Дощатоклееные колонны: конструкция, узлы опирания, порядок расчета.

32. Обеспечение устойчивости и пространственной неизменяемости зданий и сооружений; системы связей в покрытиях.

Общая устойчивость остову деревянного здания может быть придана следующими способами, которые зависят от конструкции здания. Первый способ. Поперечную и продольную устойчивость здания
создают пространственным защемлением каждой из стоек каркаса в грунте. По верхним концам стоек укладывают обвязку, на которую опирают элементы покрытия, работающие, как правило, по балочной схеме. Во избежание перекашивания зданий, например, в связи с деформациями грунта,
в местах защемления стоек в крайних пролетах продольных и торцовых
стен, а также в промежуточных пролетах целесообразно устанавливать связи, создавая ячейки жесткости с интервалом 20-30 м.

Второй способ. Поперечная устойчивость здания обеспечивается
защемлением в фундаментах плоских деревянных стоек, решетчатых или
клееных.

Третий способ. Поперечную устойчивость здания обеспечивают,
применяя простейшие комбинированные и подкосные системы, рамные системы или арочные конструкции, передающие распор непосредственно на
фундаменты.Прикрепление клееных стоек к фундаменту показано на рис. 7.3. Анкерами служат стальные полосы, заделываемые в фундамент и рассчитываемые на
максимальное отрывающее усилие, определяемое при наиневыгоднейшем сочетании нагрузок. К анкерным полоскам приварены равнобокие
уголки. В опорной части клееная стойка на длине,определяемой по расчету на скалывание с прижимом, имеет увеличенную высоту сечения для
образования наклонных площадок смятия под углом 30-45°, на которые укладывают уголки. Сквозь консольные части уголков с двух сторон стойки
проходят перекрестные тяжи с нарезкой на обоих концах. В месте пересечения они приварены к стальным пластинкам, прилегающим вплотную к боковым граням клееной стойки.

Четвертый способ. Устойчивость каркасного здания при шарнирном опирании стоек на фундаменты и шарнирном примыкании их к элементам покрытия можно создать лишь в том случае, если конструктивные элементы покрытия и стен не только будут достаточно прочными, жесткими и
устойчивыми для восприятия всех действующих на них нагрузок, но и
создадут неизменяемые, жесткие и устойчивые диафрагмы, образуя тем самым неизменяемую, жесткую и устойчивую пространственную коробку
Для этого в плоскости покрытия можно использовать применяемый в качестве основы под рулонную кровлю щитовой настил, связанный гвоздями с прогонами.

Связи:Жесткость покрытий с одинарным настилом или с обрешеткой без
диагональных элементов недостаточна для восприятия ветровой нагрузки и
закрепления плоскостных деревянных конструкций в проектном положении. В этом случае при наличии деревянных каркасных стен необходимо устройство в плоскости верхних поясов несущих конструкций горизонтальных связей, располагаемых в торцовых частях здания и по его длине на расстоянии не более 20 м.Горизонтальные связи, воспринимающие ветровую нагрузку, образуют в плоскости верхних поясов двух соседних несущих конструкций решетчатую ферму, которая передает действующие в ее плоскости усилия на
продольные стены. В средней части зданий большой протяженности, кроме того, устраивают горизонтальные связи на расстоянии около 20 м от
торцовой стены и одни от других.Кровельное покрытие, воспринимающее давление ветра с площади
, не примыкает непосредственно к настенному брусу. Для передачи этого
ветрового давления на настенный брус в панелях фонаря должны быть предусмотрены связи. Для большей светопрозрачности фонаря такие связи часто выполняют перекрестными из круглой стали.

35. Гвоздевые соединения элементов ДК: конструктивные особенности, методика расчета, схемы расстановки гвоздей.

Гвозди изготовляют из холоднотянутой проволоки в соответствии с ГОСТ 4028-63. Острие гвоздя имеет четырехгранную форму и длину, равную полутора диаметрам. Круглая шляпка имеетдиаметр, равный двум диаметрам гвоздя. Наибольшее
применение в ДК находят гвозди диаметром 3, 4, 5 и 6 мм
и длиной соответственно 80,100, 150 и 200 мм. Гвозди забивают в цельную древесинуударами ручного или пневматического молотка. Гвоздевые соединения являются
простыми и общедоступными, но трудоемкими и применяются главным образом
при построечном изготовлении дощатых ДК.

