВП).Размеры листов винипласта: длина 1200—1500, ширина 500—650 и тол¬
щина 2—20 мм.Винипласт хорошо сваривается и обрабатывается на станках при высо^-
ких скоростях резания при температуре не свыше 60° С.Большим достоинством винипласта по сравнению с другими неармиро-
ванными пластиками является его низкая стоимость и высокая прочность
282Глава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалпри температурах от —10 до +60°. При длительном воздействии нагрузок
и за пределами указанных температур прочность винипласта значительно
снижается.Большим недостатком этого пластика является значительная ползучесть,
проявляющаяся и при нормальной температуре, но особенно в условиях
повышенных температур, когда прочность его значительно снижается, а де-
формативность резко возрастает. Поэтому применение винипласта ограни¬
чено и может быть допущено в несущих конструкциях только при незначи¬
тельной величине нагрузок (например, для желобов, карнизов и светопро¬
зрачных стеновых обшивок).За рубежом в целях снижения расхода стали винипласт широко приме¬
няется в качестве кровли, карнизов, трубопроводов и т. п.Большое применение винипласт имеет в цехах химической промышлен¬
ности для различного вида обшивок, отдельных элементов конструкций и
резервуаров. В настоящее время винипласт широко применяется при изго¬
товлении трубопроводов для различных целей.Ниже приводятся физико-механические свойства винипласта:Объемный вес		1380 кг/мъВодопоглощение за 24 ч		0,02 г/дм2Относительное удлинение при растяжении		10—20%Удельная ударная вязкость не менее		120 кГ • см/см2Твердость по Бринеллю		13—16 кГ/мм2Коэффициент теплового линейного расширения		0,00007Предел прочности при растяжении		500 кГ/см2Предел прочности при сжатии		800 »Предел прочности при изгибе	 1000—1200 »Модуль упругости		40 000 »Теплостойкость по Мартенсу		65° СМорозостойкость		—10° С§ 132. ПЕНОПЛАСТЫЯчеистые пластмассы, т. е. материалы с равномерно распределенными
изолированными (замкнутыми) порами, заполненными газом или воздухом,
называются пенопластами. Поры в таких материалах занимают обычно
90—98%, а стенки пор — всего лишь от 2 до 10% всего объема. При сооб¬
щающихся между собой порах такого рода материалы называются поро-
пластами.Наиболее известными и хорошо освоенными нашей промышленностью
являются пенопласта прессового изготовления на основе полистирола марок
ПС-1 и ПС-4 и поливинилхлорида — марки ПХВ-1. Наиболее легкий пено¬
пласт — полистирол марки ПС-Б изготавливают беспрессовым методом.
Простота изготовления пенопластов, в особенности марки ПС-Б, отсутствие
необходимости применения сложного оборудования, возможность запол¬
нения ими объемов любой конфигурации, хорошая адгезия ко многим мате¬
риалам делают их очень перспективными для использования в строитель¬
стве.С применением пенопласта выполняются трехслойные плиты и панели
разного назначения, средний слой в которых заполняется этими пласт¬
массами.При наличии в панелях тонких наружных слоев, обеспечивающих проч¬
ность и жесткость, средний слой из пенопласта, имея высокие теплотехни¬
ческие качества, обеспечивает одновременно большую устойчивость наруж¬
ным слоям и создает совместность их работы. Для среднего слоя рекомен¬
дуются пенопласта с объемным весом для стеновых панелей От 40 до 60,
а для плит покрытий — от 70 до 100 кг/м3.
§ 133. Сотопласты и мипора283Пенопласты марок ПС-1, ПС-4 и ПХВ-1 (табл. 39.11) выпускаются нашей
промышленностью в виде плит толщиной 40—60 мм, размерами не менее
500x500 мм\ по желанию заказчика заводом могут быть изготовлены
плиты заданных размеров; для марок ПС-Б плиты имеют размеры 600 X
X 900x50 мм. Предельная рабочая температура, при которой сохраняются
еще основные физико-механические характеристики пенопластов, составляет
60°. Пенопласты марок ПС-1 и ПС-4 горят, а марки ПХВ-1 — не поддержи¬
вают горения.Таблица 39.11Основные физико-механические свойства пенопластовПараметрыРазмер¬МаркиностьПС-1ПС-4ПХВ-4Объемный вес	г/см30,06-0,20,03—0,080,09—0,13Водопоглощение за 24 ч не более. . .кг 1м20,30,30,2—0,3Линейная усадка при 60° С	Предел прочности при нормальной
температуре в зависимости от
объемного веса:°/о01о0,81,0на растяжение	кГ/см220-4012—1512—40на сжатие	»3—301,7-6,02,5-9,0§ 133. СОТОПЛАСТЫ И МИПОРАСотопласты — газонаполненные пластмассы с системой регулярно пов¬
торяющихся ячеек правильной геометрической формы (рис. 39.6).Материалами для изготовления сотопластов служат: хлопчатобумажные
ткани, крафт-бумага или изоляционно-пропиточная бумага, пропитанные
феноло-формальдегидной или карба^идной смолой и антипиренами. За пос¬
ледние годы сотопласты широко применяются
в качестве тепло- и звукоизоляции, являясь
основой — средним слоем в трехслойных лег¬
ких ограждающих конструкциях с наруж¬
ными тонкими листами из конструкционных
материалов (металла, водостойкой фанеры,
древесно-волокнистых плит, стеклопластиков
и др.). Для большего повышения теплоизоля- рис 39 б Схема сотовой кон
ционных свойств ячеики сотопластов запол-	струкцииняются крошкой какого-либо теплоизоляцион¬
ного материала; таким материалом во многихслучаях служит пенопласт на основе мочевино-формальдегидных смол —
мипора, представляющая собой отвердевшую пену белого цвета.Мипора выпускается в виде плит или блоков толщиной до 350 мм, с объем¬
ным весом 0,01—0,02 г/см3 и является хорошим тепло-, звукоизоляционным
материалом (ВТУ МХП 2967—51 и ТУ 3258—58). Ее коэффициент тепло¬
проводности 0,026 ккал/м • ч • град, а предел прочности при сжатии
1,5 кГ/см2 и при растяжении 0,5 кГ/см2.Сотопласты получаются методом горячего формования с предваритель¬
ной пропиткой применяемого исходного материала термореактивной смолой
(табл. 39.12).
284Г лава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материалТаблица 39.12Физико-механические свойства сотопластаМатериал сотопласта
1Размер
сот в ммОбъемный
вес
в кг/см3Предел
прочности
на сжатие
в кГ/см2Предел
прочности
при сдвиге
в кГ/см2Модуль
упругости
при сдвиге
в кГ/см2Хлопчатобумажные ткани, пропитан¬
ные феноло-формальдегидной смо¬
лой 	11,10,0616,58,1427То же	11,10,1471,722,21169Стеклянная ткань, пропитанная по¬
лиэфирной смолой 	п,10,0924,610,6630Крафт-бумага, пропитанная феноло-
формальдегидной смолой 	ил0,0617,69,7539То же	п,10,0952,015,21260Асбестовая бумага, пропитанная
феноло-формальдегидной смолой . .п,10,0724,610,9770Магниевая фольга толщи ной 0,1 Злш с
клеевой пленкой	9,530,07526,717,6 '5610Алюминиевая фольга толщиной
0,05 мм с клеевой пленкой	9,530,07513,86,32800То же, толщиной 0,08 мм	9,530,0726,011,04760§ 134. ТЕПЛО-, ЗВУКО- И ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ,
ПОЛУЧАЕМЫЕ НА ОСНОВЕ ПЛАСТМАСС И ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТРОИТЕЛЬНЫХконструкцияхК тепло-, звукоизоляционным материалам, кроме рассмотренных выше,
следует отнести пенополиуретан, который представляет собой вспененную
композицию двух смесей, в которых в качестве вспенивающего вещества
используется газ, выделяющийся при реакции соединения этих смесей.Применение пенополиуретана дает возможность изготовления в завод¬
ских условиях дешевых комбинированных трехслойных железобетонных
панелей со средним слоем из вспененного теплоизоляционного материала;
в этом случае пенистую структуру пластмассы можно получать одновре¬
менно с пропаркой железобетонных панелей.Пенополиуретан можно изготавливать не только на заводе, но и непо¬
средственно в условиях строительства, что позволяет использовать этот
материал в качестве теплоизоляции стыков сборных конструкций.К синтетическим полимерным материалам с хорошими тепло-, звукоизоля¬
ционными свойствами следует отнести минеральные маты, получаемые из
дешевых и недефицитных синтетических смол. Этот изоляционный материал
является весьма перспективным для широкого использования в нашем
строительстве; для изготовления минерало- и стекловатных матов исполь¬
зуют в основном связующее из феноло-формальдегидных смол. Готовый ма¬
териал в виде компактных транспортабельных матов хорошо используется
для утепления железобетонных панелей, чердачных перекрытий и т. п.
Его коэффициент теплопроводности равен 0,035—0,050 ккал/м • ч • град.К гидроизоляционным материалам, изготовляемым из пластмасс, при¬
меняемым в строительных конструкциях (стенах, перекрытиях, фундамен¬
тах и др.), относятся полиэтиленовые, полиамидные и перхлорвиниловые
(пластифицированные) пленки, укладываемые поверх фундаментов в ка¬
честве основного гидроизоляционного ковра. Те же материалы в виде
рулонных пленок применяются при устройстве плоских крыш.Плоские и волнистые, прозрачные и непрозрачные листы стеклопластиков
различных цветов и оттенков применяются для кровельных покрытий; пер-
§ 135. Особенности некоторых физико-механических свойств пластмасс 285спективное значение имеет применение их для освещения помещений, пол¬
ностью исключающее необходимость строительства световых фонарей и зна¬
чительно облегчающее несущие конструкции покрытий.Ценным гидроизоляционным материалом при строительстве крыш и
фундаментов является изол, который изготовляется из дробленых отходов
изношенной резины путем ее девулканизации совместно с битумом и после¬
дующей пластификации полученного материала. Выпускается изол в руло¬
нах для гидроизоляции и кровли, а также несколько измененного состава
(с другими наполнителями) в виде кровельных плиток или гидроизоляцион¬
ной мастики. Быстрое освоение всех указанных выше тепло-, звуко-, гидро¬
изоляционных материалов нашей промышленностью должно полностью обес¬
печить строительство гражданских и промышленных зданий и инженерных
сооружений долговечными, негниющими и высокоэффективными материа¬
лами.§ 135. ОСОБЕННОСТИ НЕКОТОРЫХ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЛАСТМАССИз обобщения физико-механических свойств конструкционных и других
пластмасс видно, что, несмотря на большое их разнообразие, они имеют
ряд общих, характерных свойств, отличных'от свойств строительных мате¬
риалов неорганического происхождения.Небольшой объемный вес, высокая удельная прочность, малые модули
упругости пластмасс и большое влияние длительности действия нагрузок
требуют при применении их в строительных конструкциях специального
учета этих свойств. В частности необходимо выполнение специальных меро¬
приятий для повышения жесткости (уменьшения деформативности) несущих
конструкций из пластмасс. Это может быть достигнуто путем подбора наи¬
более эффективных типов конструкций и форм поперечных сечений их не¬
сущих элементов; необходимо учитывать также особенности технологиче¬
ского процесса изготовления применяемой пластмассы. Очень важное зна¬
чение будет иметь влияние на работу несущей конструкции длительно дей¬
ствующих нагрузок.Изучение влияния температуры на механическую прочность пластмасс
показывает, что ее понижение для большинства пластмасс уменьшает проч¬
ность на удар и снижает относительное удлинение при растяжении. Вместе
с тем повышаются твердость и пределы прочности при растяжении, сжатии и
статическом изгибе. Повышение температуры приводит к увеличению со¬
противления динамическому изгибу и снижению всех остальных механиче¬
ских показателей.Необходимо отметить, что пластмассы в открытых инженерных соору¬
жениях (мосты, эстакады, галереи и др.) подвергаются воздействию ряда
факторов, весьма неблагоприятных для этих материалов.При воздействии на пластмассы влаги, света и многих других атмосфер¬
ных влияний, а также интенсивных, многократно повторяющихся механи¬
ческих нагрузок (колебаний, вибраций) эти материалы изменяют свои фи-
зико-механические свойства (стареют) — теряется упругость, снижаются
величины пределов прочности и другие полезные качества.Этот процесс старения является чрезвычайно важным фактором, в осо¬
бенности для строительных конструкций при их эксплуатации; он мало
исследован и требует в дальнейшем глубокого изучения.Все конструкционные типы стеклопластиков и древесных пластиков
с волокнистым и слоистым строением наполнителя, обладая высокой проч¬
ностью, являются наиболее перспективными для применения их в несущих
конструкциях любой формы.
286 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассГ Л А В А 40ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАСС§ 136. ЦЕНТРАЛЬНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕРасчет монолитных элементов конструкций из пластмасс ведется на об¬
щих основаниях по методу предельных состояний (по несущей способности
и деформациям) с учетом в отдельных случаях некоторых особенностей ма¬
териала. Пластмассы характеризуются высокой удельной прочностью и ма¬
лым модулем упругости. Поэтому в большинстве случаев решающим для
назначения размеров сечений монолитных рабочих элементов из пластмасс
является второе предельное состояние, т. е. расчет по деформациям, вели¬
чины которых не должны превышать определенных допускаемых значений.
Другой особенностью пластмасс является свойство ползучести, учет влияния
которого во всех случаях расчета является обязательным.Расчетное сопротивление для конструкционных пластмасс при любом
виде напряженного состоянияR = kkAkJitR*,	(40.1)где RH — нормативное сопротивление;
k — коэффициент однородности;&дл — коэффициент длительности загружения;kw — коэффициент, учитывающий влияние повышенной влажности;kt — коэффициент, учитывающий повышение температуры.
Центральное растяжение. Расчет центрально растянутых
элементов производится по формуле:W<mp/?pFlip,	(40.2)где N — расчетная продольная сила;Rp — расчетное сопротивление растяжению основного материала ра¬
стягиваемого элемента (элементы могут состоять из нескольких
материалов);—	площадь поперечного сечения нетто элемента, приведенная
к основному материалу;
тр — коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений
в зависимости от наличия (тр = 0,8) или отсутствия (т? = 1)
ослабления в расчетном сечении.Центральное сжатие, расчет на прочность. Рас¬
чет центрально сжатых элементов по прочности производится по формулеN^mcRc*F*l,	(40.3)где #сж — расчетное сопротивление сжатию основного материала сжимае¬
мого элемента;тс — коэффициент условий работы, обычно принимаемый равным еди¬
нице.Центральное сжатие, расчет на устойчивость.
Коэффициент продольного изгиба при расчете элементов конструкций из
пластмасс определяется по общей формуле Эйлера в зависимости от вели¬
чины отношения модуля нормальной упругости Е к пределу прочности на
сжатие #по или условному пределу текучести RT. Для всех конструкцион-Еных пластмасс величина отношения -5— с достаточной точностью еще не-^прустановлена.
§ 136. Центральное растяжение и сжатие287По формуле Эйлера коэффициент продольного изгибатс2Е А^Iipэта формула справедлива при гибкостиС	Л	/ЛП Л\ф — ЯЛЯ.70 ~	(40,4)(40.5,где Е — модуль упругости;Rn.n — условный предел пропорциональности при сжатии;А,п — наименьшая гибкость, соответствующая границе применимости
формулы Эйлера.В формуле (40.4)А-*2^пр-Для определения коэффициента продольного изгиба за пределами про¬
порциональности, когда модуль упругости является величиной переменной,
П. М. Саламахин предлагает формулу:’'-‘-(Ш'-ж1)-	<40-6>Он же рекомендует для определения коэффициента продольного изгиба
при расчете центрально сжатых элементов из пластмасс пользоваться дан¬
ными, приведенными в табл. 40.1.Таблица 40.1Значение <р для центрально сжатых элементов из пластмассЗначение гибкости кМатериалСВАМЭФ-32-3011ДСП-Б; ДСП-В01,001,001,0050,990,980,99100,980,970,99150,950,930,98200,900,880,96250,850,810,93300,790,730,90350,710,630,87400,540,520,83450,420,410,79500,360,330,74600,240,230,52700,180,170,38800,140,130,29900,110,100,231000,090,080,181100,070,070,151 Стеклопластик на эпоксифенольном связующем с наполнителем из ткани ACTT-Q.В соответствии с теоретическими разработками В. П. Коцегубовым полу¬
чена зависимость коэффициента продольного изгиба <р от гибкости X для
СВАМ, ДСП-Б и органического стекла (рис. 40,1).
288 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассПо данным «Указаний по проектированию и расчету строительных кон¬
струкций с применением пластмасс» 1 для указанных выше трех конструк¬
ционных материалов получим:О 10 го 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 15В 160 170 180 190 200Xt—«—1—I- ' I I—1 I I I—1—1—1.1 J. I 1. 1 Л .1 1. I 1 il l I I I I	I I I I I I J .1 L ..1 I I i. I 1 I I 1	1_| JО 5,8 11,6 17,4 23 29 35 40,5 46,3 52 581»L-i I I j I i i i I i i i i I i i ill . , ■ . I ■ ■ . . I . . i , | , i i , | , i , ,| i , i,| n0	5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 kaРис. 40.1. График значений коэффициента продольного изгиба ср в зависимостиот гибкости стержня X1	— СВАМ; 2 — ДСП-Б; 3 — оргстекло1,000,900,800,700,600,500,400,300,200,10ОfOгозо405060708090ЮО1101201301U0150160по180190\?00\Рис. 40.2. График значений коэффициента про¬
дольного изгиба ф для фанерных труб в зависи¬
мости от их гибкости X.для СВАМ1	Указания по проектированию и расчету строительных конструкций с применением
пластмасс. Госстройиздат, 1963./'0,9
0,8
0,7
О,В
0,5
ОЛ
0,3
0,2
0J
§ 137. Поперечный изгиб элементов из пластмасс289для ДСП-Б
для оргстекла„=Ы™ = 552.Следовательно, для этих материалов соответственно будем иметь:986	1385	552Ф — X» ’» Ф — Л* ■ и Ф - %■> •Ввиду рациональности формы сечения для сжатых элементов могут найга
широкое применение фанерные трубы.На рис. 2 приведен график зависимости коэффициента продольного из¬
гиба от гибкости для фанерных труб, полученный на основании большого,
числа опытов (свыше 150 образцов), проведенных в ЛИСИ доцентом С. А. Ду-
шечкиным и старшим преподавателем А. М. Димовым.§ 137. ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПЛАСТМАССРасчет элементов из конструкционных пластмасс на поперечный изгиб
производится по общим формулам сопротивления материалов. Учитывая,
что многие балки из конструкционных пластмасс имеют слоистое строение,
необходимо, кроме расчета на прочность по нормальным напряжениям,
произвести проверку на скалывание по формуле Журавского.Интересные исследования Зехтлинга показали, что балки двутаврового
и коробчатого сечений из пластмасс высокой прочности по своим технико¬
экономическим показателям не уступают балкам из стали и дюралюминия.Учитывая существенное влияние сдвига при изгибе балок из пластмасс,,
особенно слоистого строения, определение прогиба для таких балок необ¬
ходимо вести с учетом его влияния, исходя из дифференциального уравне¬
ния упругой линии= + ^ <4015>'где у — прогиб балки;х — координата, отсчитанная по горизонтальной оси, проходящей!через центр тяжести поперечного сечения балки;Е — модуль упругости;/ — момент инерции поперечного сечения балки;М — изгибающий момент;Q — поперечная сила;
dQq = — -2-— сплошная равномерно распределенная поперечная нагрузка;:Р, = ж = ®“2<1+|‘>т>где G — модуль сдвига;ц — коэффициент Пуассона;а = — коэффициент;5	— статический момент сдвигаемой части сечения относительно оси,,
проходящей через центр тяжести;F, Ь — площадь и ширина поперечного сечения.Интегрирование указанного дифференциального уравнения при соот--
ветствующих граничных условиях дает приведенные ниже формулы для»
определения прогиба балок из пластмасс (см. табл. 40.2).	>
290 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассКроме балок прямоугольного сечения, могут найти широкое применение
(в мостовом строительстве в опытном порядке уже применяются) и балки ко¬
робчатой формы, выполненные из листов стеклопластика с уголковым или
швеллерным профилями подобно профилям, применяемым в стальных
конструкциях. Ниже приводится метод расчета указанных пластмассовых
коробчатых балок.На основании формулы (7.24) была установлена связь между относи¬
тельным прогибом однопролетной балки ~ и величиной отношения пролетак ее высоте При замене напряжения изгиба нормативным напряжениемполучимhh<\ l_
е\ fi,(40.7)где величина коэффициента k зависит от схемы загружения.Для однопролетной балки, загруженной одной силой в середине пролета.& =уя^0,167; для балки с двумя силами в пролете, расположеннымив третях пролета, k. = 0,213, и для балки с двумя силами, расположенными
в четвертях пролета, k ^ 0,230.Принимая р = получими(40.8)П. М. Саламахиным и С. А. Ильясевичем произведен анализ выражения(40.8)	и разработан способ определения оптимальных размеров поперечных
сечений изгибаемых трехслойных и коробчатых конструкций, обеспечиваю¬
щий их минимальный вес.Из формулы (40.8) имеемо'и — kQh,гдеk-9—
0 — i(40.9)(40.10)При применении материалов с малым модулем упругости и высокой
прочностью, к числу которых относятся конструкционные пластмассы, опти¬
мальная высота сечения часто определяется
из условия обеспечения необходимой жест¬
кости и минимального веса, причем напря¬
жения могут оказаться меньше расчетного
сопротивления примененного материала.
