Цельная и клееная древесина

Общие положения

6.1.1.1 Для изготовления деревянных конструкций следует применять цельную и клееную древесину хвойных пород. Древесину твердых лиственных пород следует использовать для нагелей, подушек и других ответственных деталей.

6.1.1.2 Для несущих элементов деревянных конструкций должна применяться древесина 1, 2
и 3 сортов в соответствии с требованиями СТБ 1711 – СТБ 1714, ГОСТ 11047, а также с учетом дополнительных требований:

а) ширина годичных слоев в древесине должна быть не более 5 мм, а содержание в них поздней древесины — не менее 20 %;

б) в заготовках из пиломатериалов 1 и 2 сортов для крайней растянутой зоны (на 0, 15 высоты сечения) клееных изгибаемых элементов и в досках 1–3 сортов толщиной 60 мм и менее, работающих на ребро при изгибе или на растяжение, не допускается наличие сердцевины.

Нормативные и временные сопротивления древесины сосны и ели приводятся в приложении А.

6.1.1.3 В зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации к влажности древесины, применяемой в элементах конструкций, должны предъявляться требования, указанные в таблице 6.1.

6.1.1.4 Круглые лесоматериалы следует использовать для конструкций построечного изготовления (сельскохозяйственные здания с балочно-стоечным каркасом, опоры ЛЭП и др.).

6.1.1.5 Величину сбега круглых лесоматериалов при расчете элементов конструкций следует принимать равной 8 мм на 1 м длины, а для лиственницы — 10 мм на 1 м длины.

6.1.1.6 Размеры поперечного сечения элементов рекомендуется назначать в соответствии с сортаментом пиломатериалов по СТБ 1713.

Таблица 6.1 — Классы условий эксплуатации

Класс условий эксплуатации	Характеристика условий эксплуатации конструкций	Максимальная влажность конструкций
		из клееной древесины	из неклееной древесины
1 2 3	Внутри отапливаемых помещений при температуре до 35 °С, относительной влажности воздуха, %: до  60 включ. св.  60 “ 75     “ “ 75   “ 95     “	9 12 15	20 20 20
2 3	Внутри неотапливаемых помещений при относительной влажности воздуха, %: до 75 включ. св. 75	12 15	20 25

Окончание таблицы 6.1

Класс условий эксплуатации	Характеристика условий эксплуатации конструкций	Максимальная влажность конструкций
		из клееной древесины	из неклееной древесины
4	На открытом воздухе	12	25
4	В частях зданий и сооружений, соприкасающихся с грунтом	—	25
5	Постоянно увлажняемых	—	Не ограничивается
5	Находящихся в воде	—	Не ограничивается
Примечания 1 Применение клееных деревянных конструкций в условиях эксплуатации класса 1 при относительной влажности воздуха ниже 45 % не допускается. 2 В неклееных конструкциях, эксплуатируемых в условиях класса 4, когда усушка древесины не вызывает расстройства или увеличения податливости соединений, допускается применять древесину с влажностью до 40 % при условии ее защиты от гниения.

 

6.1.1.7 Клееная древесина должна соответствовать требованиям СТБ 1722.

6.1.1.8 Толщину склеиваемых слоев в элементах следует принимать не более 33 мм. В прямолинейных элементах допускается толщина слоев до 42 мм при условии устройства в них продольных прорезей.

6.1.1.9 Древесина нагелей, вкладышей и других деталей должна быть прямослойной, без сучков и других пороков. Влажность древесины не должна превышать 12 %. Такие детали следует изготавливать из твердых и устойчивых к загниванию пород древесины (дуб, бук), либо они должны быть антисептированы.

6.1.1.10 Плотность древесины r и фанеры r_р для определения собственной массы конструкций m следует принимать по таблице 6.2.

6.1.2 Классификация нагрузок

Для расчетов деревянных конструкций нагрузки, в зависимости от продолжительности их дей­ствия, классифицируются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07.