Гвоздь при забивке частично разрывает, а частично раздвигает
волокна древесины, образуя в ней отверстие с уплотненными стенками. Благодаря этому он прочно зажимается в древесине и хорошо сопротивляется выдергиванию, однако по этой же причине в
ней возникают дополнительные усилия растяжения поперек волокон. Расхождению соединений препятствуют стяжные болты.

Правила расстановки гвоздей в соединениях исключают опасность преждевременного скалывания и раскалывания соединяемых
элементов, которая повышается по мере уменьшения их толщины. Поэтому диаметр гвоздей должен быть≤1/4 толщины элементов.

Расстояния между гвоздями диаметром d вдоль волокон соединяемых элементов должны быть не менее: от торцов -15d, между
осями в элементах толщиной≥10d, -15d, между
осями в элементах t=4d, - 25d, а в элементах промежуточной толщины принимают по интерполяции.

Расстояния между гвоздями поперек волокон и до кромок
элементов должны быть при прямой расстановке ≥ 4d, а при
расстановках шахматной и косыми рядами — не менее 3d.

Соединения с конструктивными гвоздями применяются, для
крепления дощатых обшивок и настилов. Гвозди в них не несут существенных усилий и не рассчитываются.

Соединения с выдергиваемыми гвоздями относят к классу соединений с растянутыми связями. Они применяются
для крепления досок подшивок потолков, щитов перекрытий и
опалубки. От действия нагрузок в этих соединениях возникают
растягивающие усилия N, стремящиеся выдернуть гвозди из древесины элемента, к которому прибиты доски. Этому усилию сопротивляются силы трения между поверхностью гвоздей и окружающей древесиной.

Расчетное сопротивление выдергиванию гвоздя, забитого в сухую древесину поперек волокон, составляет R_в.г.=0,3 МПа, а в сырую R_в.г.=0,1 МПа. Несущую способность гвоздя диаметром d на выдергивание Т_г определяют по формуле T_г = R_в.г.π dl₁. Рабочую длину гвоздя l₁ находят по его общей длине, из которой исключается толщина прибиваемых досок, а также длина острия
гвоздя=1,5d, и возможная щель между элементами шириной 0,002 м, не участвующие в работе на трение.

Требуемое количество выдергиваемых гвоздей, необходимых длявосприятия растягивающего усилия, находят из выражения n=N/T_г.

Размеры выдергиваемых гвоздей подбирают из условий, чтобы
расчетная длина гвоздя l₁ была не меньше 10d и не меньше двойной толщины прибиваемых досок.

Соединения с изгибаемыми гвоздями относят к томуже классу нагельных соединений, что и изгибаемые болтовые соединения. Они применяются в стыках и узлах дощатых конструкций,
препятствуя взаимным смещениям соединяемых элементов. Гвозди работают на изгиб, а окружающая древесина — на смятие
с некоторыми особенностями.

Ввиду малой толщины и
плотного защемления в
древесине несущая способность гвоздевых соединений не зависит от угла
действия усилий по отношению к направлениям волокон в соединениях под углом
и коэффициент при расчете
не учитывается. Если гвоздь
пробивает все элементы соединения насквозь, расчетная
толщина последнего элемента уменьшается на 1,5, учитывая опасность отщепления крайних волокон при выходе острия. Если гвоздь не пробивает
соединения насквозь, учитывается только глубина, его защемления a₁ в последнем элементе, определяемая так же, как и l₁ у выдергиваемых гвоздей, при условии, что она не менее 4d.

Несущую способность гвоздя в одном срезе по изгибу определяют по формуле T_н=25d²+a², но не более 40d².

Несущую способность одного среза гвоздя по смятию среднего с и крайнего а элементов определяют по формулам, в которых k_а=l: по смятию среднего эл-таT_с=5cdk_а;по смятию крайнего и тонкого элемента T_а= 8adk_а;по смятию более толстого элементаT_с=3,5cdk_а

Несущая способность одного среза гвоздя Т является наименьшей из вычисленных. Общее требуемое количество гвоздей в соединении находят по формуле T_с=5cdk_а.

Соединения с изгибаемыми гвоздями и стальными накладками
применяют в узлах некоторых конструкций. Гвозди здесь забивают через отверстия, просверленные в стальных листовых накладках. Это соединение по отношению к гвоздям является несимметричным и односрезным.