Для заданной нагрузки, пролета и вели¬
чины модуля упругости она может быть
получена для коробчатых сечений по фор¬
мулам, предложенным П. М. Саламахиным.
Одновременно определяются и все осталь¬
ные размеры сечения (рис. 40.3).Прежде всего требуется установить,
первым или вторым предельным состоянием
определяются в рассматриваемом случае
размеры сечения.Эта операция производится в следующей последовательности,а)	Вычисляется значение коэффициента а, характеризующего (в долях
от высоты конструкции) оптимальное удаление нейтральной оси от нижнейпт; н.оГ“Ч1ficrLт 8* нРис. 40.3. Схема поперечного се¬
чения коробчатой балки с обозна¬
чениями, принятыми в расчетных
формулах П. М. Саламахина
§ 137. Поперечный изгиб элементов из пластмасс291кромки конструкции, определяемое из условия полного (или пропорцио¬
нального) использования расчетных сопротивлений материалов растяги¬
ваемого и сжимаемого поясов:«= р Е,	(40-11>^сж^р1 +Яр£сжгде /?р, /?сж — расчетные сопротивления материалов растягиваемого и сжи¬
маемого поясов;£Сж — модули упругости материалов растягиваемого и сжимаемогопоясов.б)	Вычисляется требуемая характеристика жесткости проектируемой
конструкцииПаЕ,ШkQ =	±и,	(40.12 >где Ер — модуль упругости материала растягиваемого пояса;|у| —предельное значение относительного прогиба, принимаемое в за¬
висимости от назначения конструкции (для пролетных строений-
мостов, например, в пределаха — коэффициент, вычисляемый по формуле (40.11);I — величина пролета.в)	Вычисляются коэффициенты Л, В и v, зависящие от вида применяемых:
в поперечном сечении материалов:л = {у,+у~т^	<4013>s = (v„ — т4-С3);	(40.14)12а Ev'-=/ЕЕЩ^а.	<40|5>где 7Р, 7сж> Тст — объемные веса материалов соответственно растянутого,
сжатого поясов и стенок;\х — коэффициент Пуассона материала стенок; при отсутствий
более точных данных следует принимать для стекло¬
пластиков \х = 0,15, для древеснослоистых пластиков
\i = 0,4;Ест — модуль упругости материала стенок.г)	Определяется оптимальное значение напряжения в растягиваемом
поясе, при котором конструкция с требуемой характеристикой жесткости k^.
будет иметь размеры, соответствующие минимуму ее веса.°™=к¥(ПШ- (40'16),где УИр — расчетное значение изгибающего момента (с учетом всех попра^
вочных коэффициентов),
п — число продольных стенок коробчатой конструкции, принимаемое
по конструктивным соображениям.д)	Если (Топт Rp (где Rp — расчетное сопротивление растяжению мате¬
риала нижнего пояса), то определяющим основные размеры поперечного
сечения является первое предельное состояние; если же а£пт <С ^?р> то —
второе предельное состояние.
292 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассПри определении оптимальных размеров поперечного сечения тонкостен¬
ной коробчатой конструкции при расчете по первому предельному состоя¬
нию вычисляются следующие величины,а)	Оптимальная высота сеченияИ-у.Зг АМВшфг«-	<40Л7>где		V 12,4а£рб)	Оптимальная толщина стенокб	cr = lRH.	(40.19)в)	Оптимальная толщина нижнего пояса*н.п =	(40.20)г)	Оптимальная толщина верхнего пояса<40-21>д)	Оптимальный размер горизонтальных полок элементов, соединяющих
пояса и стенки,<40-22)пр ск пе)	Оптимальный размер вертикальных полок элемента, соединяющих
пояса и стенки,• dB= QpS°^r.	(40.23)Если de (1 —а) Я, то необходимо увеличить число стенок или, в край¬
нем случае, увеличить высоту сечения.Если 2drn > Ь, то необходимо увеличить высоту сечения.ж)	Оптимальное отношение расстояния между вертикальными ребрами
жесткости dp к высоте стенки Я определяется по данным, приведенным
ниже, в зависимости от граничных условий закрепления стенки и параметра:<40-24>Упр ст°стnbRЗависимость между параметром г0 и отношением ^ при шарнирном опи-рании всех краев стенки:г0 	 9,4 7,1 6,6 6,3 6,1 5,35%	 1 1,5 2,0 2,5 3,0 оопЗависимость между параметром г0 и отношением при защемлении стен¬
ки у поясов и шарнирном опирании на диафрагмах (ребрах жесткости):г0 			 12,3 11,1 10,2 9,8 9,6 9,0^			 1 1,5 2,0 2,5 2,0 азВ приведенных формулах приняты следующие обозначения:Rp — расчетное сопротивление растяжению материала нижнего пояса;—	расчетное сопротивление сжатию материала верхнего пояса;R*k — расчетное сопротивление скалыванию клеевого шва между соеди¬
нительным элементом и верхним поясом;
§ 137. Поперечный изгиб элементов из пластмасс293— расчетное сопротивление скалыванию клеевого шва между соедини¬
тельным элементом и стенкой;
п — принятое число стенок;5ВП- — статический момент площади верхнего пояса относительно нейтраль¬
ной оси;5СЖ — статический момент сжатой части сечения (без учета соединительных
элементов) относительно нейтральной оси;Qp — расчетное значение перерезывающей силы, вычисляемое с учетом не¬
равномерности распределения касательных напряжений по ширине
изгибаемого элемента и коэффициента динамичности;/пр — момент инерции сечения, приведенного к материалу нижнего пояса
(без учета соединительных элементов);(х — коэффициент Пуассона материала стенки;—	коэффициент, вычисляемый по формуле (40.18);Ьр — расчетная ширина сжатого или растянутого пояса, определяемая по
формуле:bv = knpb,	(40.25)где b — действительная ширина пояса;knp — коэффициент приведения, зависящий от отношения расстояния
между продольными ребрами Ьг к пролету и определяемый для
случая равномерно распределенной нагрузки по графику (рис. 40.4).
При сосредоточенной нагрузке для значения k„p, полученному
по графику, вводится поправочный коэффициент 0,85.Рис. 40.4. График для определения величины
коэффициента приведения в зависимости от отно¬
шения расстояния между продольными ребрами
балки к пролетуОпределение оптимальных размеров поперечного сечения изгибаемого
элемента при расчете по второму предельному состоянию производится
в следующей последовательности.а)	Оптимальная высота изгибаемого элемента^опт —'■'оптИГ'(40.26)где о£пт — оптимальное значение напряжения, определяемое по формуле
(40.16);k0 —характеристика жесткости, определяемая по формуле (40.12).б)	Требуемое отношение толщины стенки бст к высоте элемента Н,
определяемое условием устойчивости стенки при работе ее на изгиб с опти¬
мальным напряжением в сжатой зоне(1—^) (1 — 0)05
12,4аЕр(40.27)
294 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассв)	Оптимальная толщина стенокSCT = %,Н.	(40.28)г)	Оптимальная толщина нижнего пояса^■n="kJPb~-	(40.29)д)	Оптимальная толщина верхнего пояса6 _Q»5Afp_ 	а		/ил оду°в-п k0H4v (1 — а) ’	I4u.au/где 6р — расчетная ширина поясов определяемая по формуле (40.25).е)	По формулам (40.22) и (40.23) вычисляются оптимальные размеры
полок элементов, соединяющих пояса и стенки.Таблица 40.2Формулы для определения прогибов балок с учетом влияния деформацийсдвигаСхема загруженияРасчетные формулыРавномерно распреде¬
ленная по всему про¬
лету нагрузка q(40.31)Сосредоточенная в сере¬
дине пролета нагруз¬
ка РДве сосредоточенные в
пролете нагрузки Р
на расстоянии а от опор'=^Н(т)’+-(4ПСимметрично располо¬
женная равномерно-
распределенная .на¬
грузка q на средней
части балки на длине
1 — 2Ь'=А--Си'-<гГ+Консольная балка с рав¬
номерно распределен¬
ной нагрузкой q на
всем пролете'-2,8зг;п„ [1+8-ь(/) ]5Примечание. Величина Р2 = 2 (1 + (л) или определяется по формуле02 _ ^ст ш *-* пр^ст £ $пр ’где	\х — коэффициент Пуассона среднего слоя или стенок балки;«Sпр — приведенный статический момент сжатой зоны через отношение модулей:
сдвига сечения;Ъ = S бпр — ширина среднего слоя приведенного сечения (или суммарная толщина
стенок);Ест» GCT — модули упругости и сдвига стенок или среднего слоя.
$ 139. Данные для расчета строительных конструкций с применением пластмасс 295ж)	Оптимальное отношение расстояния между вертикальными ребрами
жесткости dp к высоте стенки Я определяется по таблицам в зависимости от
граничных условий закрепления стенки и параметра г0, вычисляемого по
формуле (40.24) с подстановкой вместо значения по формуле (40.27).Прогиб можно определять по общеизвестным формулам с обязательным
учетом деформаций от сдвига.В своих работах П. М. Саламахин дает также метод определения опти¬
мальных размеров поперечного сечения трехслойных конструкций, анало¬
гичный приведенному выше для коробчатых конструкций.В табл. 40.2 приводятся формулы для определения прогибов с учетом
влияния сдвигов для четырех различным образом нагруженных однопро¬
летных балок и одной консольной балки с равномерно распределенной
нагрузкой по всему пролету.Ниже приводятся результаты вычислений величин Р2 для некоторых
форм поперечных сечений:1)	круглое	р2 = 0,17 (1 + [л)/i2; 12)	прямоугольное р2 = 0,25(1 + \i)h2; Iз)	двутавровое № 60 Р2 = 0,58(1 + р,) /г2; J	I • )4) двутавровое № 10 Р2 = 1,24(1 ~\~\i)h2. ]Из сравнения приведенных данных видно, что влияние сдвигов оказы¬
вается существенным для двутавровых балок (при одинаковой высоте в не¬
сколько раз больше, чем для балок прямоугольного сечения) и для балок
большой высоты при небольшом пролете.§ 138. РАСТЯНУТО-ИЗОГНУТЫЕ И СЖАТО-ИЗО ГНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫИЗ ПЛАСТМАССРасчет растянуто-изогнутых и сжато-изогнутых элементов из пластмасс
следует производить с учетом неравенства во многих случаях расчетных
сопротивлений на растяжение, сжатие и изгиб по формулам (7.36) и (7.38).
Коэффициент I, который входит в формулу для расчета сжато-изогнутых
элементов, должен определяться по выведенной ранее формуле с учетом
длительности действия нагрузки и соответствующих других значений А =
= В данном случае для трех рассмотренных выше видов конструк¬
ционных пластмасс (СВAM, ДСП-Б, Оргстекло) согласно формуле (7.35)
получим:986 FR*n ’
t i № N£— 1385' /гддл; |	(40.33)i = i — N
552 ' Ff>w •§ 139. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАССНекоторые данные, необходимые для расчета строительных конструкций
с применением основных конструкционных пластмасс, даны ниже в табл. 40.3
и 40.4.Расчетные сопротивления, приведенные в таблицах, даны для нормаль¬
ных условий эксплуатации при температуре + 20° С.
Таблица 40.3Основные расчетные сопротивления и физико-механические характеристики стеклопластиковРасчетное сопротивление
в кГ/см*Модули упругости
в кГ/см*КоэффициентСтеклопластики*Р«и«с*српри кратко¬
временной
нагрузкепри длитель¬
ной нагрузкеКоэффициентПуассоналинейноготемпературногорасширенияОбъемный вес
7 в кг/м*I группа:СВАМ	160025001400■550285 000240 0000,130,0000051900АГ-4С			900900600300180 000150 0000,130,0000051900II группа	1501501509060 00030 0000,400,0000151400III группа		1401401409070 00035 0000,400,0000151400КАСТ-В и КАСТ толщиной 1,5 мм.. .1300700750350240 000190 0000,150,0000061850КАСТ-В толщиной £-^2 мм, но
^ 5 мм		1100550450300240 000190 0000,150,0000061850и м е ч а н и я: 1. Содержание стекловолокна в СВАМ’е принято в количестве 65%.2.	Стеклопластики II группы — с наполнителями в количестве 20% из рубленых жгутов, хаотически расположенное волокно бесщелоч-
ного состава, применяемое в виде предварительно изготовленных матов или наносимое на форму методом напыления и со связующим — поли¬
эфирными смолами.3.	Стеклопластики III группы — с наполнителями в виде холстов из грубого щелочного волокна, вытягиваемого различными способами, и со
связующим — феноло-формальдегидными смолами с добавкой гипса.4.	Коэффициенты снижения расчетных сопротивлений и модулей упругости в конструкциях, находящихся в условиях повышенной влаж¬
ности и температуры, для стеклопластиков даны в табл. 6 и 7 «Указаний по проектированию и расчету строительных конструкций с применением
пластмасс» (1963). Там же дана таблица для пересчета расчетных сопротирлений и модулей упругости в зависимости рт содержания стеклово-296 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмасс
Таблица 40.4Основные расчетные сопротивления для некоторых конструкционных й другие rutaCfMaCC и их физико-механическиехарактеристикиПластмассы♦Объемный
вес 7
в кг/м*Расчетное сопротивление в кГ/см2Модули упругости Е и сдвига G в кГ/см2
при нагрузкерастяже¬
нию (вдоль
волокон)*РизгибуRHсжатию(вдольволокон)*ссрезу или
скалыва¬
нию вдоль
слоев Дсркратковре¬менной£крдлительной*ДЛкратковре¬менной°кРдлительнойСДЛ120015025020014028 00014 000Винипласт жесткий 		14001301801408528 00016 000—Древеснослоистые пластики:ДСП-Б толщиной 15—60 мм	13001090130080070300 000150 000——130045060047070180 00070 000——ДСП-В толщиной 3—12 мм	125056076060080180 00070 000——Древесноволокнистые плиты и соты изних:сверхтвердые	95060100605050 00012 50020 000500095050100503530 0007 50014 0003500$ 139. Данные для расчета строительных конструкций с применением пластмасс 297
Продолжение табл. 40.4ПластмассыОбъемный
вес 7
в кг/м*Расчетное сопротивление в кГ/смгМодули упругости Е и сдвига G в кГ/см2
при нагрузкерастяже¬
нию (вдоль
волокон)*Ризгибу«исжатию(вдольволокон)*ссрезу или
скалыва¬
нию вдоль
слоев Rcркратковре¬менной£крдлительнойЕдлкратковре¬меннойVдлитель¬
ной GwnДЛДревесно-стружечные плиты с объемным весом:облицованные 	650202033—20 0004000 *——» 	750232339—20 0004000*——» 	850272745—20 0004000*——необлицованные	650181830—20 0004000*——» 	750222236—20 0004000*——» 	850232339—20 0004000*——Пенопласты	400,8—0,50,5120 **10**80 **40 **» 	60-802,0—1,00,9300 **100 **150 **75 **» 	1002,2—1,71,4600 **200 **220 **ПО **Сотопласты на основе:Поперек сотПри сжатии вдоль
сотПри сдвиге поперек
сотхлопчатобумажной ткани	140——73,11000800450360крафт-бумаги	,90——1,71,0450360140110изоляционно-пропиточной бумаги	30——0,50,12116013011090Примечание. Коэффициенты снижения расчетных сопротивлений и модулей упругости в конструкциях, находящихся в условиях
повышенной влажности и температуры, даны в таблицах, приведенных в «Указаниях по проектированию и расчету строительных конструкций
с применением пластмасс», 1963 г.* Данные соответствуют модулю упругости при изгибе; при растяжении и сжатии модуль упругости принимается равным 8000 кГ/см2.** Модули нормальной упругости и сдвига полистирольных пенопластов беспрессового изготовления принимаются по приведенным дан¬
ным Q умножением на коэффициент 0,6,298 Г лава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмасс
§ 140. Соединение элементов конструкций из пластмасс299В приложении 10 помещена номенклатура строительных конструкций
с применением пластмасс.Более подробные материалы можно найти в «Указаниях по проектиро¬
ванию и расчету строительных конструкций с применением пластмасс»,
г также в специальной литературе.§ 140. СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПЛАСТМАСССоединение элементов производится тремя способами: склеиванием,
сваркой и механически — болтами, винтами, заклепками и другими сред¬
ствами. Все соединения, за исключением клеевых, наряду с явными досто¬
инствами имеют и существенные недостатки.Соединения на болтах и заклепках вызывают неравномерность распре¬
деления напряжений в стыках и некоторое ослабление соединяемых эле¬
ментов.Способ сварки, являющийся самым прогрессивным для элементов из
термопластичных материалов, приводит к возникновению в зоне сварного
шва значительных внутренних напряжений, а также к термическому от¬
пуску; эти недостатки вызывают снижение прочности соединений.Сравнивая указанные два способа соединений со склеиванием вещест¬
вами, которые обладают большой адгезией (прилипаемостью) к самым раз¬
личным материалам (не исключая и пластмасс), нужно отдать предпочтение
склеиванию. Применение высокомолекулярных веществ для клея сделало
его весьма надежным, а в ряде случаев и единственно возможным способом
соединений.Преимущество этого способа соединения заключается в упрощении и
ускорении процесса сборки отдельных элементов и в получении в боль¬
шинстве случаев большей прочности по сравнению со всеми другими спо¬
собами соединений; кроме того способ склеивания приводит к снижению
веса конструкции, обеспечивает герметизацию соединяемых швов и стой¬
кость их против коррозии.Например, в трехслойных плитах склеивание позволяет получить
наиболее экономичное и прочное соединение обшивки с материалом запол¬
нителя.Учитывая к тому же высокую жизнеспособность и водостойкость син¬
тетических клеев, рекомендуется при изготовлении конструкций из пласт¬
масс применять преимущественно склеивание.Наиболее распространенными способами склеивания листовых пласт¬
масс являются: склейка внахлестку, встык с накладками, а также тавро¬
вые и цилиндрические соединения (рис. 40.5), которые применяются в ка¬
ждом отдельном случае в зависимости от типа проектируемой конструкции.Применяя способ соединения внахлестку, необходимо учитывать осо¬
бенности распределения напряжений в шве; следует иметь в виду, что раз¬
рушающая нагрузка в этом соединении пропорциональна не длине на¬
хлестки, а ее ширине, и в некоторых пределах возрастает с увеличением
толщины склеиваемых элементов за счет более равномерного распределе¬
ния сдвигающих напряжений и уменьшения отрывающих напряжений из-за
большой жесткости листов при изгибе, несмотря на увеличение плеча пары
сил, создающей отрывающие напряжения. Прочность такого шва будет
повышаться с уменьшением толщины клеевой прослойки и находится в за¬
висимости от способности ее и склеиваемого материала деформироваться
под воздействием внешних сил, причем чем большей жесткостью будет
обладать склеиваемый материал по сравнению с клеевой прослойкой, тем
равномернее будет распределение напряжений и выше несущая способность
соединения. Следовательно, предел прочности на сдвиг в клеевом шве
300 Г лава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмасс.указанной конструкции не является постоянным по величине. На основании
экспериментально-теоретических исследований установлено, что растяги¬
вающие напряжения, действующие перпендикулярно к плоскости клеевого
шва, имеют наибольшую величину по концам нахлестки, уменьшаясь к се¬
редине длины сопряжения. Неравномерность распределения сдвигающих
напряжений и наличие отрывающих напряжений приводит к значитель¬
ному снижению прочности клеевого шва.Снижение неравномерности распределения напряжений и влияния
пары сил, а следовательно, и увеличение разрушающей нагрузки можетРис. 40.5. Виды клееных соединений пластмасса — соединение внахлестку; б — врезное (шпунтовое) соединение вна¬
хлестку; в — соединение встык с накладками; г — тавровое соединение
внахлестку; д — тавровое врезное соединение; е — тавровое соединение
с накладками из уголков; ж — соединение трубчатых элементов вна¬
хлестку; з — врезное (шпунтовое) соединение трубчатых элементов; и —
соединение трубчатых элементов при помощи муфты или втулки; к —
способ склеивания внахлестку с подгибанием концов соединяемых эле¬
ментовбыть достигнуто путем среза торцов соединяемых элементов под углом.