К длительным нагрузкам следует относить часть снеговой нагрузки района II Б с пониженным расчетным значением, определяемым умножением полного расчетного значения на коэффициент 0, 3.

Для опор воздушных линий электропередачи к особым нагрузкам следует относить гололедную, ветровую при гололеде, монтажную, нагрузку от натяжения проводов при температуре ниже среднегодовой.

Таблица 6.2 — Плотность древесины

Порода древесины	Плотность древесины r, кг/м3, в конструкциях для классов условий эксплуатации по таблице 6.1
	1, 2	3, 4, 5
Хвойные: сосна, ель, кедр, пихта лиственница	500 650	600 800
Твердые лиственные: дуб, береза, бук, ясень, клен, граб, акация, вяз, ильм	700	800
Мягкие лиственные: осина, тополь, ольха, липа	500	600

 

Окончание таблицы 6.2

Примечания 1 Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких лиственных пород следует принимать равной 850 кг/м3, твердых лиственных пород — 1000 кг/м3. 2 Плотность клееной древесины следует принимать равной плотности цельной древесины. 3 Плотность фанеры следует принимать равной плотности древесины шпонов, а бакелизированной — 1000 кг/м3.

 

6.1.3 Коэффициенты условий работы для учета продолжительности действия нагрузок и условий эксплуатации

6.1.3.1 Значения коэффициента условий работы k_mod приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 — Значения k_mod для древесины и фанеры

Вид нагрузки		Класс условий эксплуатации по таблице 6.1
		1	2	3	4	5
Постоянная		0, 80	0, 80	0, 75	0, 70	0, 65
Длительная		0, 95	0, 95	0, 85	0, 80	0, 70
Кратковременная	снеговая с полным значением	1, 05	1, 05	0, 95	0, 90	0, 80
	ветровая, монтажная	1, 20	1, 20	1, 05	1, 00	0, 85
Особая		1, 45	1, 45	1, 30	1, 25	1, 15

 

6.1.3.2 Если сочетание нагрузок состоит из нагрузок, принадлежащих разным видам, то значение коэффициента k_mod следует принимать для нагрузки с более короткой продолжительностью действия. Если в сочетании нагрузок доля постоянной и длительной нагрузок превышает 80 % суммарного значения всех нагрузок, то k_mod следует принимать как для длительной нагрузки, если указанная доля превышает 90 %, то k_mod следует принимать как для постоянной нагрузки.

6.1.4 Расчетные сопротивления древесины

6.1.4.1 Расчетные сопротивления древесины сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы европейской приведены в таблице 6.4. Расчетные сопротивления для других пород древесины устанавливаются путем умножения значений, приведенных в таблице 6.4, на переходные коэффициенты k_х, указанные в таблице 6.5.

В конструкциях, находящихся в эксплуатации более 50 лет, значения расчетных сопротивлений древесины следует снижать путем их умножения на коэффициент k _g, значения которого приведены
в таблице 6.6.

6.1.4.2 В конструкциях построечного изготовления величины расчетных сопротивлений на растяжение, принятые по показателю 2а) таблицы 6.4, следует снижать на 30 %.

6.1.4.3 Расчетное сопротивление изгибу для элементов настила и обрешетки под кровлю из древесины 3 сорта следует принимать равным 13 МПа, а 2 сорта — 14 МПа.      

6.1.4.4 Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон на части длины l определяют по формуле

                                                                (6.1)

где  k_{c , 90} — коэффициент, принимаемый по таблице 6.7 в зависимости от длины участка l (рисунок 6.1).

