Розрахункові характеристики дерев`яних елементів каркасу

Розрахункові характеристики дерев`яних елементів каркасу

В процесі експлуатації будинку до дерев`яних елементів каркасу прикладаються навантаження, напрям яких залежить від дії тих чи інших природних факторів. Це можуть бути сили розтягування, стиснення, вигину, зминання, сколювання і т.д. Деревина, як і будь-який інший будівельний матеріал, має здатність до певного моменту опиратися докладеним навантажень, не допускаючи руйнування її волокон. Величина критичного опору (R), після якого відбувається руйнування волокон деревини, залежить від виду деревини і поперечного перерізу конструктивного елементу в місці максимального додатка сумарною складової всіх діючих сил.

У зв`язку з тим, що дерев`яні елементи каркаса будинку працюють в умовах, які відрізняються від ідеальних, при визначенні розрахункового опору слід враховувати ці параметри. Для цього отримане розрахункове опір множать на поправочні коефіцієнти. Розрахунок центрально-розтягнутих елементів для каркасних будинків зазвичай не робиться. Це пов`язано з тим, що і без того малий межа міцності деревини при розтягуванні значно знижується через наявність сучків і пороків. При розтягуванні дерев`яні конструкції руйнуються майже миттєво, тому такі напруги в каркасі будинків допускати не можна. При наявності центрально розтягнутих навантажень дерев`яні елементи каркаса, що піддаються таким навантаженням, слід замінювати на металеві конструкції.

М`яття деревини походить від стискають сил, які діють перпендикулярно поверхні (рис. 14). У більшості випадків такі сили викликають рівномірне напруження зминання, яке може бути загальним і місцевим.

Мал. 14. смінаніі деревини поперек волокон:

А - по всій поверхні-Б - по ділянці дліни- В - на обмеженій площі

Загальним називають смятие, яке виникає при дії стискаючої сили на всю поверхню елемента. Якщо ж сила діє на частину поверхні, то при цьому виникає місцеве м`яття в межах площі, на яку діє сила. Здатність деревини чинити опір силам зминання у багато залежить від кута зминання (а), під яким розуміють кут між напрямами дії стискаючої сили і волокон деревини. При а = 0, тобто коли м`яття відбувається уздовж волокон, стінки клітини працюють в найбільш сприятливій обстановці, а деревина має найбільшу міцність і деформативність. Розрахунковий опір деревини сминанию (RCM) в цьому випадку в залежності від сорту деревини знаходиться в межах 8,5-16 МПа.

У несприятливі умовах стінки клітин деревини знаходяться при смінаніі поперек волокон, тобто коли кут зминання дорівнює 90 °. Під дією мнуть сил стінки клітин сплющуються за рахунок внутрішніх пустот, що призводить до деформацій деревини. Можливі три варіанти зминання деревини поперек волокон:

• коли сили зминання прикладаються до всієї поверхні елемента (рис. 14, А) відбуваються найбільші деформації клітин;
• коли сили зминання прикладені до частини дерев`яного елемента по всій його ширині (рис. 14, Б);
• коли сили зминання прикладені до невеликого ділянці по довжині і ширині елемента (рис. 14, В).

Пороки деревини в більшості випадків не знижують її міцності при смінаніі і в розрахунках не враховуються.

Сколювання деревини вздовж волокон, з яких відбувається в поздовжніх перетинах елементів. Міцність деревини при сколюванні дуже мала, тому розрахунковий опір деревини сколювання вздовж волокон не повинно перевищувати 2,4 МПа. При великих зусиллях волокна, які мають порівняно слабкі зв`язки між собою, руйнуються практично миттєво. У місцях докладання зусиль сколювання не допускаються тріщини в конструктивних елементах дерев`яного каркаса.

Поперечний вигин дерев`яних конструкцій може виникати як під дією сил, спрямованих перпендикулярно поздовжньої осі елемента, так і під кутом. Граничні прогини конструктивних елементів дерев`яного каркаса наведені в таблиці 9.

Таблиця 9. Граничні прогини елементів дерев`яного каркаса