Учитывая плохую работу клеевых соединений на отрыв (отдирание), а
также сгораемость синтетических клеев, рекомендуется в целях повыше¬
ния прочности и огнестойкости таких соединений вводить дополнительно
механические крепления, воспринимающие отрывающие усилия. Для рас¬
чета на прочность соединений внахлестку иногда (особенно за рубежом)
пользуются графиками, выражающими зависимость предела прочности на
срез от величины отношения квадратного корня из толщины листа на¬
хлестки s к ее длине I, т. е. от величины называемой фактором соедине¬
ния. С увеличением ее уменьшается концентрация напряжений и увеличи¬
вается предел прочности на срез.Применение сварных соединений допускается только для термопласти¬
ческих материалов. Сварка таких материалов, как и склеивание их в набух¬
шем (за счет применения специальных растворителей) состоянии, предста¬
вляет собой процесс самослипания материала, обеспеченный одновремен¬
§ 141. Синтетические клеи для склеивания разных материалов301ным действием повышенной температуры и давления. Сваркой пользуются
при изготовлении крупногабаритных конструкций различного вида, вы¬
полненных из одного и того же материала, как например оргстекла, вини¬
пласта, полистирола, полиэтилена и полихлорвинила.Сваривание с целью соединения элементов из пластмасс производится:
контактным способом для соединения плоских заготовок или в струе горя¬
чего воздуха, т. е. способом, напоминающим газовую сварку металлов,
особенно распространенным при сборке изделий из винипласта, а за по-6)В)*)Ффж)3)□1л)[LРис. 40.6. Виды сварных соединений пластмасса — встык тонких листов; б — встык толстых листов; в — наложением односто¬
роннего шва; е — наложением двусторонних швов; д — наложением торцовых
швов; е — наложением торцовых швов с подгибанием одного элемента; ж —
с односторонней накладкой, присоединяемой торцовыми швами; з — то же, с
парными накладками; и — присоединение элементов под углом с разделкой
кромок; к — то же, без разделки кромок; л — при образовании таврового
элемента с фланговыми швамиследние годы — электротермическим и высокочастотным, наиболее совер¬
шенными способами.Прочность и плотность сварного шва зависят от правильного ведения
режима сварки, а также от формы и профиля угла раскрытия и величины
зазора между свариваемыми листами. Различают четыре вида сварки:
встык, внахлестку, угловую и валиковую (рис. 40.6). Шов внахлестку
обладает меньшей прочностью, чем шов встык, за счет того, что при сварке
внахлестку сварочный пруток прикрепляется лишь к наружной пленке,
прочность соединения которой с остальной частью листа снижается из-за
ее сильного нагрева во время сварки.При механическом способе соединений в большей степени применяются
заклепки, реже — болты и шурупы. Клепка пластмасс, например слоистых
пластиков, производится при помощи ручного, пневматического инстру¬
мента или в прессах.§ 141. СИНТЕТИЧЕСКИЕ КЛЕИ ДЛЯ СКЛЕИВАНИЯ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВКлеи для склеивания элементов строительных конструкций из разных
материалов с применением пластмасс должны обладать прежде всего хоро¬
шей адгезией и когезией, достаточным сопротивлением сдвигу и отрыву
(скалыванию и растяжению). Кроме того, они должны иметь хорошие
показатели по длительной прочности, стойкости к старению, воздействию
атмосферных влияний — солнца, влаги и переменной температуры.
802 Глава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмассВ настоящее время нет универсального клея, пригодного для склеива¬
ния любых материалов. Поэтому применяются разного вида клеи в зави¬
симости от вида склеиваемых материалов и требований, предъявляемых
к клееной конструкции. Наиболее надежным и почти безусадочным яв¬
ляется эпоксидный клей, но стоимость его еще очень высока.Синтетические смоляные клеи в зависимости от условий отверждения
их делятся на два вида: клеи холодного и горячего отверждения.Клеи холодного отверждения не требуют для склейки сложного обору¬
дования; основной их недостаток — малая производительность труда в связи
с большими сроками выдерживания элементов конструкций в прессах;
некоторое повышение производительности труда достигается небольшим
подогревом склеиваемого изделия.Клеи горячего отверждения, допускающие подогрев до 120—160° С,
требуют более сложного и дорогого оборудования. Сроки выдерживания
готовых изделий в этом случае сокращаются в десятки раз по сравнению
со сроками при холодном отверждении, а сам процесс склеивания значи¬
тельно ускоряется.Применение клеев горячего отверждения наиболее целесообразно при
массовом заводском изготовлении клееных элементов конструкций.Все синтетические клеи обладают исключительно высокой адгезией и
когезией, водостойкостью, большой прочностью и стойкостью против воз¬
действия различных агрессивных сред.В настоящее время синтетические клеи выпускаются в жидком виде,
порошке и в пленках.Жидкие клеи в зависимости от вида растворителя имеются двух видов:
растворы смол, каучуков и производных целлюлозы в спирте или ацетоне
и водный раствор специально приготовленных смол. При добавке отвер-
дителя жидкий клей переходит в неплавкое, нерастворимое состояние;
при этом большое значение имеет правильная дозировка отвердителя, с тем
чтобы была обеспечена достаточная жизнеспособность клея (1—8 ч). К на¬
иболее распространенным жидким клеям относятся феноло-формальдегидные,
резорцино-формальдегидные, мочевино-формальдегидные и эпоксидные.Порошкообразные клеи применяются как в сухом виде с последующим
подогревом склеиваемых поверхностей, так и при растворении их в воде
или спирте при t= 18-5-20° С и постоянном перемешивании; в послед¬
нем случае технология их применения не отличается от жидких смол. При¬
меняется порошкообразный клей по сравнению с жидким значительно
реже. Основным преимуществом порошкообразных смол является больший
срок хранения их по сравнению с жидкими.Клеевые тонкие пленки изготовляются в большинстве случаев из очень
тонкой бумаги, пропитанной раствором феноло-формальдегидной смолы
с добавлением пластификатора (глицерина). После сушки производится
разрезка пленки толщиной 0,08—0,25 мм на листы или свертывание ее
в рулон длиной до 1200 м.При склеивании такая пленка укладывается в швы между склеивае¬
мыми элементами. После запрессовки при повышеннрй температуре полу¬
чается готовое клееное изделие с прочными отвержденными швами.Для представления о прочности синтетических клеев ниже приводятся
данные о физико-механических свойствах синтетического клея БФ (бутваро-
фенольные клеи БФ имеются нескольких марок, из них БФ-2 и БФ-4 при¬
меняются для склеивания металла).Прочность клеевого шва при склеивании металла:при комнатной температуре		не менее 100 кГ/см2при t = 60° С		60—65 »Прочность клеевого шва при склеивании ткани ....	40 »
§ 141. Синтетические клеи для склеивания разных материалов303Клеевое соединение обладает необходимой морозостойкостью и тепло¬
стойкостью. Испытания при —60° С не дали снижения прочности и нару¬
шений структуры шва.Ниже приводится выписка из журнала испытания.Теплостойкость после прогрева при t = 180° С в про¬
должение 6 ч листа белой жести с нанесенной на негопленкой клея	при изгибе трещин не обна¬
руженоВ табл. 40.5 приведены нормативные сопротивления клеевых швов на
скалывание по данным «Указаний по проектированию и расчету строи¬
тельных конструкций с применением пластмасс» (1963).Таблица 40.5Нормативные сопротивления клеевых швов на скалываниеНормативные сопротивления в кГ{см9Наименование клеяСклеиваемые материалыпо требованиям ТУ
на материалы или по
результатам стати¬
ческих кратковремен¬
ных испытаний малых
образцовпри длитель¬
ных нагрузкахЭпоксидный холодного
или теплого отверждения
марки ЭПЦАсбестоцемент с асбе¬
стоцементом4020Алюминий с алюми¬
нием6030Феноло-формальдегид-
ный горячего отвержде¬
ния марки БАсбестоцемент с асбе¬
стоцементом3216Стеклопластик со стек¬
лопластиком3216То же, холодного от¬
верждения марки КБ-3Стеклопластик со стек¬
лопластиком3216Фенольно-эпоксидный
горячего отверждения
марки ФЭ-10Алюминий с алюми¬
нием2010Полиэфирный марки
ПН-1Стеклопластик со стек¬
лопластиком8040Каучуковый марки
88-Н или КС-1Алюминий с ДВП5025При склеивании изделий необходимо учитывать свойства как клеев,
так и самих склеиваемых материалов.К безусадочным клеям относятся казеин, модифицированные резор-
цино-феноло-формальдегидные и эпоксидные смолы. Применение таких
клеев может быть рекомендовано в тех случаях, когда не может быть обес¬
печено требуемое давление при запрессовке.
Глава 41. Слоистые конструкцииПрочность соединения может быть обеспечена при условии правильного
лодбора состава клея, небольшой толщины клеевого шва, точного соблюде¬
ния режима процесса склеивания и применения соединения правильной
конструкции.Феноло-формальдегидные клеи изготавливаются из смолы с введением
•в нее перед использованием отвердителя — керосинового контакта Пет¬
рова. Жизнеспособность этих клеев при t = 20° С определяется 3—6 ч, а
при t ^> 20° С — от 2 до 3 ч.Г л А в А 41СЛОИСТЫЕ КОНСТРУКЦИИ-■§ 142. СХЕМЫ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ СЛОИСТЫХ КОНСТРУКЦИЙПо форме слоистые конструкции представляют собой плоские или с лег¬
кой кривизной плиты.Многослойные стеновые и кровельные панели применялись и прежде,
однако конструктивные решения их принципиально отличались от совре¬
менных.В современных конструкциях такие плиты выполняются из трех слоев,
которые в отличие от многослойных работают под нагрузкой как целая
монолитная конструкция. В этом и заключается принципиальное отличие
таких плит от многослойных. Обладая высокими качествами и экономич¬
ностью, такие слоистые плиты в настоящее время начинают получать зна¬
чительное распространение в строительстве.Трехлойная плита состоит из двух тонких листов наружной и внутрен¬
ней обшивки из конструкционных материалов высокой прочности, которые
выполняют функции основных несущих и защитных элементов, и легкого,
относительно более толстого среднего слоя, имеющего высокие теплоизоля¬
ционные свойства, а также обеспечивающего воспринятие сдвигающих
усилий при работе плиты на изгиб, устойчивость сжатой обшивки, проч¬
ность обшивки на продавливание. Такая конструкция плит позволяет
использовать в различных комбинациях большой ассортимент различных
материалов. Необходимым условием при выборе материала для наружной
обшивки, кроме высокой прочности, является стойкость ее против слу¬
чайных внешних воздействий, выветривания, влияния колебания темпе¬
ратур, влаги, освещения и других встречающихся вредных факторов.
Внутренняя обшивка должна обладать хорошими пароизоляционными,
термозвукоизоляционными свойствами и необходимой биостойкостью. При¬
менение обшивок в зданиях химической промышленности требует стой¬
кости их против воздействия агрессивных сред. В качестве материалов
наиболее удовлетворяющих указанным условиям, в настоящее время
могут быть рекомендованы в порядке степени ответственности здания в пер¬
вую очередь листы алюминия, стеклопластика, асбестоцемента, затем ДСП
и водостойкая фанера.Выбор материалов для среднего слоя (срединки) плиты зависит от ее
конструкции в целом. Плиты выполняются трех видов: сплошные, часто¬
ребристые и окаймленные — окантованные по контуру (рис. 41.1).Сплошные плиты- панели. Наиболее оптимальными и пер¬
спективными материалами для срединки в таких плитах являются конст¬
руктивные пенопласты и сотопласты, прочно склеенные с обшивками.
§ 142. Схемы и конструктивные решения слоистых конструкций305Помимо своих хороших физико-механических свойств, эти материалы подат¬
ливы в плоскости плиты, обеспечивая минимальные внутренние напряже¬
ния, неизбежно возникающие в клеевых швах. Пенопласты и сотопласты
воспринимают все сдвигающие усилия при изгибе. Обрамление в этом слу¬
чае выполняет только защитные функции.Часторебристые плиты и панели — решетчатая конст¬
рукция, образуемая при расстоянии между ребрами d 0,05 I (рис. 41.1)
двумя взаимно перпендикулярными, пересекающимися тонкими полосами
из конструкционного материала с взаимной подрезкой на половину высоты
и заполнением промежутков эффективным утеплителем — мипорой или
минераловатными материалами.Экономичным решением для часторебристой панели является конст¬
рукция сот из древесноволокнистых плит (ПДВ) с размерами ячеек от 100
до 600 мм, определяемыми расчетом
плиты на срез при изгибе, на про- а, /4
давливание обшивки от местной	1 'нагрузки и проверкой на местную
устойчивость. Для этой же цели
применяются бумажные и тканевые
сотопласты.Учитывая, что при склеивании
древесноволокнистой плиты с жест¬
кими обшивками, значительно от¬
личающимися коэффициентами ли¬
нейного расширения, могут возник¬
нуть в клеевом шве большие внут¬
ренние напряжения, следует реко¬
мендовать применение в этих слу¬
чаях сравнительно эластичных
клеев.При склеивании обшивок с об¬
рамлением такой панели дополни¬
тельно применяются механические
способы крепления. Это необходимо
в целях повышения огнестойкости
плит-панелей, так как в условиях
высоких температур может прои¬
зойти быстрое сгорание клея, а также для предохранения от случайных
механических повреждений при транспортировке, монтаже и т. п. Такие
крепления вместе с тем улучшают работу клеевых швов на отрыв.Сдвигающие усилия при изгибе плит-панелей воспринимаются продоль¬
ными элементами сот. Заполнители и обрамления при этом несут только
изоляционные и защитные функции. Пример такой плиты-панели со свето¬
прозрачной обшивкой дан на рис. 41.2.Обрамленные (окаймленные) плиты-панели. Применяе¬
мое в них усиленное обрамление выполняется из того же материала, что
и обшивка, и служит для защиты плиты от механических повреждений
при изготовлении, транспортировке и монтаже. Сдвигающие усилия при
изгибе воспринимаются здесь целиком обрамлением, обеспечивая этим
самым и совместную работу обшивок. Заполнитель предохраняет в данном
случае обшивки от выпучивания и участвует в их работе на местный изгиб.Пример конструктивного решения таких плит-панелей дан на рис. 41.3.Представляет интерес конструкция асбестоцементной панели с внутрен¬
ним деревянным каркасом и соединениями на шурупах, рекомендованная
для опытного строительства бескаркасных зданий (с поперечными несущимиIS)z.ь ♦ofiг**-II1! Il IIII “itIо. o.o.oo.ol <^>ж.Рис. 41.1. Схема конструкций трехслойных
плит-панелейа — сплошные; б — часторебристые; в — обрам¬
ленные; 1 — наружный лист; 2 — обрамление;
3 — ребра; 4 — срединка
306Глава 41. Слоистые конструкциистенами), а также в промышленных и гражданских зданиях в виде навес¬
ных наружных панелей (рис. 41.4).На рис. 41.5 показаны примеры решений конструкций панелей с при¬
менением асбестоцемента, алюминия и пластмасс.Пароизоляция в таких панелях со стороны помещения выполняется
из слоя полиэтиленовой пленки, расположенной под асбестоцементной
обшивкой. Для обеспечения высушивания утеплителя и каркаса иногда
в таких панелях устраиваются воздушные прослойки между утеплителем
и наружной обшивкой, сообщающиеся с наружным воздухом.Л	П-Е5970/#■т, 200”пппргзТТ□№+СрJZVitтчЙ5-5'9'ю-r-f-HНМУзел А
S6 5 8 7Рис. 41.2. Схема конструкции светопрозрачной па¬
нели размером 1,5X6,0 м с несущими элементами и
сотами из алюминиевых сплавов1	— светопрозрачный стеклопластик, б = 2,5 мм; 2 — то же,
6= 1,0 мм; 3 — соты из прозрачного стеклопластика, 6 =2	мм, или алюминия; 4 — светопрозрачные пленки; 5 — про¬
филь из стеклопластика; 6 — алюминий, б = 0,5 мм; 7 —пороизол 40X 10 мм\ 8 — рама из алюминия, 6 = 6 ммРазмеры сечений трехслойных плит определяются из условий прочности
и жесткости; решающим, как правило, является жесткость. Соблюдение
условий жесткости плиты обеспечивается либо за счет увеличения высоты
сечения, либо при помощи шпренгелей различного вида (рис. 41.6); в этом
случае трехслойной плитой могут быть перекрыты пролеты размером до
12 м.Принцип решения трехслойных панелей может быть использован в кон¬
струкции плит-панелей для сводов и купольных покрытий больших проле¬
тов. Характерными элементами, на которые нужно обращать внимание при
проектировании слоистых плит-панелей в указанных покрытиях, являются
обрамления бортов с использованием их для стыкования на механических
креплениях. Применение трехслойных плит-панелей дает широкие пер¬
спективы для проектирования сборных пространственных легких покрытий
любой формы и большого пролета.