Таблица 6.4 — Расчетные сопротивления древесины

Напряженное состояние и характеристика элементов	Обозначение	Расчетные сопротивления, МПа, древесины сортов
		1	2	3
1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон:
а) элементы прямоугольного сечения (за ис­ключением указанных в перечислениях б), в)) высотой до 0, 5 м	fm, d, fc, 0, d, fcm, 0, d	14, 0	13, 0	8, 5
б) элементы прямоугольного сечения шириной от 0, 11 до 0, 13 м при высоте сечения от 0, 11 до 0, 5 м	fm, d, fc, 0, d, fcm, 0, d	15, 0	14, 0	10, 0
в) элементы прямоугольного сечения шириной св. 0, 13 м при высоте сечения от 0, 13 до 0, 5 м	fm, d, fc, 0, d, fcm, 0, d	16, 0	15, 0	11, 0
г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении	fm, d, fc, 0, d, fcm, 0, d	—	16, 0	10, 0
2 Растяжение вдоль волокон:
а) неклееные элементы б) клееные элементы	ft, 0, d ft, 0, d	10, 0 12, 0	7, 0 9, 0	— —
3 Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон	fc, 90, d, fcm, 90, d	1, 8	1, 8	1, 8
4 Смятие поперек волокон местное:
а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов	fcm, 90, d	3, 0	3, 0	3, 0
б) под шайбами при углах смятия от 90° до 60°	fcm, 90, d	4, 0	4, 0	4, 0
5 Скалывание вдоль волокон:
а) при изгибе неклееных элементов б) при изгибе клееных элементов	fv, 0, d fv, 0, d	1, 8 1, 6	1, 6 1, 5	1, 6 1, 5
в) в лобовых врубках для максимального напряжения	fv, 0, d	2, 4	2, 1	2, 1
г) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения	fv, 0, d	2, 1	2, 1	2, 1
6 Скалывание поперек волокон:
а) в соединениях неклееных элементов б) в соединениях клееных элементов	fv, 90, d fv, 90, d	1, 0 0, 7	0, 8 0, 7	0, 6 0, 6
7 Растяжение поперек волокон элементов из клееной древесины	ft, 90, d	0, 15	0, 1	0, 08
8 Срез под углом к волокнам  45° То же               90°	fvs, 45, d fvs, 90, d	7 12	5 9	4 8

 

Таблица 6.5 — Значения коэффициента k_х для породы древесины

Породы древесины	Значения коэффициента kх для расчетных сопротивлений
	растяжению, изгибу, сжатию и смятию вдоль волокон ft, 0, d, fm, d, fc, 0, d, fcm, 0, d	сжатию и смятию поперек волокон fc, 90, d, fcm, 90, d	скалыванию, растяжению fv, 0, d, ft, 90, d
Хвойные
1 Лиственница, кроме европейской и японской	1, 20	1, 20	1, 00
2 Кедр сибирский, кроме Красноярского края	0, 90	0, 90	0, 90
3 Кедр Красноярского края, сосна веймутовая	0, 65	0, 65	0, 65
4 Пихта	0, 80	0, 80	0, 80
Твердые лиственные
5 Дуб	1, 3	2, 0	1, 3
6 Ясень, клен, граб	1, 3	2, 0	1, 6
7 Акация	1, 5	2, 2	1, 8
8 Береза, бук	1, 1	1, 6	1, 3
9 Вяз, ильм	1, 0	1, 6	1, 0
Мягкие лиственные
10 Ольха, липа, осина, тополь	0, 8	1, 0	0, 8

 

Таблица 6.6 — Значения коэффициента k _g

Вид напряженного состояния	Значения коэффициента k g при продолжительности эксплуатации конструкции
	£ 50 лет	75 лет	100 лет и более
Изгиб, сжатие, смятие вдоль и поперек волокон древесины	1	0, 90	0, 8
Растяжение и скалывание вдоль волокон древесины	1	0, 85	0, 7
Растяжение поперек волокон древесины	1	0, 80	0, 5
Примечание — Значения коэффициента k g для промежуточных сроков эксплуатации принимаются по линейной интерполяции.

Рисунок 6.1 — Смятие поперек волокон

Таблица 6.7 — Значения коэффициента k_{c, 90}

Длина участка l	l1 £ 0, 15	l1 > 0, 15
		a < 0, 10	a ³ 0, 10
l ³ 0, 150	1	1	1
0, 015 < l < 0, 150	1
l £ 0, 015	1	1, 8	1, 8
Примечание — Все размеры следует принимать в метрах.