а)Рис. 41.3. Пример применения окаймленных (окантованных) плит-панелейа — для стеновых ограждений; 6 — для кровельных покрытий; 1 — профиль жесткости по контуру
панели из стеклопластика; 2 — швеллер из стеклопластика; 3 — наружный облицовочный лист из
.‘теклопластика; 4 — утеплитель — бумажные соты, заполненные отходами мипоры; 5 — внутренний
облицовочный слой из слоистого пластика; 6 — отверстие для монтажных захватов
Вид сберхуРис. 41.4. Асбестоцементная панель с деревянным каркасом для стен
промышленных зданий (размеры панели 1,2> 6 м)1 — асбестоцементные листы; 2 — пароизоляция; а —■ деревянный каркас; 4 — решет¬
ка для крепления утеплителя; 5 — минераловатные маты; 6 — шурупы и шайбы; 7 —
асбестоцементные накладки; 3 — пластинки с пр окл ап ка миa) j J А) j _	г) jo 5\	"?г	о о о О OL-n10д) 15 1021
16
1210 17 20
	ъизРис. 41.5. Схемы конструкций плит-панелей для стен и покрытийА — с применением асбестоцемента и пластмасс; а — с крупными блоками из пенопласта; б — с клее¬
ными блоками из пенопласта; в — с древесно-волокнистыми сотами; 1 — асбестоцементный лист; 2 —
асбестоцементный швеллер; 3 — крупноблочный пенопласт; 4 — клееный пенопласт; 5 — древесж*
волокнистые соты; 6 — эффективный утеплитель; 7 — стеклопластиковое покрытие; 8 — клей; 9 —
металлические крепления; Б — с применением алюминия и пластмасс; г — с крупными блоками пено¬
пласта; д — с клееными блоками из пенопласта; е — с сотопластами; ж — с шпренгельным усилением;
10 — алюминиевый лист; 11 — алюминиевый уголок; 12 — алюминиевый зетовый профиль; 13 — ба-
келизированная фанера или древесноволокнистая плита, оклеенная с обеих сторон стекло-текстоли¬
том КАСТ; 14 — крупноблочный пенопласт; 15 — клееный пенопласт; 16 — прокладка из древесново¬
локнистых плит или пенопласта; 17 — сотопласт крафтбумажный; 18 — плита типа г, д или е; 19 ~
шпренгельная ферма из уголков или труб; 20 — клей; 21 — точечная сварка, заклепки
юdo 3000-12000Рис. 41.6. Конструкция плиты-панели пролетом 12 м
а — из двух плит с усилением шпренгелем; 6 — с усилением гофрамиРис. 41.7. Возможные схемы трехслойных конструк¬
ций покрытий больших пролетова — сферический купол; б — оболочка двоякой кривизны,
квадратная в плане; в — цилиндрическая оболочка; г — плос¬
кое покрытие из светопрозрачных плит-панелей по вантам из
металла или стеклопластика; д — непрозрачная трехслойная
панель с обшивками и ребрами из стеклопластика; е —стыки
панелей; ж — цилиндрическое покрытие из светопрозрачных
панелей на алюминиевом каркасе
310Глава 41. Слоистые конструкцииНа рис. 41.7 показаны различные варианты принципиальных решений
пространственных и светопрозрачных конструкций с применением кон¬
струкционных пластмасс типа стеклопластов. Опыт применения трехслой¬
ных плит-панелей в строительных конструкциях с применением пластмасс
как в СССР, так и за рубежом дал вполне благоприятные результаты.§ 143. МЕТОД РАСЧЕТА ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛИТ-ПАНЕЛЁЙТочный расчет трехслойных плит приводит к сложным формулам. Поэ¬
тому с целью упрощения их при выводе расчетных формул принят ряд допу¬
щений; при этом материал плит во многих случаях считается изотропным.
Ниже приводятся формулы, при выводе которых принимались следующие
положения:1.	Неравномерностью распределения напряжений по толщине обшивок
ввиду ее малой величины пренебрегают; это равносильно исключению учета
жесткости обшивок.2.	При расчете на местный изгиб и устойчивость плит модуль упругости
среднего слоя из плоскости плиты принимается равным бесконечности.3.	Продольные усилия в плитах и нормальные напряжения от изгибаю¬
щего момента воспринимаются только наружными обшивками, что равно¬
сильно принятию модуля нормальной упругости среднего слоя в плоскости
плиты равным нулю.4.	Все расчетные формулы предполагают работу материалов в упругой
области.Величины допускаемых прогибов для трехслойных плит-панелей по
данным ЦНИИСК рекомендуется принимать: для панелей с обшивкой из
алюминия и стеклопластика, а также для стеновых панелей с обшивкой
из асбестоцемента не свыше 1/350; для плит покрытий с обшивкой из асбе¬
стоцемента — не свыше 1/800.Для трехслойных плит величина жесткости обшивки при изгибе плиты
л а единицу ширины в кГ • смD = 12 (1 — (г2) ’	(41-1)жесткость обшивки при сжатии на единицу ширины в кГ/смв- т^р,	(41.2)где б — толщина обшивки в см;\i — коэффициент Пуассона обшивки;Е — модуль упругости обшивки в кГ/см2.Формулы для расчета трехслойных плит справедливы при условии, что0,01	0,25; )С а	(41-3)0,00001^^^0,1, Jгде с — высота срединки в см;G0 — модуль сдвига срединки в кГ/см2.Ниже приводятся расчетные формулы для определения нормальных
и сдвигающих напряжений при равномерно распределенной нагрузке для
трехслойной плиты со сплошной срединкой и ребристой плиты.1. Плиты со сплошным заполнением (срединкой).Нормальные напряжения в обшивке определяются без учета работы
срединки; проверки производятся:
§ 143. Метод расчета трехслойных плит-панелей311по прочности обшивки при равномерно распределенной расчетной на¬
грузке на действие изгибающего момента_М__Я£	и W 86 (с + 6)R;по прочности срединки на действие расчетной поперечной силыГЬО	г, 7;яскпо деформациям — прогибут _ QS 		qj__~ 1Ь ~ 2 (с + 6)'1 153 D[5! _|	—1<глL р + з (с + 6)2J(41.4)(41.5)(41.6)3(c + «)*J6(С + 6)2-(1 — Ц2)С 63	’Яр и 9н — расчетная и нормативная нагрузка в кГ/см2;
с — высота срединки в см;I — расчетный пролет плиты в см;G0 — модуль сдвига срединки в кГ/см2;Е — модуль упругости обшивки в кГ/см2;[/] — допускаемый прогиб.Проверка на устойчивость плиты при воздействии на нее вдоль пролета
равномерно распределенной сжимающей нагрузки, действующей в пло¬
скости обшивки, во многих случаях д '
является обязательной. Такое на- fto
пряженное состояние относится в
первую очередь ко всем вертикаль¬
ным ограждающим стеновым пане¬
лям. Указанная проверка произ¬
водится по формуле:Л/кря2 (с + 6)2 в4/2(41.7)где т =1 +Л’k =п2Вс2В =Е6/ — пролет, вдоль которого
действует сжимающая си¬
ла N.2. Ребристые плиты-
панели. Расчет ребристых плит
производится по формулам со¬
противления материалов при усло¬
вии замены действительной ширины обшивки b приведенной — 6прРис. 41.8. Значение коэффициента k в фор¬
муле (41.8) для определения приведенной
ширины1 — изотропный материал (асбестоцемент, алюми¬
ний и др.); 2 — анизотропный материал — стек¬
лопластик; 3 — фанераЗная еезначение, легко найти все геометрические характеристики /пр, И^пр, 5по.
Приведенная ширина обшивкиbnp=kb,	(41.8)где k определяется из графика (рис. 41.8).Нормальные и сдвигающие напряжения, а также прогиб определяются
для случая равномерно распределенной нагрузки:g = M(c + 26)</;™ » (41’9>V-i<AfcK’5?/4
: 384£/,пр■<[/].
312Г лава 41. Слоистые конструкциигде t>! — ширина сдвигающейся части поперечного сечения плиты в пло¬
скости сдвигающих усилий.Для трехслойных плит, работающих на изгиб, у которых обшивки не
имеют подклейки пенопласта, необходимо произвести поверочный расчет
обшивки на местный изгиб, рассматривая ее как балку или пластинку,
опертую на ребра срединки.При расчете трехслойных сжатых плит со сплошным подклеенным
слоем пенопласта и без подклейки пенопласта необходима проверка об¬
шивки на местную устойчивость.Подробные формулы для расчета трехслойных плит-панелей приведены
в «Указаниях по проектированию и расчету строительных конструкций
с применением пластмасс» (1963).§ 144. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СЛОИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ
В ЗДАНИЯХ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯПервым примером применения панелей слоистой конструкции из пласт¬
масс в строительстве зданий служит одноэтажный дом, продемонстриро¬
ванный в 1956 г. в Париже на
выставке «Искусство в быту».
В конструкцию такого дома
входит центральная ротонда
каркасной системы, состоя¬
щая из восьми одинаковых
блоков с плоским покрыти¬
ем. По периметру этой части
дома присоединено 3 блока
своеобразной формы. Вся
конструкция дома установле¬
на на стальной балочной клет¬
ке, опирающейся на стальные
опоры (рис. 41.9). Конструк¬
ция панелей принята трех¬
слойной из стеклопластиков
и сотового заполнения для
тепло-, звукоизоляции и уве¬
личения их общей жесткости.
Вся мебель и остальные де¬
тали конструкции дома (две¬
ри, окна и т. д.) изготовлены
из пластмассы. Средняя часть
дома предназначена для слу¬
жебных целей — кухни, сан¬
узла и общей столовой. При¬
соединенные по периметру 3
блока служат помещением для
жилья. Вся площадь дома
составляет 90 ж2, а общий
вес его — 8 т.Другим примером служит
экспериментальный дом, по¬
строенный в США (Калифор¬
ния) в 1957 г., решенный так¬
же целиком из пластмассы.
Основой всего дома служитРис. 41.9. Дом, выполненный целиком из пласт¬
масс (Франция, 1956 г.)а — план; б — фрагмент конструкций
Рис. 41.10: Дом из пластмасс (США, 1957 г.)а — план; 6 — общий вид; в — монтаж
314Глава 41. Слоистые конструкциикаркас из четырех стоек, связанных по высоте двумя ярусами ригелей.
На высоте второго яруса с каждой стороны квадрата подвешены 4
крыла-консоли, которые образуются из четырех крупных трехслойных
панелей Г-образной формы типа «Сендвич» (рис. 41.10). Две нижние па¬
нели (половые) в каждой консольной части опираются на ригели пер¬
вого яруса средней части, а две верхние панели (покрытие) прикреплены
к ригелю второго яруса средней части. Все указанные панели соединены
между собой болтами. Перекрытия выполнены также из слоистых панелей
типа «Сендвич». Слоистые панели выполнены целиком из стеклопластиков
с заполнением между ними тепло-, звукоизоляционными материалами. Тол¬
щина панелей покрытия — 125 мм, а половых — 600 мм. Мебель и все
необходимое оборудование дома изготовлены из пластмасс, главным обра¬
зом стеклопластиков. В процессе эксплуатации здания изучалось поведение
всех его элементов в различных условиях тепловлажностного режима и при
различных комбинациях нагрузок.В дальнейшем такой тип дома не получил все же широкого развития,
но применялась более простая конструкция с использованием панелей
типа «Сендвич». В Ленинграде в 1962 г. было построено по проекту инсти¬
тута «Ленпроект» экспериментальное здание целиком из пластмасс в виде
открытого с двух сторон параллелепипеда; такая конструкция позволила
изготовлять для всего дома только два типа панелей «Сендвич» — для пола
и покрытия, которые после сборки представляли вполне жесткую и устой¬
чивую пространственную систему.В настоящее время имеется много примеров применения трехслойных
панелей типа «Сендвич» в небольших размерах как в СССР, так и за рубе¬
жом для зданий самого различного назначения, стационарных и передвиж¬
ных.§ 145. ТРУБОПРОВОДЫ ИЗ ПЛАСТМАССВысокая антикоррозийность, малый объемный вес и коэффициент теп¬
лопроводности, достаточная прочность и хорошие гигиенические качества
позволяют успешно применять пластмассы для изготовления трубопрово¬
дов во многих отраслях народного хозяйства. Основной областью приме¬
нения таких труб является водоснабжение, канализация, вентиляция и
газоснабжение. Применяются они и для нефтепроводов, а также для тран¬
спортировки различных агрессивных жидкостей, поскольку в этих случаях
применение стальных труб недопустимо; ценным свойством указанных
труб служит сохранение их прочности при замерзании жидкости, чем не
обладают стальные трубопроводы.Возможность получения и транспортировки пластмассовых труб боль¬
ших диаметров и длины позволяет значительно сократить число стыков,
что приводит к большому удешевлению трубопроводов.Таким образом, вопрос использования пластмасс для трубопроводов
является весьма актуальным, требует дальнейшего усовершенствования
технологического процесса их производства при помощи комбинированных
автоматических машин и агрегатов, позволяющих вести изготовление
труб не только в заводских условиях, но и непосредственно на местах строи¬
тельства.К основным пластмассам, которые в настоящее время применяются
для изготовления труб, относятся: винипласт (поливинилхлорид), поли¬
этилен, фаолит, ацетобутиратцеллюлоза и стеклопластики. Особенно рас¬
пространено изготовление труб из винипласта и полиэтилена. Винипласто-
вые трубы изготовляются методом непрерывного выдавливания.Трубы из винипласта в СССР выполняются в соответствии с ТУ МХП
4251—54 диаметром от 8 до 150 мм, с толщиной стенки от 2 до 8 мм и дли¬
§ 146. Общие сведения и классификация пневматических конструкций315ной 300—400 см. Винипластовые трубы и их части допускают распиловку,
резку, сверление, фрезерование, изгибание, а также сварку и склеивание.
Обработка деталей из винипласта ведется на обычных металлорежущих
станках.Полиэтиленовые трубы (табл. 41.1) по сравнению с винипластовыми и
стальными обладают рядом преимуществ: морозостойкостью, большой эла¬
стичностью, значительной легкостью; такие трубы изготовляются диаметром
от 7 до 100 мм.Таблица 41.1Физико-механические свойства полиэтиленаПараметрыРазмерностьВеличиныУдельный вес	г/см3
ккал/м • ч • град
%°/окГ/см2>0,93
7 X Ю-*7 -J- 8,3 • 10“4
До 0,01
300—500110—135115—160Коэффициент теплопроводности ....
Коэффициент линейного расширенияВодостойкость	Удлинение при разрыве	Предел прочности:при растяжении	при изгибе	Изготовление полиэтиленовых труб ведется способом экструзии.Полиэтиленовые трубы применяются для укладки трубопроводов холо¬
дильных систем и для подачи промышленной воды (спиртов, альдегидовг
кислот сложных эфиров и т. п.).Трубы из стеклопластиков применяются в системах воздушного ото¬
пления; благодаря своей высокой прочности они могут применяться и для
элементов несущих конструкций, подобно фанерным трубам.г л А в А 42ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ§ 146. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХКОНСТРУКЦИЙЗа последнее десятилетие за рубежом проявляется значительный интерес
к новым конструкциям покрытий больших пролетов, в которых исполь¬
зуется сжатый воздух в сочетании с газонепроницаемыми тканями. Такой
совершенно новый прием конструирования дал возможность возводить
в чрезвычайно короткие сроки различного вида покрытия гражданских и
промышленных зданий при минимальной затрате труда и материалов.По способу использования сжатого воздуха, эти конструкции делятся
на три группы: воздухоопорные, пневмокаркасные и комбинированные
(рис. 42.1).Воздухоопорные (воздухонесущие) конструкции представляют
собой рабочую оболочку покрытия, под которой в процессе эксплуатации
поддерживается минимальное избыточное давление воздуха при помощи
воздуходувных установок в виде центробежного или осевого вентилятора
малой мощности. Например, помещение размером в плане 25 X 12 м требует
установки воздуходувки в 1/3 л. с., которая по расходу электроэнергии
316Глава 42. Пневматические конструкциисоответствует электролампе в 100 вт. Для обеспечения нормальной эксп¬
луатации пневматического покрытия на случай аварии требуется уста¬
новка запасного вентилятора, действующего от аккумулятора с автомати¬
ческим устройством для его запуска. Величина избыточного давления
воздуха определяется в размере от 0,02 до 0,05 ати, что обеспечивается
воздуходувкой низкого давления. Такое избыточное давление воздуха,
как показал опыт, не ощущается людьми, находящимися в помещениях.
При этом устойчивость и неизменяемость всего покрытия полностью обес¬
печиваются даже при ветровой нагрузке в 120 км/ч.Воздухоопорные (воздухонесущие или воздухонадувные) конструкции
по своей форме представляют собой замкнутую оболочку покрытия с ша¬
ровой поверхностью или поверхностью шарового сегмента или же с цилинд¬
рической поверхностью, ограниченной замкнутыми торцами. Поверхностьэтих торцов выполняется, как
каркасно-листовая алюминие¬
вая или пластмассовая кон¬
струкция. В целях повыше¬
ния устойчивости в продоль¬
ном направлении конструк¬
ций с цилиндрическими пок¬
рытиями торцовые части их
усиливаются оттяжками. По
своей простоте, малой затрате
материалов, труда и средств
эта группа пневматических
конструкций по сравнению
со всеми остальными является
наиболее целесообразной и
перспективной для примене¬
ния в современном строитель¬
стве.Пневмокаркасные
конструкции состоят из ряда
несущих арочных или рамных
пространственных систем, об¬
разованных из замкнутых
надувных элементов, поддерживающих ограждающую оболочку покры¬
тия. Несущие замкнутые элементы конструкции сохраняют проект¬
ное положение под воздействием избыточного давления воздуха в
0,5—1,5 ати.Конструкции этого типа по сравнению с воздухоопорными сложнее
в изготовлении и требуют более мощной периодически действующей уста¬
новки для нагнетания воздуха. Предельный пролет для такой группы кон¬
струкций составляет приблизительно 20 м. Положительной стороной этих
покрытий является наличие внутри помещения нормального давления
воздуха, что имеет важное значение при эксплуатации сооружения.Комбинированные пневматические конструкции — это те же
пневмокаркасные, но в которых в определенные периоды эксплуатации
(например, при сильном снегопаде или при значительной ветровой на¬
грузке и др.) внутри помещения повышается давление воздуха. Несмотря
на высокую стоимость конструкций третьей группы, они являются все же
перспективными при решении покрытий больших пролетов.Для всех трех типов пневматических конструкций рабочие оболочки
покрытий изготовляются из воздухонепроницаемых прорезиненных тка¬
ней или пленочных армированных пластмасс.КОН-п\Рис. 42.1. Основные схемы пневматических
струкцийа — воздухоопорные; б — пневмокаркасные; 1 — воздухо¬
непроницаемая ткань; 2 — пневмоарки из прочного син¬
тетического материала, заполненные воздухом под дав¬
лением 2—3 am; 3 — воздух под избыточным давлением;
4 — водонепроницаемая ткань или пленка; 5 — каркасно¬
листовой или пластмассовый торец; 6 — тканевый торец;
7 — оттяжка; 8 — металлический анкер; 9 — воздуходув¬
ная установка
§ 146. Общие сведения и классификация пневматических конструкций 317Оконные и дверные проемы в рабочих оболочках покрытия устраи¬
ваются в специальном герметическом обрамлении. Для обеспечения по¬
стоянства давления воздуха при использовании конструкций первой и трет
тьей группы дверные проемы оборудуются шлюзовыми камерами. В зда¬
ниях культурно-массового назначения устраиваются запасные дверные
проемы больших размеров.Для закрепления бортов рабочих оболочек покрытия и концов надув¬
ных элементов каркасов на основание по периметру здания укладываются
резиновые трубы, наполненные водой или песком. Такая конструкция
крепления, как показала практика, вполне обеспечивает прочность и плот¬
ность сопряжения с основанием. Возможность применения для рабочей
оболочки покрытия прозрачных и полупрозрачных тканей и пленок во
многих случаях позволяет не устраивать оконных проемов. Крепление
•концов трубчатых надувных элементов каркаса выполняется также при
помощи мешков с песком или стальных анкеров.Утепленные конструкции рабочих оболочек покрытий выполняются из
двух слоев, пространство между которыми заполняется воздухом или лег¬
ким теплоизоляционным материалом. Склеивание прорезиненных тканей
осуществляется внахлестку каучуковыми клеями.Строительство пневмокаркасных конструкций ведется в следующем
порядке.Производится раскрой и изготовление отдельных элементов каркаса
с последующей сборкой их на строительной площадке в целую рамную или
арочную конструкцию без нагнетания в них воздуха. После закрепления
к основанию (мешками или анкеровкой) глухих концов несущей конструк¬
ции всех арок и рам закрепляется рабочая оболочка покрытия. Размещен¬
ная на строительной площадке, эта сборная мягкая конструкция присое¬
диняется к воздуходувной установке для нагнетания внутрь элементов
каркаса воздуха, под действием которого конструкция постепенно подни¬
мается и устанавливается в проектное положение.Строительство воздухоопорных конструкций производится в той же
последовательности, что и пневмокаркасных. Сначала укладывается в про¬
ектное положение на основание мягкая конструкция контурной резиновой
трубы, заполняемой водой, с последующим креплением к ней раскроенной
и собранной предварительно рабочей оболочки покрытия. Затем нагне¬
тается во внутреннее пространство воздух до установки в проектное поло¬
жение поверхности всего покрытия.До сих пор широкого применения пневматические конструкции еще
не получили. Имеются лишь отдельные примеры устройства опытных воз-
духоопорных конструкций для зрелищных предприятий и зданий сельско¬
хозяйственного назначения, в которых применялись прорезиненные ткани.Для пневматических конструкций применяются воздухонепроницаемые
ткани из синтетических волокон (капрона) и естественных — хлопка и
льна, покрытых тонким слоем резины или пластмассы (табл. 42.1). Окраска
производится путем введения при изготовлении в резиновую смесь алю¬
миниевой пудры или пигмента. Ширина рулона выпускаемых тканей дохо¬
дит до 90 см.В связи с интенсивным развитием производства синтетических смол,
каучуков и искусственных волокон имеется реальная возможность приме¬
нения пневматических конструкций всех указанных групп. Основной обла¬
стью применения их для покрытий следует считать здания временного
назначения — спортивные, выставочные павильоны, сельскохозяйственные
склады, здания культурно-массового назначения и др.; кроме того, они
могут применяться и при строительно-монтажйых работах вместо громозд¬
ких лесов и подмостей.
318Глава 42. Пневматические конструкцииТаблица 42.1Основные данные о тканях по соответствующим ТУНаименование тканейНаименования ТУТолщина
в ммШирина
в смВес
в кГ/м2Капроновая однослойная № 24 ... .ВТУ ян 130-590,90901,20Льняная однослойная № 533 	ТУ1205-541,20851,50Хлопчатобумажная двухслойная
№ 500 	ТУ1205-540,47850,38То же, № 565 	ТУ1205-54—850,48Стоимость рассматриваемых типов зданий по сравнению со всеми дру¬
гими, выполненными из обычных материалов, будет примерно в 2—3 раза
ниже.Из зарубежного опыта также известно, что стоимость воздухоопорных
конструкций оказывается в 3—4 раза ниже стоимости пневмокаркасных.Выбор любой из указанных трех групп пневматического покрытия
зависит в первую очередь от технико-экономических показателей и целого
ряда других условий — эстетики, внешней формы, акустических требова¬
ний и др.§ 147. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙПневматические конструкции по схеме работы под нагрузкой относятся
к предварительно напряженным, в которых необходимы растягивающие
напряжения в оболочке, возникающие от избыточного внутреннего давле¬
ния; отсутствие напряжений приведет оболочку к потере устойчивости.Расчет указанных конструкций ведется на основе общих положений по
предельным состояниям: по несущей способности и по деформациям.Учитывая, что текстильные ткани, применяемые для оболочек, пред¬
ставляют собой переплетение двух взаимно перпендикулярно расположен¬
ных систем нитей или пряжи, расчет их ведется на растяжение в двух на¬
правлениях — по основе (вдоль куска ткани) по расчетному сопротивлению
RT0 и по уточным — поперечным нитям по расчетному сопротивлению
RTy (табл. 42.2).Таблица 42.2Расчетные сопротивления (основные) на растяжение и модули упругости
текстильных тканей по основе и утку, отнесенные к 1 м шириныМарка тканиРасчетные сопротивления
в кГ/мМодули упругости в кГ/м^т. о*т. уЕ£длКапроновая однослойная № 24 . .144080006000Льняная однослойная № 533 . . .60035060003000Хлопчатобумажная двухслойная
№ 500 	21017550002500То же, № 565 	32026050002500Расчетные сопротивления RT0 и RTy в конструкциях, находящихся
длительное время в условиях повышенной влажности воздуха (до 90%
относительной влажности), определяются путем умножения табличных
значений для капроновых тканей на коэффициент 0,9, а для остальных —
на 1,0. Табличные значения: RT01 RTy, Е и ЕЛЛ для конструкций, находя-
§ 147. Основы расчета пневматических конструкций319тцихся длительное время в условиях повышенных температур (40—60° С),
умножаются на коэффициент 0,7 для капроновой ткани и на 0,8 — для
остальных тканей.Общие расчетные формулы по первому предельному состоянию:а^#т.о или o^RTy;	(42.1)/<[/].	(42.2)Допускаемый прогиб пневматических конструкций до настоящего вре¬
мени еще не нормирован. Однако, учитывая, что величина деформации не
является признаком разрушения конструкции, значение / может быть при¬
нято значительно большим, чем в обычных конструкциях.Расчетные формулы для воздухоопорных кон¬
струкций. Расчет по несущей способности производится на суммар¬
ное действие собственного веса и равномерно распределенной нагрузки от
избыточного внутреннего давления воздуха и ветрового отсоса снаружи.Для цилиндрических покрытий по сечению, параллельному образующей,aP=qr^RT'о или 7?т.у.	(42.3)Для сечения, перпендикулярного образующей, и для сферических по¬
крытий по любому сечению(Хр = 0f5qr^RTO или #т>у,	(42.4)где (Тр — максимальное растягивающее напряжение в кГ 1м (т. е. на 1 пог. м
ширины ткани);q — суммарная расчетная равномерно распределенная нагрузка в
кг/м2\г — радиус кривизны конструкции в м.Положительные нагрузки от снега и ветра здесь не учитываются, так
как они уменьшают растягивающие напряжения, действующие в ткани,
следовательно,Я = {р Яотс 8сб.в)у
где р — внутреннее избыточное давление;Яотс — отрицательные давления ветра (отсос);
ёсб.в — собственный вес конструкции.Расчет по деформации сводится к установлению величины внутреннего
избыточного давления воздуха для обеспечения допустимых величин про¬
гибов под нагрузкой. Учитывая, что величина эксплуатационного внутрен¬
него избыточного давления р во всех случаях должна превосходить значе¬
ние наибольшей возможной величины суммарной положительной нагрузки
qn, получимР><7„.	(42.5)Несоблюдение этого условия неизбежно приведет к потере проектной
формы конструкции.Для бесснежного периода нагрузок допускается снижение величины
избыточного внутреннего давления.Растягивающие напряжения огрм в любой точке должны быть всегда
больше нуля, так как в противном случае может произойти местная потеря
проектной формы конструкции, т. е. для любой точки должно соблюдаться
условие<Трм>0.	(42.6)При сосредоточенной нагрузке (например, вес рабочего с инструмен¬
тами) приближенно/ = |£<[Я,	(42.7)
320Глава 42. Пневматические конструкциигде Р — сосредоточенная нагрузка в кГ\
р — избыточное давление в кГ/м2\
г — радиус кривизны конструкции в м.Основные положения расчета пневмокаркас¬
ных конструкций. По несущи, способности. Расчет основного
каркаса сводится к определению изгибающих моментов, нормальных и попе¬
речных сил при невыгоднейших комбинациях расчетных нагрузок; в се¬
чениях с наибольшими усилиями определяются максимальные растягиваю¬
щие усилия в ткани с учетом действия внешних нагрузок и избыточного
внутреннего давления воздуха в элементе каркаса. Проверка напряже¬
ний в ткани в этом случае ведется по формуле (42.1).По деформации. Для устранения опасности местной потери предвари¬
тельного напряжения в ткани и образования в элементах каркаса складок
определяются минимальные растягивающие напряжения в ткани, которые
всегда должны быть больше нуля (формула 42.6). Этим расчетом и устана¬
вливают окончательные величины предварительного напряжения в ткани.
Затем определяются прогибы в элементах каркаса, величины которых
должны удовлетворять нормальным условиям эксплуатации покрытия.Оболочка покрытия рассчитывается на растяжение с учетом величины
шага между каркасами.§ 148. ПРИМЕРЫ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В СООРУЖЕНИЯХ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯНа рис. 42.2 показан кинотеатр на 3000 зрителей, построенный во Фран¬
ции; здание представляет собой цилиндрическое покрытие с двумя торцами
сферической фермы размером 64 X 44 X 20 м, общим объемом 40 000 м3.Рис. 42.2. Здание синерамы пневматической конструкции воздухо¬
опорного типа на 3000 зрителей (Франция)Все сооружение было перевезено на 58 автомашинах и установлено на место
в продолжение одного дня. Накачивание воздуха в это сооружение произ¬
ведено мощными воздуходувками за 8 мин.На рис. 42.3 показано помещение выставочного павильона в США для де¬
монстрации достижений использования атомной энергии в мирных целях.
§ 148. Примеры пневматических конструкций321Рис. 42.3. Выставочный передвижной
павильон пневмокаркасной конструкции
(США)а — общий вид; б — план; в — разрез; 1 — ку¬
пол атомного реактора; 2 — читальный зал;
экран; 3 — 4 — зрительный зал; 5 — лабора¬
торные и подсобные помещения; 6 — входные
вращающиеся двери; 7 — надувная оболочка
сооруженияsm	295Рис. 42.4. Зерносклад пневматической
конструкции емкостью 1800 та _ боковой фасад; б — план; в — торцовый
фасад; 1 — полотнище сферической части обо¬
лочки; 2 — то же, цилиндрической части; 3 —
крепежный пояс; 4 — полушайба; 5 — монтаж¬
ный шов; 6 — шлюзовое отверстие; 7 — транс¬
портный шлюз; 8 — входной шлюз
322Г лава 42. Пневматические конструкцииЗдание представляет собой двойную оболочку сложной формы
общей длиной 136 ж с наибольшей шириной 54,5 м. Вся площадь покрытия
составляет 2200 м2. Расстояние между двумя слоями оболочки принято
равным 120 см\ внутреннее избыточное давление составляет 38 мм вод. ст.
По длине оболочка разделена диафрагмами на 7 отсеков. Внутри здания
избыточное давление равно 46 мм вод. ст. Купол над атомным реактором
выполнен из нейлоновой ткани. На рис. 42.4 и 42.5 показаны проекты
зерноскладов пневмокаркасной конструкции емкостью 1800 т, разработан¬
ные в 1961 г. Промзернопроектом и ЦНИИСК. Избыточное давление воз¬
духа внутри склада равно 50 мм вод. ст. (50 кг/м2). В торцах склада имеется
шлюз для прохода людей и ввода необходимого оборудования. Шаг междуРис. 42.5. Вариант конструкции зерносклада с пневмоарками емкостью 1800 т/ — оболочка; 2 — пневмоарка; 3 — оттяжки; 4 — обводная фундаментная труба из ткани; 5 — анкер
штопорный; 6 — осевой вентилятор; 7 — короба активной вентиляции; 8 — нижняя транспортная га¬
лерея; 9 — верхняя транспортная галерея; 10 — металлические опоры; 11 — зерноарками кругового очертания равен 3 м. Рабочая оболочка покрытия уло¬
жена по аркам. Постоянное избыточное давление в трубчатых элементах
арок принято равным 0,4 ати. Конструкция всего сооружения разработана
в нескольких вариантах. Вес сооружения около 5 т. В табл. 42.3 приве¬
дены сравнительные данные стоимости зерноскладов различной конструк¬
ции.Таблица 42.3Технико-экономические показатели для зерноскладовСтоимость в тыс. руб.Наименование зерноскладаЕмкость в тРасход
ткани в мЛобщестрои¬
тельных работполнаяЗерносклад воздухоопорной кон¬
струкции длиной 90 м	40005 10037,5367,67То же, длиной 45 м	18002 70020,1830,06Зерносклад пневмокаркас ной ароч¬
ной конструкции:однопролетный	400010 30074,12104,26двухпролетный	40006 80050,6780,81Из табл. 42.3 видно, что стоимость таких зерноскладов еще высока и
равна примерно стоимости их, выполненных из железобетона. Однако,
учитывая интенсивное развитие химии и промышленности синтетических
§ 148. Примеры пневматических конструкций323материалов и, в частности, увеличение выпуска технических тканей и свя¬
занное с этим предполагаемое снижение их стоимости в ближайшее<*) 6)Рис. 42.6. Проект гаража пневматической конструкцииа — часть бокового фасада; б — торцовый фасад; в — план; 1 — оболочка; 2 — шлюз; 3 — крепеж¬
ный пояс; 4 — ворота шлюза; б — вентилятор; 6 — штопорный анкер; 7 — вентиляционное отверстие:8 — стык оболочек; 9 — шлангвремя, стоимость указанных зерноскладов также значительно должна
снизиться.На рис. 42.6 показан гараж на 10 автомашин, который состоит из поме¬
щения стоянки и двух шлюзовых въездов.
Раздел тринадцатыйПРИМЕНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ПЛАСТМАСС
В КОНСТРУКЦИЯХ БУДУЩЕГОГ Л А В А 43ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС§ 149. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯВопрос о возможности широкого применения древесины и пластмасс
в строительных и инженерных конструкциях прежде всего связан с пер¬
спективами получения в необходимых количествах исходных материалов.Известно, что наша страна очень богата лесом и если сейчас объем за¬
готовок древесины не превышает 400 млн. м3 в год, то для того чтобы только
выбирать ежегодный естественный прирост древесины нужно довести объем
ее заготовок до 1 млрд. мг.Почти целиком не используются и отходы древесины, получаемые при
ее заготовке и обработке. В то же время успехи современной химии обес¬
печивают возможность при сравнительно небольших затратах средств полу¬
чать из этих отходов ценнейшие полуфабрикаты и готовые изделия.Если учесть, что в настоящее время только от лесопиления и дерево¬
обработки остается около 80 млн. м3 древесных отходов в год, то лишь на
этой базе можно было бы почти в 5 раз увеличить объем производства цел-
люлозно-бумажной промышленности.Можно было бы также иметь почти бесплатное сырье для получения
ряда полимерных связующих и, наконец, готовых пластических масс.
Наша страна богата и другими видами сырья — нефтью, природными га¬
зами, сланцами и т. п., обеспечивающими возможность почти неограничен¬
ного развития промышленности пластических масс.Таким образом, перспективы получения исходных материалов — дре¬
весины и пластических масс — вполне обеспечивают возможность самого
широкого развития и применения конструкций из этих материалов.Следует еще учесть, что на покрытия расходуется лишь около 9% дре¬
весины, затрачиваемой на строительство, а на изготовление собственно
несущих конструкций около х/4 от этого, т. е. немногим больше 2%. Если
же отнести расход древесины на строительные конструкции ко всему рас¬
ходу древесины в народном хозяйстве, то он составит менее 1%.Таким образом, высказывания о дефицитности древесины и невозмож¬
ности в настоящее время по этой причине ее использования в строительных
конструкциях несостоятельны.Действительно, необходимая в народном хозяйстве экономия древесины
должна быть получена прежде всего за счет ограничения однократного ее
использования в подмостях и лесах, различного рода временных, но не
§ 149. Общие сведения325инвентарных сооружениях, при земляных работах, а также за счет замены
древесины новыми материалами в полах, перегородках и за счет усовершен¬
ствования разного рода столярных изделий.Следует отметить, что для реорганизации нашего лесного и деревооб¬
рабатывающего хозяйства требуются относительно небольшие капитало¬
вложения, после чего уже не будет никаких затруднений в получении дре¬
весины, водостойкой фанеры и древесных пластиков различного назначе¬
ния.Быстрыми темпами развивается в настоящее время химическая про¬
мышленность и в том числе промышленность пластмасс. Уже сейчас пере¬
стали быть дефицитными некоторые смолы и синтетические клеи. С каждым
годом расширяется выпуск различных видов пластмасс и в том числе кон¬
струкционных.Недостаточное использование пластических масс в строительстве теперь
в ряде случаев уже объясняется не их дефицитностью, а отсутствием про¬
мышленной переработки пластических масс в строительные изделия и кон¬
струкции; кустарные методы изготовления их не могут дать положитель¬
ных результатов.Следующим обстоятельством, определяющим перспективы развития и
широкого применения конструкций из дерева и пластмасс, является воп¬
рос о целесообразности их использования для этой цели.Известно, что древесина и конструкционные пластмассы обладают отно¬
сительно высокой прочностью при очень небольшом объемном весе, за
счет чего из них или с их применением могут быть получены легкие, тран¬
спортабельные и монтируемые простейшими способами строительные кон¬
струкции, обеспечивающие существенную экономию средств, возрастаю¬
щую с увеличением их пролета.Используя современные достижения химии, удается совершенно или
в значительной мере ликвидировать недостатки, свойственные обычной
необлагороженной древесине — ее неоднородность, способность изменять
размеры и свойства при изменении влажности, а также при неблагоприят¬
ных условиях загнивать и гореть.Древесина при воздействии некоторых химических веществ и в соче¬
тании с синтетическими полимерными материалами приобретает новые
технические и технологические свойства, обеспечивающие возможность ее
использования во многих случаях как материала для капитальных сооруже¬
ний с очень большим сроком службы.Открываются новые пути индустриального изготовления легких несу¬
щих и ограждающих конструкций из древесины, водостойкой фанеры и
древесных пластиков с применением абсолютно водостойких и биостойких
синтетических клеев.Безусловно широкое применение получат также конструкции и изде¬
лия из древесины и фанеры в сочетании с различными пластмассами, алю¬
миниевыми сплавами и другими современными материалами.В дальнейшем найдут применение и конструкции, получаемые полно¬
стью из конструкционных пластмасс или в сочетании с термоизоляцион¬
ными пластмассами.Необходимо отметить, что развитие и широкое использование совре¬
менных клееных деревянных и клеефанерных конструкций, а тем более
конструкций с применением пластмасс возможно лишь при условии созда¬
ния соответствующей индустриальной базы.Целесообразно также значительно расширить выпуск высококачест¬
венной фанеры и, в частности, организовать производство фанерных листов
двоякой кривизны, фанерных профилей — труб, швеллеров, коробчатых
сечений.
326 Глава 43. Перспективы развития и применения конструкций из дерева и пластмассДля этого потребуются некоторые капиталовложения, которые оку¬
пятся за самый короткий срок.Следует учитывать, что эти капиталовложения очень невелики по срав¬
нению с теми, которые требуются для расширения выпуска стали, сборного
железобетона и большинства других строительных материалов.§ 150. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ В КОНСТРУКЦИЯХПрименение деревянных несущих конструкций покрытий и вообще при¬
менение дерева целесообразно, конечно, не во всех областях строительства.В лесоизбыточных районах нашей страны, в которых древесина яв¬
ляется местным материалом, применение ее будет целесообразно даже в не-
облагороженном виде, особенно если учесть, что в этих районах в настоя¬
щее время строительство развертывается в огромных масштабах.Наличие в нашей стране необходимых технических и экономических
предпосылок для более широкого использования древесины и в других
районах позволяет считать, что применение в настоящее время современных
деревянных конструкций из клееной цельной и облагороженной древе¬
сины будет вполне обоснованным, но при обязательном условии развития
индустриальной базы для их изготовления.Наиболее целесообразными деревянными конструкциями следует счи¬
тать:1)	все типы клееных и клеефанерных конструкций балочной, арочной
и рамной систем;2)	металлодеревянные брусчатые фермы сквозной системы;3)	фермы и балки с применением фанерных труб и других профилей;4)	кружально-сетчатые своды и купола с косяками из цельной древесины
или клеефанерной конструкции;5)	пространственные конструкции из профилированных листов фанеры
(двоякой кривизны, волнистых и т. п.).До создания специалйзированных заводов или цехов по изготовлению
клееных конструкций наибольшее применение должны получить металло¬
деревянные брусчатые фермы сквозной системы.Здесь в первую очередь следует назвать металлодеревянные фермы, раз¬
работанные ЦНИИСК — многоугольные с переломами верхнего пояса в ос¬
новных узлах, односкатные и двускатные фермы с дополнительным брусом
над верхним поясом, треугольные с узловыми металлическими коробчатыми
вкладышами, шпренгельные, а также некоторые типы брусчатых сборных
рам.Изготовление всех перечисленных выше типов конструкций должно
осуществляться на специально организованных предприятиях с современ¬
ным механизированным оборудованием или в цехах деревообделочных
заводов и на домостроительных комбинатах. Такие предприятия должны
быть снабжены всем необходимым современным оборудованием для прове¬
дения работ по сушке и защите древесины от гниения и возгорания. Только
при изготовлении в заводских условиях можно обеспечить доброкачествен¬
ность несущих конструкций и их длительную нормальную эксплуатацию.Необходимо отметить, что клееные и отчасти клеефанерные (с клееными
деревянными поясами) конструкции оказываются более экономичными
только при условии запрессовки их элементов в прессах, а не гвоздями,
так как в последнем случае увеличивается в 1,5—2 раза трудоемкость
изготовления таких конструкций и на 10—20% повышается их стоимость.По сравнению с брусчатыми клееные и клеефанерные конструкции более
дороги, так как стоимость 1 м3 клееной древесины значительно выше,
§ 150. Перспективы применения древесины в конструкциях327чем стоимость 1 мг цельной древесины, но эта разница безусловно
окупается увеличением срока службы конструкций и повышением их
качества.При отборе наиболее эффективных деревянных и клеефанерных кон¬
струкций, в том числе и мостового типа, следует руководствоваться не рас¬
ходом древесины в деле, а заводской стоимостью всей конструкции. Такая
оценка оказывается более совершенной и приводит к более реальным ре¬
зультатам. Кроме оценки стоимости конструкций, необходимо учесть и
реальную возможность получения требуемого количества высококачест¬
венной древесины.Большое значение имеет стандартное домостроение с применением наи¬
более экономичных щитовых конструкций, для изготовления которых не¬
обходимо максимально использовать также клееную древесину и легкие
новые строительные материалы — пластмассы.Необходимо более широко применять антисептированную клееную дре¬
весину для строительства инженерных сооружений — мостов, эстакад, пло¬
тин, башен, вышек, мачт, длинномерных свай и др.Синтетические полимерные материалы в данном случае должны быть
использованы для изготовления различных водостойких клеев, отдельных
деталей конструкций и в качестве защитных средств древесины от загнива¬
ния и возгорания.Возможность склеивания досок и фанеры позволяет строить сооружения
балочной и арочной систем больших пролетов. Наглядным примером боль¬
шепролетной клееной балки служит покрытие одного из павильонов Брюс¬
сельской выставки пролетом 32 м.Применение клееных балок и прогонов больших поперечных сечений
позволит использовать не первосортную древесину в менее напряженных
местах конструкции и даст значительную экономию в расходе высоких
ее сортов.В перспективе должны получить развитие сборные конструкции распор¬
ных сводов, сводов-оболочек и куполов, состоящих из крупноразмерных
клеефанерных легких блоков, фанерные каркасные конструкции, а также
мосты под автомобильные дороги и опоры линий электропередач. Наиболее
целесообразными и в этих случаях будут своды-оболочки с цилиндрической
поверхностью или в виде гиперболического параболоида с использованием
в отдельных случаях пластмассовых материалов для кровли и утепления.
Такие конструкции при индустриальном способе изготовления крупно¬
размерных блоков должны дать большой экономический эффект в отноше¬
нии как расхода высококачественной древесины, так и стоимости изготов¬
ления их в заводских условиях.Наряду с указанными пространственными системами должны получить
свое дальнейшее развитие и сквозные системы металлодеревянных ферм
различного типа с применением цельной и клееной древесины и клеефанер¬
ных труб главным образом в промышленном строительстве — в цехах лесо¬
пильных и деревообрабатывающих предприятий, в подсобных и вспомога¬
тельных зданиях, складах и особенно в цехах химических заводов, где
недопустимо применение металла.Но самое большое распространение деревянные и клеефанерные конст¬
рукции всех типов должны в самое ближайшее время получить при строи¬
тельстве зданий для сельского хозяйства — гаражей, машинотракторных
станций, зернохранилищ, животноводческих зданий и др. Конструкции из
клееной древесины и фанеры должны также получить большое развитие и
для зданий культурно-массового назначения (крытые стадионы, теннис¬
ные корты, актовые и спортивные залы школ, крытые рынки, летние те¬
атры, клубы и т. п.).
328 Глава 43. Перспективы развития и применения конструкций из дерева и пластмассВеличина пролетов покрытий указанных зданий прй широком их при¬
менении не должна превышать 20—30 м, а при строительстве индивидуаль¬
ных зданий культурно-массового назначения (стадионов, выставочных и
спортивных павильонов и др.) может доходить при использовании ароч¬
ных систем до 80—150 м и более.Особенно актуальным будет дальнейшее развитие деревянных и клеефа¬
нерных сборных конструкций всех типов и систем для зданий и инженер¬
ных сооружений временного назначения (подсобные здания, леса, опалубка
и др.), что позволит добиться многократного использования этих конструк¬
ций, обеспечит рациональный расход материалов и даст громадный эконо¬
мический эффект.Строительство в дальнейшем своем развитии должно проводиться с мак¬
симальным использованием наряду с традиционными материалами совре¬
менных новых легких строительных материалов — пластмасс.§ 151. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАСТМАСС В КОНСТРУКЦИЯХПланами развития народного хозяйства предусматривается максималь¬
ная индустриализация строительства, применение новых, более экономич¬
ных строительных материалов для снижения стоимости строительства и
резкого повышения производительности труда.С этой целью в настоящее время широко используются полимерные ма¬
териалы. Для строительных целей наиболее эффективными материалами
являются: поливинилхлорид, полистирол, феноло-формальдегидные, кар-
бамидные, полиэфирные и эпоксидные смолы в комбинации с наполните¬
лями. Особое значение в ближайшее время для применения в несущих и
ограждающих конструкциях приобретут стеклопластики, например типа
СВАМ, и древесные пластики.Следует все же отметить, что применение стеклопластиков типа СВАМ
для изготовления крупных строительных деталей требует создания боль¬
ших давлений, что сейчас еще представляет затруднения в связи с высокой
стоимостью прессов.Несмотря на высокую пока еще стоимость стеклопластиков и других
высокопрочных пластмасс, они все же получат в ближайшем будущем широ¬
кое применение в нашем строительстве в комбинации с другими материа¬
лами — древесиной и сталью, в конструкциях покрытий, перекрытий и
ограждающих частей гражданских, промышленных, сельскохозяйствен¬
ных зданий и в инженерных сооружениях. При этом особое развитие должны
получить плиты-панели трехслойной конструкции с плоской и криволи¬
нейной поверхностью с применением водостойких клеев на основе синтети¬
ческих смол. Перспективным для строительных покрытий следует считать
применение крупноразмерных плит-панелей трехслойной конструкции одной
(цилиндрические) или двоякой кривизны и с гиперболически-параболоидной
поверхностью пролетами 6, 9 и 12 ж в виде элементов сборных большепро¬
летных сводов-оболочек и куполов. Благодаря указанным формам поверх¬
ностей в таких покрытиях появится возможность значительно упростить
конструкцию и ускорить изготовление элементов в заводских условиях.
Наиболее высококачественным для таких плит-панелей каркаснбй конст¬
рукции будет применение резорциновых клеев холодного отверждения.Указанная конструкция плит-панелей при применении их в больше¬
пролетных покрытиях может дать большое снижение веса по сравнению
с подобными конструкциями из железобетона.Благодаря огромному развитию в СССР большой химии и научно-
исследовательских работ такие конструкции в ближайшие годы, по-види¬
мому, будут уже настолько разработаны, что окажется обеспеченной их
§ 151. Перспективы приметни я пластмасс в конструкциях	329невысокая стоимость, гарантийная прочность, жесткость, стойкость против
атмосферных воздействий и максимальная тепло- и огнестойкость. При этом
обязательным будет получение возможности применения для их изготовле¬
ния несложного и сравнительно дешевого оборудования.Всем этим требованиям наиболее полно отвечает применение высоко¬
прочных сортов стеклопластиков, состоящих из стекловолокнистого напол¬
нителя и синтетических термореактивных смол.Стеклопластики на основе полиэфирных смол, обладая свойствами полу-
прозрачности, эффективно применяются для верхнего и бокового освеще¬
ния в каркасных конструкциях. Для устройства световых проемов в по¬
крытиях и стенах применяется и оргстекло, которое, несмотря на меньшую
прочность, жесткость и теплостойкость по сравнению со стеклопластиками,
обладает значительно более высокой степенью светопрозрачности.Подобным ценным свойством обладает и винипласт, который имеет еще
и большую стойкость против химических воздействий (некоррозийность)
и более доступен для широкого применения.
Приложение 1Расчетные сопротивления и модули упругости для строительной березовой фанеры сортов НВ и ВВид и направление действующего усилияРасчетные сопротивления в кГ 1см2
и сорте фанерыпри числе слоевМодули упругости в тыс. кГ/см2 лри числе слоев
и сорте фанеры357 и более357 и болееНВвнввнввНВвнввнвВСжатиеВдоль волокон наружных шпонов	100100100901007010010090858580Поперек волокон наружных шпонов ....502070267530504060506550РастяжениеВдоль волокон наружных шпонов	100100100901007010010090858580Поперек волокон наружных шпонов ....502070267530504060506550ИзгибВдоль волокон наружных шпонов	140140140140140110145145120120105105Поперек волокон наружных шпонов . . .70401550206530254535СдвигВдоль волокон наружных шпонов .....605055456045777675,5Поперек волокон наружных шпонов ....756070556045777675,5Примечания: 1. Расчетные сопротивления сдвигу даны для средневодостойкой фанеры. Для фанеры повышенной водостойкости
эти напряжения увеличивают на 20%.2.	Для фанеры сорта ВВ величины, приведенные в таблице для сорта В, уменьшаются путем умножения расчетных сопротивлений на
коэффициент 0,8, а модули упругости — на коэффициент 0,9.3.	Величины, приведенные в таблице для изгиба, относятся к изгибу фанерного листа из его плоскости при направлении нормальных
напряжений соответственно вдоль и поперек волокон наружных шпонов.4.	Для ольховой и сосновой фанеры расчетные величины умножаются на поправочный коэффициент 0,65.Приложение 1аРасчетные сопротивления скалыванию клеевых швов между шпонами фанерыУгол между направлением волокон
наружных слоев фанеры и усилием,
действующим в приклеенном
к фанере деревянном элементе
в градусахРасчетное сопротивление скалыванию фанеры в кГ/см2водостойкой и повышенной
водостойкостисредневодостойкой90010753330 Приложения
Приложения331Приложение 2Сокращенный сортамент пиломатериалов для несущих деревянных конструкций,
рекомендованный НиТУ—122—55 со всеми необходимыми данными для расчетаРазмеры в смF
в см9Г/макс в ™4W в смз
макс7мин в ™4^мин в «*вЪтолщинаhширина1,61 10
1 121619,2133,223026,738,43,44,24,35,11,9f ю
12
1 181922,8158,227431.645.65,76,967,22,5{ 10
12
15
1 18253037,545208360705121541,760941351315,719.623.610.412.515.618.7(3)[ (Ю)
(12)
(15)
( (18)303645542504328441458507211216222.5
27
33,740.5151822,5274510121518204048607241,73335761125194416.766.7
9615021626,753,364809613,326,73240485Г 5
6
8
12
15
18
2025304060759010052,19021372014062430333320,83053,3120187270333352,162,583,312515618720820,82533.3
50
62,5
7583.36836481082563664108144364861215182022729010812013286416872916400053241442253244004842162703243603967290108120132712(15)18(22>22841051261401541008196934024667621116826237846756534342951457262938122147163180(8)f (15)
(18)
(20)
( (22)1201441601762250388853337099300432533645640768853939160192213235
332ПриложенияПродолжение прилож. 2Размеры в смF
в см27макс вW в см3
макс7мин ВИ'мин вЬтолщинаhширина[ 151502 81237512502501 п1 181804 86054015003001U1 202006 6676671 6673331 222208 8738071 833367121214417282881 728288( 152254219562421956215{ 1827072908105 052675{ 2030010 00010005 625750[ 183248 7489728 748972181 2036012 00012009 7201080\ 2239615 973145210 6921188202040013 333133313 3331333222248419 520177519 5201775Для прямоугольного сеченияF=bh.Радиус инерции наибольший г* = 0,289 Л;т>	» наименьший гу = 0,289Для круглого сеченияРадиус инерции г = 0,25 d.Примечание. В скобках помещены размеры пиломатериалов, изготовление
которых допускалось до 1 января 1960 г. В новых конструкциях применение этих
материалов не разрешается согласно ГОСТ 8486—57.Приложение 3Расчетные данные для различных поперечных сечений, получаемых из бревен
Приложения333Продолжение прилож. 3Вид сечения бревначсоаочС£ я к
5 о °О У о
О О
Я 2sK5§2“«2« = н2 Я*№со tf с- етО. SoNS«0«	кs	я*	sо	a>«и	з*а*	оя	он	>.н о
U Е2Iа-о.>»яч0,25 d
0,333d
0,50 d0,984d
0,97 Id
0,933d0,783d20,779d20,763d20,498d0,496d0,486d0,080d30,077d30,063d30,048d40,047d40,044d40,096d3
0,096d8
0,09 Id30,248d0,247d0,240d10,25 d0,33d«ч»0,5d0,986d 0,781d2
0,942d 0,773d2
0,866d 0,740d20,484d
0,47 Id
0,433d0,08 Id3
0,077d3
0,063d80,047d40,045d40,039d40,097d30,095d30,090d80,245d
0,24 Id
0,230dГ 1i—*х ШШJx'Щw --у *0,5d0,393d20,29d0,022d80,007d40,024d30,132d0,393d20,5d0,04 Id30,025d40,049d30,135dПриложение 4Значения Л1маКс9 коэффициентов k и эквивалентных нагрузок для деревянных
настилов, балок и прогонов при различных способах опиранияРасчетная схемаНаибольшийизгибающиймомент^максЧисленный
коэффициент k
к формулеЭквивалентная нагрузка
для двухопорной балкипо ^макс
т 8Л*макспо ^макс
384EI .Qf = к и *м
ПриложенияПродолжение прилож. 4Расчетная схемаНаибольшийизгибающиймомент^максЧисленный
коэффициент k
к формулеh— b—LL 1*1/в I f IЭквивалентная нагрузка
для двухопорной балкип0 ^макс
_®^максчас	т*—по ^макс
384EI
qf= 5/4 Гмакс-Р18РI25,6 -Е-qlI
8524lAIL42P_I1,6PIшпшйшпвд|ШПШ0,0703<?/2—0,125?/*0,1540,0870,562*7Я0,416#0,416#A0/*32lU-lV	J0,207Р/0,1451,656P1.156-j-—0.096Р/0,2440,768 j-—0,188 ql20,11,5 y-0,718 -j-m-I^рцийппшщщ^щ,zРавномоментная схема
lx = 0,85/
x = 0,1456/SlL-
' 16 —-0,0625ql*0,1670,5#0,4#
Приложения335Продолжение прилож. 4Примечание. Эквивалентная нагрузка принята по отношению к однопро¬
летной, свободно опертой в концах балке с равномерно распределенной нагрузкой q.Приложение 5Таблица для круглых сечений длины окружности, площади, момента
инерции и момента сопротивленияДиаметр
бревна d в смДлина
окружности и в смПлощадь
сечения F в смгМомент
инерции / в см4Момент сопротивле¬
ния W в см3721,9938,48117,933,67825,1350,27201,150,27928,2763,62322,171,571031,4278,54490,998,171134,5695,03718,7130,71237,70113,11 018169,71340,84132,71402215,71443,98153,91 886269,41547,12176,72 485331,31650,26201,13217402,11753,41227,04 100482,31856,55254,55 153572,61956,69283,56 397673,42062,83314,27 854785,42165,97346,49 547909,22269,11380,11150010452372,26415,513 74011942475,40452,41629013572578,54490,919 18015342681,68530,922 43017262784,82572,626 09019322887,97615,830 17021552991,11660,534 71923943094,25706,939 7612651Расчетная схемаНаибольшийизгибающиймомент•^максЧисленный