 

6.1.4.5 Расчетное сопротивление древесины смятию под углом a к направлению волокон определяют по формуле

,                                                  (6.2)

где f_{cm, 0, d} и f_{cm, 90, d} — соответствующие значения расчетных сопротивлений древесины смятию вдоль и поперек волокон;

a                — угол между направлением действия сминающего усилия и волокнами древесины (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 — Напряжения смятия под углом к волокнам

6.1.4.6 Расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к направлению волокон
определяют по формуле

,                                                     (6.3)

где f_{v, 0, d} и f_{v, 90, d}  — соответствующие значения расчетных сопротивлений скалыванию древесины вдоль и поперек волокон;

a            — угол между направлением действия скалывающего усилия и волокнами древесины.

6.1.4.7 Расчетные сопротивления, приведенные в таблице 6.4, следует умножать на коэффициенты условий работы:

а) для различных условий эксплуатации и продолжительности действия нагрузок — на значения коэффициента k_mod, указанные в таблице 6.3;

б) для конструкций, эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха до 35 °С, — на коэффициент k_t = 1; при температуре 50 °С — на коэффициент k_t = 0, 8. Для промежуточных значений температуры коэффициент k_t принимается по линейной интерполяции;

в) для изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямо­угольного сечения высотой более 0, 5 м значения расчетных сопротивлений изгибу и сжатию вдоль волокон — на значения коэффициента k _h, указанные в таблице 6.8;

Таблица 6.8 — Значения коэффициента k _h

Высота сечения, м	0, 5 и менее	0, 6	0, 7	0, 8	1, 0	1, 2 и более
Значения коэффициента k h	1, 00	0, 96	0, 93	0, 90	0, 85	0, 80

 

г) для изгибаемых, внецентренно сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев значения расчетных сопротивлений изгибу f_{m, d}, скалыванию f_{v, 0, d} и сжатию f_{c, 0, d} вдоль волокон — на значения коэффициента k_d, указанные в таблице 6.9;

Таблица 6.9 — Значения коэффициента k_d

Толщина слоя, мм	10 и менее	16	19	26	33	42
Значения коэффициента kd	1, 30	1, 20	1, 10	1, 05	1, 00	0, 95

 

д) для гнутых элементов конструкций значения расчетных сопротивлений растяжению f_{t, 0, d}, сжатию f_{c, 0, d} и изгибу f_{m, d} — на значения коэффициента k_r, указанные в таблице 6.10;

Таблица 6.10 — Значения коэффициента k_r

Напряженное состояние	Обозначение расчетных сопротивлений	Значения коэффициента kr при отношении r/d
		150	200	250	500 и более
Сжатие и изгиб	fm, d, fc, 0, d	0, 8	0, 9	1, 0	1, 0
Растяжение	ft, 0, d	0, 6	0, 7	0, 8	1, 0
Примечание — r — радиус кривизны гнутой доски или бруска; d — толщина доски или бруска в радиальном направлении.

 

е) для растянутых элементов с ослаблением в расчетном сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении — на коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в ослабленном расчетном сечении, k₀ = 0, 8;

ж) для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением, — на коэффициент k_s = 0, 9.

6.1.5 Деформативность древесины

Модули упругости и сдвига древесины

6.1.5.1 Модуль упругости древесины при расчете по предельным состояниям II группы следует принимать равным: вдоль волокон E₀ = 8500 МПа; поперек волокон E₉₀ = 400 МПа. Модуль сдвига древесины относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, следует принимать равным E_v = 500 МПа.

6.1.5.2 При расчете деревянных элементов по предельным состояниям I группы (расчет на устойчивость и прочность по деформированной схеме) модуль упругости необходимо принимать равным Е_{0, nom}= 6500 МПа, модуль сдвига E_{v, nom} = 325 МПа.