коэффициент k
к формулеh ь°*\1 1 /h-k~w |т 1Эквивален
для двухоП° **«емакс
?а = 12тная нагрузка
порной балкипо Л*акс
384£/
qf~ 5/4 ■'максflj 1Щ lillliliiiiii, mj iiiiiilniiiiiiiiiijffl ^—г'——-Равнопрогибная схема/, = 0,8/
х = 0,21/я? _24 ~
=—0.0833?/20,0630,666#0,2#
Приложение бРасчетная несущая способность одного „среза" соединения на стальных нагелях вдоль волокон сосновых и еловых элементов
деревянных конструкций постоянных и временных (в скобках) сооружений, защищенных от длительного увлажненияи перегреваДиаметр
нагеля
в смРасчетное условиеРасчетная несущая способность в кг при толщине элемента (а или с) в см2,54567810121518 и более0,8Г„ ПО а	Тс симметр	Тс несимметр	123(154)
100(125)
70 (87)147(184)160(200)112(140)160(200)160(200)140(175)160(200)
160 (200)
160(200)160 (200)
160 (200)
160 (200)160(200)160(200)160(200)160(200)
160 (200)
160 (200)160(200)160(200)160(200)160(200)
160(200)
160(200)160(200)160(200)160(200)1.0Гн по а	Гс симметр	Тс несимметр	190(237)125(156)87(109)210(262)200(250)140(175)230 (287)
250(312)
175(219)250(312)250(312)210(262)250(312)250(312)245(306)250(312)250(312)250(312)250(312)
250(312)
250 (312)250(312)
250(312)
250 (312)250(312)250(312)250(312)250(312)250(312)250(312)1,2Ти по а	Тс симметр	Гс несимметр	240(300)150(187)105(131)291 (364)
240(300)
168(210)309 (386)
300(375)
210(262)331 (414)
360(450)
252(315)357(446)360(450)294(367)360(450)360(450)336(420)360 (450)
360(450)
360 (450)360 (450)
360(450)
360(450)360 (450)
360 (450)
360(450)360 (450)
360(450)
360 (450)1,4Гн по а 	Тс симметр	Тс несимметр	280 (350)
175(219)
122(152)385(481)
280 (350)
196(245)403(504)
350(437)
245 (306)425(531)420(525)294(367)451 (564)
490 (612)
343 (429)481(601)
490 (612)
392(490)490 (612)
490 (612)
490(612)490 (612)
490 (612)
490 (612)490(612)
490(612)
490 (612)490(612)
490 (612)
490(612)1,6Тн по а	Тс симметр	Тс несимметр	320(400)200(250)140(175)493(616)320(400)224(280)511 (639)
400(500)
280 (350)533(666)480(600)336(420)559(699)560(700)392(490)589(736)640(800)448(560)640(800)
640(800)
560(700)640(800)
640(800)
640 (800)640(800)640(800)640(800)640(800)640(800)640(800)336 Приложения
Продолжение прилож. 6Диаметр
нагеля
в смРасчетное условиеРасчетная несущая способность в кг при толщине элемента (а или с) в см2,54567810121518 и более1,8rH по а	Гс симметр	Гс несимметр	360(450)225(281)157(196)576(720)360(450)252(315)633 (797)
450 (562)
315(394)655 (819)
540 (675)
378(472)681 (851)
630 (787)
441 (551)711 (889)
720 (900)
504 (630)783 (979)
810(1012)
630 (787)810(1012)
810(1012)
756 (945)810(1012)810(1012)810(1012)810(1012)810(1012)810(1012)2,0Гн по а	Гс симметр	Гс несимметр	400(500)250(312)175(219)640(800)400(500)280(350)770 (962)
500 (625)
350 (437)792 (990)
600 (750)
420 (525)818(1022)
700 (875)
490 (612)848(1060)
800 (1000)
560(700)920(1150)
1000(1250)
700 (875)1000(1250)1000(1250)840(1050)1000(1250)1000(1250)1000(1250)1000(1250)1000(1250)1000(1250)2,2Г„ по а	Гс симметр	Гс несимметр	440(550)275(344)192(240)704(880)440(550)308(385)880(1100)
550 (687)
385(481)943(1179)
660 (825)
462 (577)969(1211)
770 (962)
539 (674)999(1249)
880(1100)
616 (770)1071 (1339)
1100(1375)
770 (962)1159(1449)1210(1512)924(1155)1250(1512)1210(1512)1155(1444)1250(1512)1210(1512)1210(1512)2,4Г„ по а	Гс симметр	Гс несимметр	480(600)300(375)210(262)768(960)480(600)336(420)960 (1200)
600 (750)
420 (525)1107(1384)
720 (900)
504 (630)1133(1417)
840 (1050)
588 (732)1165(1456)
970(1200)
672 (840)1235(1544)
1200(1500)
840 (1050)1323(1654)1440(1800)1008(1260)1440(1800)1440(1800)1260(1575)1440(1800)1440(1800)1440(1800)Пр имечания: 1. Расчетную несущую способность одного среза нагеля из круглой стали в рассматриваемом шве принимают рав¬
ной меньшему из табличных значений Г„ и Гс для прилегающих к этому шву элементов, определяя:Гн— по толщине а крайнего элемента симметричных соединений или более тонкого крайнего элемента несим¬
метричных соединений;Гс симметр. — по толщине с среднего элемента симметричных соединений;Гс несимметр. —по толщине всех элементов с (или а) одинаковой толщины в несимметричных соединениях,
а также по толщине с более толстого элемента односрезных соединений.2. Для временных зданий и сооружений все табличные значения умножаются на коэффициент 1,25 (эти данные в таблице приведены
в скобках).Приложения 337
Приложение 7Расчетная несущая способность одного „среза** соединения на гвоздях при направлении усилия под любым углом к волокнам
сосновых и еловых элементов деревянных конструкций постоянных и временных (в скобках) сооружений, защищенныхот длительного увлажнения и перегреваДиаметр
гвоздя
в смРасчетное условиеРасчетная несущая способность в кг при толщине элемента (а или с) в смДлина
гвоздя
в смОриенти¬
ровочный
вес 1000
гвоздей
в кг22,533,54568 и более0,8Гн по а	*.Тс симметр		Тс несимметр	26 (32)
30 (37)
21 (26)29(36)36(45)26(32)31 (39)
36(45)
31(39)35(44)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)36(45)1И83,954,500,35Гн по а	Тс симметр	Тс несимметр	35(44)35(44)24(30)37(46)
44 (55)
31 (39)40 (50)
49 (61)
37 (46)43(54)
49(61)
43 (54)47(59)49(61)49(61)49(61)49(61)49(61)49(61)49(61)49(61)8и96,156,900,4Ти по а	Тс симметр	Тс несимметр	44 (55)
40 (50)
28 (35)46 (57)
50 (62)
35 (44)49 (61)
60 (75)
42 (52)52 (65)
64 (80)
49 (61)56(70)64(80)56(70)64(80)64(80)64(80)64(80)64(80)64(80)64(80)64(80)64(80)10и119,910,90,45Гн по а 		Тс симметр	Тс несимметр	55 (69)
45 (56)
31(39)ад39(49)60 (75)
67(84)
47 (59)63 (79)
79 (99)
55 (69)67(84)
81 (101)
63 (79)76 (95)
81(101)
79 (99)81(101)
81 (101)
81 (101)81(101) .
81 (101)
81 (101)12,515,7338 Приложения
Продолжение прйлож. 1Диаметр
гвоздя
в смРасчетное условиеРасчетная несущая способность в кг при толщине элемента (а или с) в смДлина
гвоздя
в смОриенти¬
ровочный
вес 1000
гвоздей
в кг22,533,54568 и более0,5Гн по а	Гс симметр	Тс несимметр	66 (82)
50 (62)
35 (44)69 (86)
62 (77)
44 (55)71 (89)
75 (94)
52 (65)75 (94)
87(109)
61 (65)78 (97)
100 (125)
70 (87)87(109)100(125)87(109)98(123)100(125)100(125)100(125)
100(125)
100 (125)1523,20,55Гн по а	Гс симметр	Тс несимметр	—82(102)
69 (86)
48(60)84(105)
82(102)
58 (72)88(110)
96(120)
67 (84)91(114)
110(137)
77 (96)100(125)
121 (151)
96(120)111 (139)
121(151)
115(144)121 (151)
121(151)
121 (151)17,532,80,6Гн по а 	Тс симметр	Гс несимметр	—96(120)
75 (94)
52 (65)99(124)
90(112) ;
63(79) |102(127)
| 105(131)
1 73(91)106(132)120(150)84(105)115(144)144(180)105(131)126(157)144(180)126(157)144(180)144(180)144(180)2043,9Примечания: 1. Расчетную несущую способность одного среза гвоздя в рассматриваемом шве принимаем равной меньшему из
табличных значений Тн и Гс для прилегающих к этому шву элементов, определяя:Тн — по толщине а крайнего элемента симметричных соединений или более тонкого крайнего элемента несим¬
метричных соединений;Тс симметр. —по толщине с среднего элемента симметричных соединений;Тс несимметр. —по толщине с (или а) элементов одинаковой толщины в несимметричных соединениях, а также
по толщине с более толстого элемента односрезных соединений.2. Во временных зданиях и сооружениях, а также при расчете опалубки (при наличии бокового давления бетонной смеси) все таб¬
личные значения умножаются на 1,25 (эти данные в таблице приведены в скобках).Приложения 339
Приложение 8D*Zd
d,=0,85 i
H=0,8 d
b=0,7d
R=3/4 i
Rt -1/2 dГ si MPAx-0,25 d
Вш*2,2й
t=0,15d
c =0,15 d
le»1,S-2ihZl.Sd с ? 1,8dРасчетная несущая способность болтов и тяжей, изготовленных из стали Ст.-З в к Г, вес болтов, тяжей, гаек и шайб в кг%
в мм<*нт
(в нарезке)
в ммЧв см2РнТЯ
В СМ2Расчетная несущая способ¬
ность в кГВес в кг (удельный вес 7,85)Квадратные шайбы для
рабочих болтовКвадратные шайбы для
стяжных болтовпо %
д =2100
кГ /см2по V0.8 R
R = 1 (580
кГ/см21 пог. м
болта1 шести¬
гранной
гайки1 квад¬
ратной
гайкипри смятии дре¬
весины поперек
волокон; размеры
в ммвес
1 шайбы
в кгпри смятии дре¬
весины поперек
волокон; размеры
в ммвес
1 шайбы
в кг108,0510,7850,5091 6488540,620,0140,01450 X 50 х 50,095——129,7271,1300,7442 37012500,890,0200,02160 X 60 X 60,16445 X 45 X 40,0601411,4001,5401,0203 2301 7141,210,0280,02870 X 70 X 70,26050 X 50 X 40,0741613,4002,0101,40842102 3661,580,0520,05380 X 80 X 80,38655 X 55 X 40,0881814,7502,5431,7085 3302 8702,000,0880,08990 X 90 X 90,55060 X 60 X 50,1312016,7503,1402,18265903 6652,470,0930,095100 X 100 X Ю0,76070 X 70 X 50,1802218,7503,7992,7407 9804 6052,980,1350,137110 X 110 X И1,01280 X 80 X 60,2832420,1004,5213,1659 5005 3203,550,1410,144120 X 120 X 121,31490 X 90 X 70,4202723,1005,7224,18012 0007 0204,490,1820,187140 X 140 х 142,091100 X 100 X 80,5913025,4507,0655,06014 8308 5005,550,2910,297160 X 160 X 152,930——3630,80010,1707,44021 33012 5007,990,4960,506190 X 190 X 184,957——4236,15013,84010,25029 08017 22010,880,8140,831220 X 220 X 207,381——■4841,50018,09013,52038 00022 73014,211,2441,273260 X 260 X 2412,390——340 Приложения
Приложения341Приложение 9Предварительное определение собственного веса
деревянных конструкций в покрытияхПри проектировании нагрузка от собственного веса несущей конструкции может
быть предварительно подсчитана по формуле^св = 1000 =(P + 4)ki
Wгде <7св — собственный вес самой несущей конструкции;q — постоянная нагрузка (вес ограждающих частей покрытия — кровли, утепли¬
теля, подшивки, обрешетки, настилов, вспомогательных стропил, прогонов);
р — временная нагрузка (снег, чердачная полезная нагрузка);I — расчетный пролет несущей конструкции в м\^св — коэффициент собственного веса для различных видов несущих конструкций,
определяемый по данным спецификации материалов готовых проектов;
k — принимается по графику.Все виды нагрузок принимаются либо в кг!я2 покрытия, либо в кг на 1 узел фермы
(либо на всю ферму).После завершения проектирования и определения по спецификации собственного
веса конструкции действительный коэффициент1000/усв
св Up + t7 + <7св)сопоставляется с kCB, принятым в первом приближении.При значительном расхождении потребуется перепроектировка наиболее напряжен¬
ных элементов конструкции.
Приложение 10342Номенклатура (перечень) строительных конструкций с применением пластмассНазваниеРазмеры наибольшие
в мМатериалыВес
сред¬
ний
в кг/м*Область примененияОчередностьвнедрениядлинаши¬ринатол¬щинаобшивкисреднего слояПлиты покрытий теп¬
лые алюминиевые1230,4АлюминийПенопласт, а также со-
топласт из крафт-бумаги
или ткани с эффектив¬
ным утеплителем (мипо-
ра, перлит и др.)30Промышленные и об¬
щественные здания, осо¬
бенно сборные, на проса-
дочных грунтах, в отда¬
ленных и сейсмических
районах, а также с хими¬
ческой агрессиейIПлиты покрытий теп¬
лые асбестоцементныеб1,50,3Асбестоцемент с рулон¬
ным ковром или напы¬
ленным стеклопластикомПенопласт, а также
соты из древесно-волок¬
нистых плит, утепленные
минеральным войлоком,
мипорой, перлитом и др.80Промышленные и об¬
щественные зданияIПлиты покрытий теп¬
лые стеклопластиковыеб1,50,3Стеклопластик непроз¬
рачныйТо же—Промышленные здания
с химической агрессиейIПлиты покрытий полу-
теплые светопрозрачныеб1,50,3Стеклопластик свето¬
прозрачныйКаркас или соты из
стеклопластика или алю¬
миния]20Промышленные, обще¬
ственные и сельскохозяй¬
ственные зданияIЛисты волнистые све¬
топрозрачные для покры¬
тий и стен31,50,1То же, оргстекло или
винипласт5То жеIПанели стен теплые
асбестоцементныеб2,40,15АсбестоцементПенопласт, а также
соты древесно-волокни¬
стые или крафт-бумажные
с эффективным утепли¬
телем20Промышленные и об¬
щественные зданияIПриложения
Продолжение при лож. 10НазваниеРазмеры наибольшие
в мМатериалыВес
сред¬
ний
в кг/м*Область примененияОчередностьвнедрениядлинаши¬ринатол¬щинаобшивкисреднего слояПанели стен теплые
алюминиевые122,40,2АлюминийПенопласт, соты крафт-
бумажные с эффектив¬
ным утеплителем25Промышленные и об¬
щественные здания, осо¬
бенно сборные, на про-
садочных грунтах, в от¬
даленных и сейсмических
районах, а также с хи¬
мической агрессиейIПанели стен теплые
стеклопл асти ковыеб2,40,15СтеклопластикТо жеПромышленные здания
с химической агрессиейIПанели стен полутеп-
лые светопрозрачные62,40,15Стеклопластик свето¬
прозрачныйКаркас из стеклоплас¬
тика, алюминия или со¬
топласта10Промышленные, обще¬
ственные и сельскохозяй¬
ственные зданияIПанели стен теплые
асбестоцементные630,15Асбестоцемент с по¬
краской или напылением
стеклопл асти комПенопласт, соты дре¬
весно-волокнистые или
крафт-бумажные с эффек¬
тивным утеплителем50Жилые домаIФонари верхнего света
купольные и сводчатые331Оргстекло или стекло¬
пластик—15Промышленные, обще¬
ственные и сельскохо¬
зяйственные зданияIIБалки и колонны12—Стекло!пластикПромышленные здания
с химической агрессиейIIПриложения343
Продолжение прилож. 10Размеры наибольшие
в мМатериалыВес
сред¬
ний
в кг/м*Область примененияОчередностьвнедренияНазваниедлинаши¬ринатол¬щинаобшивкисреднего слояФермы и рамы18		То же—То же11Оболочки и складки
теплые600,3Алюминий или стекло¬
пластикПенопласт, а также
сотопласт тканевый или
крафт-бумажный с эф¬
фективным утеплите¬
лем60 и
болееПромышленные и об¬
щественные здания11Вантовые конструкции200——Ванты стальные или стеклопластиковые и плиты
типа, указанного в п. 1, 4, 530Общественные зданияIIПневматические кон¬
струкции18—■—Ткани или пленки воздухонепроницаемые син¬
тетические1Временные промыш¬
ленные, общественные и
сел ьскохозя йствен ные
здания1Пленочно-каркасныеконструкции18——Пленки полиэтиленовые и др., каркас алюми¬
ниевый или стеклопластиковый—Сельскохозяйственные
и подсобно-строительные
сооружения1Стеклопластбетонныеконструкции18——Арматура стеклопластиковая, бетон цементный
или полимерный—Промышленные здания
с химической агрессией11Формы опалубокСтеклопластик или винипластЗаводы сборного желе¬
зобетонаII344 Приложения
Приложения345Приложение 11
График для определения FHT, /нт и W„x для бревен, опиленных на один кантПриложение 12
График /нт и WHT поперечного сечения бревен, опиленных на два и четыре кантаd
ЛИТЕРАТУРА1.	Аистов Н. Н., Васильев Б. Д., И в а н о в В. Ф. и др. История строи¬
тельной техники. Госстройиздат, 1962.2.	Афанасьев П. С. Конструкция деревообрабатывающих станков. Ч. I, II,
III. Гослесбумиздат, 1954, 1958, 1960.3.	Ашкенази Е. К., БоксбергИ. П., Рубенштейн и др. Анизо¬
тропия механических свойств древесины и фанеры. Гослесбумиздат, 1958.4.	Б е л я н к и н Ф. Н. Прочность древесины при склеивании. Изд-во АН УССР,
Киев, 1955.5.	Белянкин Ф. Н., Я Ц е н к о В. Ф., Дыбенко Г. И. Механическая
характеристика пластиков ДСП. Изд-во АН УССР, Киев, 1961.6.	Белянкин Ф. Н., Я Ц е н к о В. Ф., Дыбенко Г. И. Прочность и де¬
формативность слоистых пластиков. Изд-во АН УССР, 1964.7.	Богомолов Ф. Расчет воздушно-линейных сооружений связи. Изд-во
НКПС, 1930.8.	Б о й к о М. Д., К о ц е к у б о в В. П., М а ж а г р а Ц. И. и др. Проектиро¬
вание и расчет конструкций из пластмасс. Изд. ЛКВВИА им. Можайского, Л., 1961.9.	Большаков В. В. Руководство по эксплуатации и ремонту деревянных
конструкций. Стройиздат, 1939.10.	Буров А. К., Андриевская Г. Д. Высокопрочные стеклопластики
СВАМ. Изд-во АН СССР, 1958.11.	В а с и л ь е в П. В. и др. Экономика лесного хозяйства СССР. Гослесбумиздат,
1959.12.	Воробьев В. А. Пластмассы в строительстве. Госстройиздат, 1961.13.	Гарбар М. И., Растанин И. В. Пластмассы и синтетические смолы
в строительстве. Госстройиздат, 1960.14.	Гибшма н Е. Е., К а л м ы к о в Н. Я., П о л и в а н о в Н. И. и др. Мосты
и сооружения на дорогах. Изд-во Мин. автомоб. трансп. РСФСР, 1961.15.	Г о л ь д и н М. М. Антисептическая защита деревянных конструкций. Госстрой¬
издат, 1951.16.	Г у б е н к о А. Б. Изготовление клееных деревянных конструкций и деталей*
Гослесбумиздат, 1957.17.	Г у б е н к о А. Б. Клееные деревянные конструкции в строительстве. Госстрой¬
издат, 1957.18.	Г у б е н к о А. Б., 3 у б а р е в Г. Н., КулаковскийА. Б. и др. Пнев¬
матические строительные конструкции. Госстройиздат, 1963.19.	Губенко А. Б., Шишкин В. Е. Исследование несущей способности и
жесткости деревянных элементов с различной формой сечения при поперечном изгибе
(ЦНИИС). Госстройиздат, 1950.20.	Зехтл и нг Г. Пластмассы в строительстве. Госстройиздат, 1959.21.	Иванов В. А. Деревянные конструкции. Госстройиздат УССР, Киев, 1962.22.	Иванов В. Ф. Деревянные конструкции. Госстройиздат, 1956.23.	И в а н о в В. Ф. Проблемы долговечности деревянных конструкций. Стройиздат,
1950.24.	Иванов Е. К. Клееные деревянные конструкции. Госстеклоиздат, 1961.25.	Иванов Е. К. Современные деревянные мосты на автомобильных дорогах
США. Изд-во Мин. автомоб. трансп. РСФСР, 1961.26.	И в а н о в Ю. М. Предел пластического течения древесины. Госстройиздат,
1948.27.	Исследование конструктивных пластмасс и строительных конструкций на их
основе. (ЦНИИСК.) Госстройиздат, 1962.28.	К а р л с е н Г. Г., Б о л ь ш а к о в В. В., К а г а н М. Е., С в е н ц и ц-
к и й Г. В., Ф о л о м и н А. И. и др. Деревянные конструкции, изд. 3-е. Госстройиздат,
1961.29.	К а р л с е н Г. Г., Ф о л о м и н А. И., 3 н а м е н с к и й Е. М. и др. Дере¬
вянные конструкции. Изд. ВИА им. В. В. Куйбышева, М., 1956.30.	К о в е л ь м а н Г. М. Творчество почетного академика инженера Владимира
Григорьевича Шухова. Госстройиздат, 1961,
Литература34731.	Козлова 3. В. Пластические массы. Госстройиздат, 1962.32.	К о п т е в И. В. Расчет мачт для воздушных переходов линий связи. Гос.
изд-во по технике связи, 1935.33.	К о ч е н о в В. М. Несущая способность элементов и соединений деревянных
конструкций. Госстройиздат, 1953.34.	К о ч е т к о в В. М. Несущая способность элементов и соединений деревянных
конструкций. Госстройиздат, 1953.35.	Крейн Теодор. Конструкции зданий. Госстройиздат, 1961.36.	Куксов В. А. Общая технология деревообработки. Трудрезервиздат, 1957.37.	Лехницкий С. Г. Теория упругости анизотропного тела. Госстройиздат,
1950.38.	Митропольский Н. М., Овечкин А. М., АлюшинскийЮ. Н.
и др. Строительные конструкции. Гострансжелдориздат, 1958.39.	О т р е ш к о А. И. Деревянные конструкции. (Справочник.) Госстройиздат,40.	Очерки истории строительной техники России XIX — начала XX века. Строй-
издат, 1964.41.	Перелыгин JI. М. Древесиноведение. Гослесбумиздат, 1960.42.	П л е ш к о в П. Ф. Деревянные конструкции в береговом строительстве. Лен-
издат, 1959.43.	Савицкий Г. Я. Основы расчета радиомачт. Связьиздат, 1953.44.	С а р о ч и н с к и й А. Г. Стеклопластики. Госстройиздат, 1961.45.	С а п о ж н и к о в М. М. Применение пластмасс при строительстве водопровода.
Лениздат, 1959.46.	Свенцицкий Г. В. Деревянные конструкции — состояние и перспективы.
Госстройиздат, 1962.47.	Строительные конструкции с применением пластмасс за рубежом и перспектива
их применения в СССР. (ЦНИИСК.) Госстройиздат, 1961.48.	Технология и изготовление клееных панелей из пластмасс, алюминия, асбесто¬
цемента и бетона. (ЦНИИСК.) Госстройиздат, 1963.49.	Указания по высокочастотному склеиванию деревянных конструкций и деталей.
Госстройиздат, 1960.50.	Филоненко-БородичМ. М. Курс сопротивления материалов. Гостех-
теоретиздат, 1948.51.	Флюгге В. Статика и динамика оболочек. Госстройиздат, 1961.52.	X и г е р о в и ч М. И. Строительные изделия из пластмасс. Профтехиздат,
1961.53.	X р у л е в В. М. и др. Склеивание древесины за рубежом. (Под ред. Гу¬
бенко А. Б.) Гослесбумиздат, 1961.
ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Введение	 3РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙДЕРЕВО КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛГлава 1. Сырьевая база древесины и ее значение для использования в народномхозяйстве 		16§ 1. Сырьевая база древесины		—§ 2. Древесина как строительный материал и ее применение в строительстве	17Глава 2. Строение древесины, ее физико-механические свойства		20§ 3. Строение древесины и ее свойства				—§ 4. Влага в древесине и ее влияние на физико-механические свойства	23§ 5. Химические воздействия на древесину		25§ 6. Физические свойства древесины		26Глава 3. Механические свойства древесины	 27§ 7. Анизотропия древесины и общие характеристики ее механическихсвойств *	 —§ 8. Влияние строения и некоторых основных пороков древесины на еемеханические свойства	 29§ 9. Длительное сопротивление древесины	 31§ 10. Работа древесины на растяжение, сжатие, поперечный изгиб, смятие искалывание	 33§ 11. Отбор лесоматериала при строительстве несущих деревянных кон¬
струкций 	 39РАЗДЕЛ ВТОРОЙЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ОГНЯ, БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ
И ВОЗДЕЙСТВИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВГлава 4.Защита деревянных конструкций от возгорания	 41§ 12. Огнестойкость элементов строительных конструкций	 —§ 13. Мероприятия по защите деревянных конструкций от возгорания —Глава 5. Защита деревянных конструкций от загнивания		43§ 14. Общие сведения		—§ 15. Дереворазрушающие грибы и условия их развития		—§ 16. Конструктивная профилактика по борьбе с гниением элементов дере¬
вянных конструкций		44§ 17. Защита деревянных конструкций от воздействия химических реагентов	47§ 18. Химические меры защиты древесины от загнивания (антисептирование)	—§ 19. Повреждение древесины насекомыми и меры борьбы с ними		49РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙГлава 6. Расчет деревянных конструкций по методу предельных состояний . .	50§ 20. Исходные положения расчета элементов деревянных конструкций	—§ 21. Данные для расчета деревянных конструкций по методу предельныхсостояний		52
Оглавление349Глава 7. Расчет элементов деревянных конструкций сплошного сечения		56§ 22. Центральное растяжение		—§ 23. Центральное сжатие		57§ 24. Поперечный изгиб		62§ 25. Косой изгиб		65§ 26. Сжато-изогнутые элементы		66§ 27. Растянуто-изогнутые элементы		68Глава 8. Балки сплошного сечения		69§ 28. Однопролетные балки сплошного сечения		—§ 29. Балки сплошного сечения, усиленные подбалками		—§ 30. Консольно-балочные и неразрезные системы прогонов		70РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙГлава 9. Общие данные		72§ 31. Классификация соединений (связей)		—§ 32. Общие указания по расчету соединений элементов деревянных кон¬
струкций 	.‘		74Глава 10. Соединения на врубках и шпонках		76§ 33. Лобовые врубки		—§ 34. Простой, двойной и трехлобовой упоры		80§ 35. Соединения на шпонках		82§ 36. Призматические поперечные, продольные и наклонные шпонки ...	84§ 37. Металлические шпонки и шайбы		86Г лава 11. Соединения на нагелях 		87§ 38. Общие сведения		—§ 39. Основные особенности нагельных соединений		89§ 40. Расчет нагельных соединений по предельному состоянию		90Глава 12. Соединения на растянутых рабочих связях		95§ 41. Болты-тяжи		—§ 42. Хомуты, скобы, гвозди, винты, шурупы и глухари		96Глава 13. Соединения на клею 			97§ 43. Виды клеев 			—§ 44. Технология склеивания		98§ 45. Конструкции стыков на клею и клеестальные шайбы		99РАЗДЕЛ ПЯТЫЙСОСТАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА УПРУГО-ПОДАТЛИВЫХ СВЯЗЯХГлава 14. Расчет составных элементов на упруго-податливых связях		101§ 46. Общие сведения		—Глава 15. Расчет составных элементов на упруго-податливых связях по прибли¬
женному методу СНиП II-B.4-62 		103§ 47. Поперечный изгиб составных элементов		—§ 48. Центральное сжатие составных элементов		105§ 49. Внецентренное сжатие составных элементов		107§ 50. Примеры расчета составных элементов		108РАЗДЕЛ ШЕСТОЙПЛОСКИЕ СПЛОШНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГлава 16. Виды сплошных систем деревянных конструкций		110§ 51. Общие сведения		—Глава 17. Конструкции деревянных балок составного сечения 		113§ 52. Составные балки системы Деревягина		—§ 53. Конструкция и расчет клееных балок		117§ 54. Конструкция и расчет клеефанерных балок		121§ 55. Изготовление клееных балок			123§ 56. Конструкция и расчет двутавровых балок с двойной дощатой пере¬
крестной стенкой на гвоздях		124
350ОглавлениеГлава 18. Распорные системы сплошных деревянных конструкций		129§ 57. Трехшарнирные арки из балок системы Деревягина		—§ 58. Кружальные системы арок		131§ 59. Арочные конструкции двутаврового профиля с двойной перекрестнойстенкой на гвоздевых соединениях		132§ 60. Клееные арки		134§ 61. Рамные сплошные конструкции		138§ 62. Изготовление арочных и рамных конструкций и их монтаж ....	139РАЗДЕЛ СЕДЬМОЙПЛОСКИЕ СКВОЗНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГлава 19. Основные виды сквозных деревянных конструкций		141§ 63. Общие сведения			—§ 64. Основы проектирования конструкций сквозных ферм		145Глава 20. Комбинированные системы деревянных конструкций		149§ 65. Шпренгельные балки		—§ 66. Подвесные и подкосные системы деревянных конструкций		152Глава 21. Балочные фермы из бревен и брусьев		154§ 67. Бревенчатые и брусчатые фермы на лобовых врубках		—§ 68. Металлодеревянные фермы ЦНИИСК		156§ 69. Металлодеревянные фермы с верхним поясом из балок Деревягина	16QГлава 22. Металлодеревянные фермы с клееным верхним поясом и сегментныефермы на гвоздях		161§ 70. Металлодеревянные фермы с прямоугольным клееным верхним поясом	—§ 71. Металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом	162§ 72. Сегментные фермы из брусков и досок на гвоздях		16SГлава 23. Арочные и рамные сквозные конструкции. Решетчатые стойки ...	—§ 73. Трехшарнирные арки из сегментных, серповидных и многоугольныхбрусчатых ферм		—§ 74. Рамные сквозные деревянные конструкции и решетчатые стойки ...	169»РАЗДЕЛ ВОСЬМОЙ
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ПЛОСКИХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙГлава 24. Обеспечение пространственной жесткости при эксплуатации и монтаже	173
§ 75. Мероприятия для обеспечения пространственной жесткости плоскихдеревянных конструкций		—§ 76. Работа плоских деревянных конструкций в процессе монтажа ....	17&РАЗДЕЛ ДЕВЯТЫЙ
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИГлава 25. Основные типы пространственных деревянных конструкций		180§ 77. Общие положения		—Глава 26. Кружально-сетчатые своды		185§ 78. Системы сводов		—§ 79. Безметалльный кружально-сетчатый свод системы С. И. Песельника	188§ 80. Кружально-сетчатый свод системы Цольбау	 —§81. Основные принципы строительства кружально-сетчатых сводов . . . .	189§ 82. Расчет кружально-сетчатых сводов		—§ 83. Общие понятия о крестовом и сомкнутом своде кружально-сетчатойсистемы		191Глава 27. Деревянные своды-оболочки и складки		193§ 84. Общие сведения		—Глава 28. Деревянные купола		196§ 85. Купола радиальной системы		—§ 86. Купола кружально-сетчатой конструкции		200§ 87. Тонкостенные и ребристые сферические купола и методы их расчета	202
Оглавление351РАЗДЕЛ ДЕСЯТЫЙДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СООРУЖЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯГ лава 29. Башни 		206§ 88. Общие сведения 		—§ 89. Башни с решетчатой и сетчатой конструкцией стволов 		—§ 90. Башни со стволами сплошной конструкции		212Глава 30. Силосы, резервуары и бункера		213§ 91. Конструкция и принципы расчета		—Глава 31. Мачты		215§ 92. Мачты на оттяжках		—Глава 32. Общие сведения о деревянных мостах		218§ 93. Мосты и эстакады		—§ 94. Проезжая часть для автодорожных мостов и сопряжение ее с насыпью	219§ 95. Опоры деревянных мостов балочной системы		221§ 96. Деревянные балочные мосты сплошного сечения		224§ 97. Подкосные системы деревянных мостов		—§ 98. Арочные системы деревянных мостов		225§ 99. Пролетные строения деревянных мостов сквозных систем		226Г лава 33. Леса, подмости и кружала для возведения зданий и инженерных соору¬
жений 		230§ 100. Общие понятия о лесах и кружалах		—§ 101. Схемы и конструкции лесов-кружал 		231РАЗДЕЛ ОДИННАДЦАТЫЙИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВАГ лава 34. Лесная промышленность		236§ 102. Лесозаготовительная и деревообрабатывающая промышленность	—§ 103. Основные технологические процессы механической деревообработки	237§ 104. Лесопильные рамы		239§ 105. Круглопильные станки 			—§ 106. Ленточнопильные станки 		240§ 107. Строгальные станки		242§ 108. Фрезерные и шипорезные станки		—§ 109. Сверлильные станки		244§ 110. Долбежные станки	^		—§ 111. Шлифовальные станки			245§ 112. Токарные станки и другое оборудование		—§ 113. Электрифицированные переносные инструменты		—Г лава 35. Лесопильное производство		246§ 114. Общие сведения		—Тлава 36, Сушка древесины		249§ 115. Естественная сушка древесины		—§ 116. Искусственная сушка древесины и виды сушильных камер		—Глава 37. Основы организации изготовления деревянных конструкций		251§ 117. Строительный цех		—§ 118. Цех изготовления клееной древесины и конструкций из нее		252§ 119. Изготовление фанеры и некоторых других видов облагороженнойдревесины		254§ 120. Техника безопасности и охрана труда при изготовлении деревянныхконструкций и строительных деталей		256Г лава 38. Эксплуатация, ремонт и усиление деревянных конструкций		257§ 121. Основные правила эксплуатации деревянных конструкций ....	—§ 122. Ремонт и усиление деревянных конструкций		—
352ОглавлениеРАЗДЕЛ ДВЕНАДЦАТЫЙСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ИЗДЕЛИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАССГлава 39. Пластмассы как конструкционный строительный материал		261§ 123. Общие сведения о пластмассах и их составных частях		—§ 124. Краткие сведения о методах переработки полимеров в строительныематериалы и изделия	•		265§ 125. Основные требования к пластмассам, применяемым в строительныхконструкциях . . *		268§ 126. Стекловолокнистые пластмассы		269§ 127. Древеснослоистые пластики (ДСП) 		276§ 128. Древесно-волокнистые плиты (ПДВ)		279§ 129. Древесностружечные плиты (ПДС) 		—§ 130. Органическое стекло (полиметилметакрилат)		280§ 131. Винипласт жесткий (ВН)		281§ 132. Пенопласты		282§ 133. Сотопласты и мипора		283§ 134. Тепло-, звуко- и гидроизоляционные материалы, получаемые на	—
основе пластмасс и применяемые в строительных конструкциях . .	284
§ 135. Особенности некоторых физико-механических свойств конструкцион¬
ных пластмасс		285Г лава 40. Особенности расчета элементов конструкций с применением пластмасс 286§ 136. Центральное растяжение и сжатие		—§ 137. Поперечный изгиб элементов из пластмасс		289§ 138. Растя нуто-ййогнутые и сжато-изогнутые элементы из пластмасс . . .	295
§ 139. Данные для расчета строительных конструкций с применениемпластмасс		—§ 140. Соединение элементов конструкций из пластмасс		299§ 141. Синтетические клеи для склеивания разных материалов		301Г лава 41. Слоистые конструкции		304§ 142. Схемы и конструктивные решения слоистых конструкций	§ 143. Метод расчета трехслойных плит-панелей		310§ 144. Некоторые примеры применения слоистых панелей в зданиях раз¬
личного назначения	:		-'--3.12§ 145. Трубопроводы из пластмасс . 	А		314Глава 42. Пневматические конструкции		315§ 146. Общие сведения и классификация пневматических конструкций	—§ 147. Основы расчета пневматических конструкций		318§ 148. Примеры пневматических конструкций "в сооружениях различногоназначения				320РАЗДЕЛ ТРИНАДЦАТЫЙ
ПРИМЕНЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ И ПЛАСТМАСС В КОНСТРУКЦИЯХ БУДУЩЕГОГ лава 43. Перспективы развития и применения конструкций из дерева и пластмасс	324§ 149. Общие сведения		—§ 150. Перспективы применения древесины в конструкциях		326§ 151. Перспективы применения пластмасс в конструкциях . . . 			328Приложения		33(£Литература		346
УДК1 624.011.1+624.011.78Рецензенты:1.	Кафедра конструкций из дерева и пластмасс Московского Ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева.2.	Доктор техн. наук проф. П. Ф. ПлешковНаучный редактор — канд. техн. наук доц С. А, ДушечкинВ книге изложены основы проектирования, расчета, изго¬
товления и монтажа, правил эксплуатации и усиления кон¬
струкций из дерева и с применением пластмасс; указаны меры
их защиты от загнивания, возгорания и других вредных воз¬
действий; рассмотрены физико-механические свойства древе¬
сины и конструкционных пластмасс.Книга предназначена для студентов строительных вузов
и факультетов в качестве учебника.Скан — Ахат.Обработка — Armin.DVG.ru[Владимир Федорович Иванов)КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС
(УЧЕБНИК ДЛЯ ВУЗОВ)Стройиздат, Ленинградское отделение
Ленинград, пл. Островского, 6Редактор издательства | А. И. Койтандов|Технический редактор Е. А. П у л ь к и н а
Корр'ектор ‘С. JI. Чареков
Переплет художника С. А. ГарибянаСдано в набор 13/XI 1965 г. Подписано к печати 31/111 1966 г. М13712. Формат бумаги TOXlOeVia-
Бум. л. 11 Усл.-печ. л. 30,8 Учетно-изд. л. 29,6 Тираж 15 000 экз. Изд. № 693JI Заказ 61
Цена в переплете 1 руб. 24 коп.Ленинградская типография № 1 «Печатный Двор» имени А. М. Горького Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР, Гатчинская, 26.3-2-5597-06