6.1.5.3 Модули упругости и сдвига древесины в зависимости от условий эксплуатации и продолжительности действия нагрузки необходимо умножать на значения коэффициента k_mod (см. таблицу 6.3),
а для конструкций, подвергающихся воздействию повышенной температуры, — на значения коэффициента k_t в соответствии с 6.1.4.7, перечисление б).

Коэффициенты поперечных деформаций древесины

6.1.5.4 Коэффициент Пуассона древесины поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон, следует принимать равным m_{90, 0} = 0, 45, а вдоль волокон при напряжениях, направленных поперек волокон, m_{0, 90} = 0, 021.

Коэффициенты усушки и разбухания древесины

6.1.5.5 Для расчета влажностных деформаций древесины в поперечном направлении необходимо использовать коэффициенты усушки k_–a и разбухания k_+a, приведенные в таблице 6.11.

Таблица 6.11 — Значения коэффициентов усушки k_-a и разбухания k_+a древесины сосны

Обозначение коэффициентов	Значения коэффициентов усушки (разбухания), %/% влажности
	по радиальному направлению	по тангенциальному направлению	по объему
k-a	0, 197	0, 290	0, 470
k+a	0, 210	0, 320	0, 550
Примечание — Коэффициент усушки (разбухания) определяет величину усушки (разбухания) при снижении (увеличении) содержания связанной влаги в древесине на 1 %.

 

6.2  Фанера

6.2.1 Общие требования

6.2.1.1 Для клееных фанерных конструкций следует применять фанеру марки ФСФ по ГОСТ 3916.1, ГОСТ 3916.2 и фанеру бакелизированную марки ФБС по ГОСТ 11539.

6.2.1.2 Допускается в качестве элементов деревянных конструкций применение фанерных труб
и профилей.

6.2.2 Расчетные сопротивления фанеры

6.2.2.1 Расчетные сопротивления фанеры приведены в таблице 6.12.

Таблица 6.12 — Расчетные сопротивления фанеры

Вид фанеры	Расчетные сопротивления, МПа
	растяжению в плос­кости листа fpt, 0, d	сжатию в плос­кости листа fpc, 0, d	изгибу из плоскости листа fpm, 90, d	скалыванию в плос­кости листа fpv, 0, d	срезу перпендикулярно плоскости листа fpv, 90, d
1 Фанера клееная березовая марки ФСФ сортов не ниже III/IV:
а) семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	14, 0	12, 0	16, 0	0, 8	6, 0
поперек волокон наружных слоев	9, 0	8, 5	6, 5	0, 8	6, 0
под углом 45° к волокнам	4, 5	7, 0	—	0, 8	9, 0
б) пятислойная толщиной от 5 до 7 мм:
вдоль волокон наружных слоев	14, 0	13, 0	18, 0	0, 8	5, 0
поперек волокон наружных слоев	6, 0	7, 0	3, 0	0, 8	6, 0
под углом 45° к волокнам	4, 0	6, 0	—	0, 8	9, 0
2 Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов не ниже III/IV семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	9, 0	17, 0	18, 0	0, 6	5, 0
поперек волокон наружных слоев	7, 5	13, 0	11, 0	0, 5	5, 0
под углом 45° к волокнам	3, 0	5, 0	—	0, 7	7, 5

 

 

Окончание таблицы 6.12

Вид фанеры	Расчетные сопротивления, МПа
	растяжению в плос­кости листа fpt, 0, d	сжатию в плос­кости листа fpc, 0, d	изгибу из плоскости листа fpm, 90, d	скалыванию в плос­кости листа fpv, 0, d	срезу перпендикулярно плоскости листа fpv, 90, d
3 Фанера бакелизированная марки ФБС толщиной 7 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	32, 0	28, 0	33, 0	1, 8	11, 0
поперек волокон наружных слоев	24, 0	23, 0	25, 0	1, 8	12, 0
под углом 45° к волокнам	16, 5	21, 0	—	1, 8	16, 0
Примечание — Расчетные сопротивления смятию и сжатию перпендикулярно плоскости листа для березовой фанеры марки ФСФ fpc, 90, d = 4 МПа и марки ФБС fpc, 90, d = 8 МПа.

 

6.2.2.2 В зависимости от условий эксплуатации и продолжительности действия нагрузки значения расчетных сопротивлений строительной фанеры следует умножать на коэффициент k_mod (см. таблицу 6.3),
а также на коэффициенты k_t и k_s в соответствии с 6.1.4.7, перечисления б) и ж).

6.2.3 Модули упругости и сдвига фанеры

6.2.3.1 Значения модуля упругости фанеры в плоскости листа E_p, модуля сдвига E_pv и коэффициента Пуассона m_р при расчете по II группе предельных состояний следует принимать по таблице 6.13.

6.2.3.2 При расчете элементов из фанеры (расчет на устойчивость и прочность по деформированной схеме) необходимо применять минимальные значения модуля упругости и модуля сдвига
с обеспеченностью не ниже 0, 99, определяемые из выражений

Е _{p, nom} = 250f_{pc, 0, d}, E_{pv, nom} = E_pv ∙ (E_{p, nom}/E_p),                                 (6.4)

где  f_{pc, 0, d} — расчетное сопротивление фанеры сжатию в плоскости листа;

E_p, E_pv — соответственно модуль упругости и модуль сдвига фанеры в плоскости листа.

6.2.3.3 В зависимости от условий эксплуатации модуль упругости и модуль сдвига фанеры следует определять путем умножения приведенных в таблице 6.13 значений E_p и E_pv на коэффициенты k_mod (см. таблицу 6.3) и k_t по 6.1.4.7, перечисление б).

Таблица 6.13 — Модули упругости и сдвига, коэффициент Пуассона фанеры

Вид фанеры	Модуль упругости Ep, МПа	Модуль сдвига Epv, МПа	Коэффициент Пуассона mp
1 Фанера березовая марки ФСФ сортов не ниже III/IV семислойная и пятислойная:
вдоль волокон наружных слоев	9000	750	0, 085
поперек волокон наружных слоев	6000	750	0, 065
под углом 45° к волокнам	2500	3000	0, 600
2 Фанера из древесины лиственницы марки ФСФ сортов не ниже III/IV семислойная:
вдоль волокон наружных слоев	7000	800	0, 07
поперек волокон наружных слоев	5500	800	0, 06
под углом 45° к волокнам	2000	2200	0, 60
3 Фанера бакелизированная марки ФБС:
вдоль волокон наружных слоев	12 000	1000	0, 085
поперек волокон наружных слоев	8500	1000	0, 065
под углом 45° к волокнам	3500	4000	0, 700

6.3  Клеи

6.3.1 Для изготовления деревянных клееных конструкций должны применяться клеи, способные образовывать соединения такой прочности и долговечности, чтобы целостность клеевой связи сохранялась в течение расчетного срока службы конструкции.

6.3.2 Клеи должны обеспечивать прочность клеевых соединений для сосны и ели при скалывании вдоль волокон древесины по ГОСТ 15613.1 через 3 сут после склеивания не менее 6, 5 МПа.

6.3.3 В зависимости от назначения склеиваемых элементов и условий эксплуатации клеи подразделяются на группы, устанавливаемые в соответствии с таблицей 6.14.

6.3.4 Клеи II группы могут быть заменены клеями I группы, клеи III группы — соответственно клеями I и II групп, а клеи IV группы — клеями I, II и III групп.

Таблица 6.14 — Группы клеев

Материал склеиваемых элементов и условия эксплуатации по таблице 6.1	Группа клеев
Склеивание по пласти основных несущих элементов большепролетных конструкций для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации	I
Склеивание по пласти второстепенных элементов (второстепенные балки, прогоны, связевые элементы и т. п.) для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации	II
Соединение элементов на зубчатый шип для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации	III
Соединение фанера-древесина для всех условий эксплуатации, кроме 4 и 5 классов эксплуатации	IV
Вклеивание в древесину стальных деталей	V

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: