Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1977

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИМ. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР (ЦНИИСК ИМ. КУЧЕРЕНКО)

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

зированной марок ФБС и ФБСВ толщиной 7 мм и более должны приниматься в соответствии с табл. 14 и 15 главы СНиП II-B.4-71.

2.5.    Расчетные сопротивления фанеры в плоскости листа под углом к направлению волокон определяют по рис. 2, 3 и 4.

2.6.    Синтетические клеи для склеивания древесины, древесины с фанерой, а также древесины с металлом в клееных деревянных конструкциях должны применяться в соответствии с табл. 7 главы СНиП 1I-B.4-71. Рекомендуются следующие марки клеев: фено-лоформальдегидный КБЗ, резорциноформальдегидный ФР-12, алкил-резициноформальдегидные ФР-100, ДФК.-1АМ, карбамидные (моче-виноформальдегидные) У КС, КС-68, М-19-62.

Составы клеев, порядок их приготовления и применения, а также нормативные характеристики клеевых соединений приведены в «Руководстве по изготовлению деревянных клееных конструкций для строительства» и «Пособии по расчетным характеристикам клеевых соединений для строительных конструкций».

2.7.    Применение металлических деталей в деревянных конструкциях должно осуществляться в соответствии с главой СНиП 11-В. 4-71. Для растянутых элементов применяется фасонная или арматурная сталь класса A-I, A-II и А-Ill, а для стальных нагелей и стяж ных болтов сталь класса А-1. Расчетные характеристики листовой стали и фасонного проката, расчетные характеристики соединений, коэффициенты условий работы стальных элементов и др. принимаются по соответствующим главам СНиП.

3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И КАПИТАЛЬНОСТИ

3.1.    Меры по обеспечению долговечности и капитальности деревянных клееных конструкций должны осуществляться в соответствии с требованиями раздела 7 главы СНиП П-В.4-71 и других нормативных документов.

3.2.    Биостонкость деревянных конструкций обеспечивается выполнением требований пп. 7.2—7.9 главы СНиП 1I-B.4-71, а также соблюдением следующих правил:

а)    места соприкасания древесины клееных конструкций с бетоном и другими материалами должны быть защищены тиоколовыми мастиками или герметиками, а детали небольших размеров (опорные подушки и т. д.) должны пропитываться в ваннах с подогревом водными растворами фтористого натрия или обрабатываться пастой марки 200. Антисептированные элементы, соприкасающиеся с бетоном, металлом, камнем и др., должны дополнительно изолироваться рулонными материалами: толем, рубероидом и т. д.;

б)    номенклатура защищаемых конструкций и способы защитной обработки деревянных элементов в зависимости от эксплуатационной характеристики зданий должны приниматься для несущих по табл. 2 и для ограждающих конструкций по табл. 3.

3.3.    Применение деревянных конструкций в условиях химически агрессивной среды должно осуществляться в соответствии с пп. 7.10—7.17 главы СНиП II-B.4-71, а степень агрессивности среды по отношению к древесине определяется в соответствии с главой СНиП Н-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Групп* кояет-рукиив по гл**« СНиП П-В.4-71	Обрабатываемая часть конструкиии	Способ обработав	Защитные составы
Л*	а) Поверхность зле-	Нанесение влагозащитного	Пентафталевая эмаль ПФ-115, допускает-
	ментов	лакокрасочного покрытия	ся алкндно-карбамндная эмаль МЧ-181, уретаново-алкидная эмаль УРФ-1128
	б) Места соприкасания	Нанесение тиоколовых ма-	Тиоколовая мастика АМ-05, тиоколовый
	деревянных элементов с бетоном, камнем, металлом и т. п.	стик или герметиков с последующей гидроизоляцией рулонным материалом (рубероид, изол, бризол и др.).	герметик У-30М. УТ-32
	в) Деревянные про-	Пропитка в холодных ваннах	Фтористый натрий технический. Паста
	кладки, подкладки и другие элементы, соприкасающиеся с бетоном, камнем, металлом и т.д.	с предварительным прогревом с последующей гидроизоляцией рулонным материалом; допускается нанесение паст с последующей гидроизоляцией рулонным материалом	марки 200

Примечания: I. Для групп конструкций Aj толщина лакокрасочной пленки должна быть 100±!0 мкм; для At и />* — 140±10 мкм.

2. Для групп конструкций Аг допускается использование пасты марки 100.

Группа кои-«трукций по главе СНиП II- В.4-71		Способ обработки	Защитим составы
И*.	а) Поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей стен, покрытий и подвесного потолка внутри помещения	Нанесение влагозащитного лахокрасочного покрытия	Пентафталевая эмаль ПФ-115, допускается алкидно-карбамидная эмаль МЧ-181. Уретаново-алкидная эмаль УРФ1128
Al% At. Аг, Si, Б,	б) Наружная поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей стен, подвергающаяся атмосферному воздействию	То же	Пентафталевая эмаль ПФ-115, допускается перхлорвнниловая эмаль ХВ-5169, поливинилхлоридная эмаль ХВ-МО. ХВ-1100. ХВ-124, УРФ-1128.
Aj, Аг, bt	в) Внутренняя поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей стен, покрытий н подвесного потолка, а также наружная поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей покрытий под рулонным ковром Деревянные элементы (ребра, вкладыши) внутри панелей	Поверхностная обработка	Тетрафторборат аммония, допускается состав ДСК-П с кремнефторнс-гым аммонием, ХМБ-444

Примечания: 1. Для групп конструкций А» толщина лакокрасочной пленки должна быть 100±!0 мкм, для А_г, Бг — 140±10 мкм.

2.    Для панелей покрытий и стен с вентиляцией внутреннего пространства между утеплителем и наружной облицовкой (в обоих случаях необходима паронэоляция) допускается поверхностная обработка деревянных элементов каркаса раствором тетрафторбората аммония или кремнефторнстого аммония гидропультнрованием или окунанием.

3.    Обработанные по п. «г» табл. 3 деревянные элементы предназначены для неклееных конструкций.

Расчетная длина элемента при наличии продольных связей определяется как расстояние между точками закрепления элемента из плоскости изгиба со стороны сжатой кромки (расстояние между прогонами или местами крепления панелей покрытий, присоединенных ксвязевым фермам или устойчивым торцовым стенам).

Высота сечения h балок переменной высоты (двускатных, односкатных, консольных) определяется как приведенная высота h_uр —

= ЬУГ_Ж, где h — наибольшая высота сечения, a k_m — коэффициент, принимаемый в зависимости от характера загружения и формы элемента по табл. 7 настоящего Руководства.

706*

При шаге связей е_р> —— расчет следует производить с учетом h

устойчивости плоской формы изгиба по формуле

М

^х"Ч5фб ^<

где М — изгибающий момент в расчетном сечении;

W_x—момент сопротивления расчетного сечения, определяемого для балок на двух опорах переменного сечения в соответствии с формулой (6.1) настоящего Руководства; те—коэффициент, определяемый по табл. 18 главы СНиП II-B.4-71.

Величина коэффициента фб в формуле (4.7) определяется: в области упругой устойчивости, т. е. при фб^0,7, по формуле

6*

Фв = Ф«.уп = ^k~rr~ ;    (4.8)

flip

в области неупругой устойчивости, т. е. когда по формуле (4.8) Фб.уп>0,7, в зависимости от полученного его значения принимается по второй строке табл. 4 настоящего Руководства.

Таблица 4

Коэффициенты: ^б.уп. (*Рб уп.) 0.7 0.8 0,9 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 и более Фб (4>б) 0.7 0,76 0.8 0,84 0,89 0,93 0,96 0,98 1

Коэффициент k в зависимости от условий закрепления балки и вида нагрузки принимается по табл. 5 настоящего Руководства.

Если величина фб>2, то проверки устойчивости плоской формы изгиба производить не нужно.

Примечание. В тех случаях, когда имеет место раскрепление балки со стороны растянутой кромки в формуле (4.7), коэффициент фв заменяется коэффициентом ф_б, который определяется по формуле (4.12) настоящего раздела при фб.уп^0,7, а при Ф^уп >0,7 — в зависимости от полученного значения по второй строке табл. 4 настоящего Руководства.

		Значение	Условия закрепления балки
с 2	Расчетная схема	коэффициента k	перпендикулярно плоскости изгиба н приложения нагрузки

140

Шарнирное закрепление по концам и под грузами со стороны сжатой кромки, препятствующее кручению 140    относительно    продольной

оси балки и горизонтальному перемещению, при любом положении нагрузки по высоте сечения

310

Шарнирное закрепление, препятствующее кручению и горизонтальному перемещению, только по концам; нагрузка приложена в центре тяжести сечения

Шарнирное закрепление, препятствующее кручению и горизонтальному перемещению, только по концам; нагрузка приложена в центре тяжести сечения

Свободный конец не закреплен в горизонтальной плоскости, нагрузка приложена в центре тяжести сечения

Свободный конец закреплен от кручения при любом положении нагрузки по высоте сечения

фу — коэффициент устойчивости, определяемый по пп. 4.3 и 4.4 главы СНиП II-B.4-71 в зависимости от гибкости из плоскости изгиба.

4.4. Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибае-мых прямолинейных элементов прямоугольного сечения при сплошном раскреплении со стороны сжатой кромки (см. п. 4.3 настоящего Руководства) производится по формуле (20) главы СНиП II-B.4-71. 70 Р

При /_р> —- или отсутствии закрепления, кроме того, производится h

расчет с учетом устойчивости плоской формы изгиба по формуле

где определяется по п. 4.14 главы СНиП II-B.4-71; при этом для элементов переменного сечения гибкость и площадь сечения определяются по приведенной высоте сечения (см. п. 4.2 настоящего Руководства).

4.5. При сплошном раскреплении (см. п. 4.2 настоящего Руководства) прямолинейных внецентренно-сжатых и сжато-изогнутых элементов прямоугольного сечения со стороны растянутой кромки расчет производится в соответствии с п. 4.4 настоящего Руководства с заменой ф„ и фб на ₉ я ф_{б уп}, определяемым соответственно по нижеследующим формулам:

(4.П)

(4.12)

где фб.уп определяется по формуле (4.8) настоящего Руководства.

Расчетная длина элемента в этих формулах определяется как расстояние между точками закрепления его концов, а при наличии вертикальных связей, раскрепляющих сжатую кромку, как расстояние между ними. Значения коэффициентов k_y и £ф, можно определить по графикам прил. 2.

Примечание. Указания пп. 4.2, 4.3 и 4.5 настоящего Руководства распространяются также на криволинейные брусья с отношением высоты сечения к радиусу кривизны менее 0,2.

4.6. Сжато-изгибаемые элементы рам и арок, имеющие ломаное или криволинейное очертание, проверяются на устойчивость плоской формы изгиба согласно пп. 4.4 и 4.5 настоящего Руководства с заменой их условными прямолинейными элементами соответствующей длины, а эпюра моментов и условия закрепления из плоскости при этом не меняются.

В табл. 6 приведены расчетные схемы трехшарнирных рам и арок при нагружении равномерно распределенной нагрузкой, а также заменяющие их эквивалентные схемы и значения коэффициента k.

Примечание. Нулевые точки в ригелях рам определяются при загружении всего пролета постоянной и временной равномерно-распределенной нагрузкой.

Таблица 6

№ Расчетная схема полурамы Эпюра моментов в заменяю* Значение п.п. или полуарки щем прямолинейном элементе ента к

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Руководство включены в основном материалы, связанные с проектированием несущих и ограждающих клееных деревянных конструкций заводского изготовления, для которых в настоящее время создается производственная база.

В Руководство включены также некоторые новые материалы: по расчетным сопротивлениям березовой фанеры под углом к направлению волокон, данные по фанере из древесины лиственницы, формулы и правила для проверки устойчивости плоской формы изгиба, рекомендации по обеспечению пространственной неизменяемости конструкций, формулы для расчета связей и т. д.

Ввиду того что Руководство дано в развитие главы СНиП П-В 4-71 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования», которая составлена в системе CGS единиц (кге, тс, кге-м, кгс/см² и т. д.), все примеры, включаемые в Руководство, также выполнены в этой системе единиц. Однако в связи с введением системы СИ единиц всюду нагрузки, усилия, моменты, напряжения и модули упругости даны дополнительно, в скобках, в новой системе единиц, т. е. в ньютонах (Н), килоньютонах (кН) и мегапаскалях (МПа).

Кроме того, в прил. 1 дана таблица соотношений между некоторыми физическими величинами в системе CGS и в системе СИ единиц.

Руководство разработано отделением деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Госстроя СССР (кандидаты техн. наук С. М. Жак, Е. М. Знаменский, А. Ф. Михайлов, д-р техн. наук проф. Ю. М. Иванов, кандидаты техн. наук Л. В. Касабьян, Г. В. Свенциц-кий, И. М. Линьков, Л. О. Лепарский, В. И. Фролов, д-ра техн. наук Л. М. Ковальчук, А. С. Фрейдин, кандидаты техн. наук И. Г. Овчинникова, А. В. Перцов, инженеры В. И. Аганин, А. И. Мезенцев, В. Г. Натахин, Д. К. Арленинов, Ю. Ю. Славик. Г. Н. Мышелова, И. Н. Хайруллина, В. В. Сорокин) при участии ВИА нм. Куйбышева (д-р техн. наук проф. Г. Г. Карслен, инж. А. Н. Кистяпин), ЛИСИ (кандидаты техн. наук Е. И. Светозарова, С. А. Корзон. Е. Н. Серов), НИСИ им. Куйбышева (кандидаты техн. наук Ю. К. Осипов, В. Ф. Бондин, П. А. Дмитриев, Ф. А. Бойтемиров), ЦНИИЭП зрелищных зданий и спортивных сооружений (канд. техн. наук В. И. Тра-вуш, инж. М. Ю. Заполь), Хабаровского политехнического института (кандидаты техн. наук В. И. Кулиш, Б. В. Накашидзе), Уральского политехнического института (канд. техн. наук В. А. Шляпин), проектного института ПИ-2 (канд. техн. наук И. С. Филимонов), ЦНИИЭП учебных зданий (инж. В. Ф. Кротюк).

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 109389, 2-я Институтская ул., д. 6, ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, отделение деревянных конструкций.

Дирекция ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко.

1.1.    Настоящее Руководство составлено в развитие главы СНиП И-В. 4-71 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».

Руководство распространяется на конструкции зданий и сооружений постоянного назначения. Проектирование временных зданий и сооружений регламентируется «Указаниями по проектированию деревянных конструкций временных зданий и сооружений» (СН 432-71).

1.2.    Проектирование деревянных конструкций должно осуществляться с использованием соответствующих глав СНиП и других нормативных документов.

1.3.    Клееные деревянные конструкции рассчитаны на механизированное заводское изготовление в специализированных цехах в соответствии с требованиями «Руководства по изготовлению деревянных клееных конструкций для строительства» и относятся к категории индустриальных.

В соответствии с «Руководством по изготовлению деревянных клееных конструкций для строительства» предприятие должно иметь разрешение на производство конструкций из клееной древесины, выдаваемое ведомством, в подчинении которого находится предприятие (министерство, главк), с соблюдением всех изложенных в этом Руководстве требований. Качество этих конструкций должно соответствовать требованиям ГОСТ 20850-75.

1.4.    Применение в строительных конструкциях клееной древесины является целесообразным:

при необходимости получения конструктивных элементов больших размеров по сечению и по длине;

для эффективного использования лесоматериалов различной сортности и достижения высокого качества изделия за счет заводского способа производства и облагораживания древесины (сушки, удаления пороков, защитной обработки);

при необходимости удовлетворения архитектурных требований, а также повышенных требований к огнестойкости и коррозионной стойкости конструкций.

Все это достигается строгим соблюдением правил и требований заводской технологии изготовления, транспортирования, хранения и монтажа клееных деревянных конструкций.

1.5.    Клееные деревянные конструкции рекомендуется в первую очередь применять:

в зданиях и сооружениях с химически агрессивной средой в отношении стали и железобетона;

в производственных и общественных зданиях и coopvжeнняx различного назначения с температурно-влажностным режимом для групп конструкций Ai, Аг и Bi по табл. 1 главы СНиП И-В.4-71.

1.6.    Рекомендуются для первоочередного применения следующие типы клееных деревянных конструкций:

а) из массивной клееной древесины прямоугольного сечения (дощатоклееные):    балки;    рамы    гнутые    н ломаного очертания;

Таблица 1

Балки всех типов с индексом са» — прямоугольного сечения из массивной клееной древесины (дощатоклееные).

Балки с индексом «б» — двутавровые или коробчатого сечения с поясами из клееной древесины и плоскими фанерными стенками, а с индексом се» — с волнистой фанерной стенкой (клеефанерные)

Все арки — прямоугольного сечения из массивной клееной древесины

Арки типа 1 (пологие) — кругового очертания, двухшарнирные и трехшарнирные с передачей распора на затяжку или опоры.

Арки типа 2 (высокие) — стрельчатые трехшарнирные, с передачей распора, как правило, на опоры

Стойки и ригели всех рам прямоугольного сечения из массивной клееной древесины (дощатоклееные).

Полурамы типов 1,3 и 4 — заводского изготовления.

Рамы типов 2, 5 и 6 собираются из стоек, ригелей и подкосов на месте строительства

Верхние пояса всех ферм — прямоугольного сечения из массивной клееной древесины (дощатоклееные)

Нижний пояс всех ферм, как правило, стальной.

фермы треугольные, с параллельными поясами, сегментные и шпрен-гельные;

б) из комбинированной клееной древесины (клсефанерные): облегченные балки с плоской или волнистой фанерной стенкой и дощатоклееными поясами; плоские панели коробчатого сечения для стен и покрытий с обшивками из водостойкой фанеры с ребрами из досок или гнутых фанерных профилей; плоские панели для стен и покрытий с ребрами из досок и асбестоцементными обшивками.

Примечание. Элементы из массивной клееной древесины (дощатоклееные) склеиваются по пласти из отдельных слоев, образованных из остроганных досок, соединенных по длине на зубчатый стык, а по ширине —- в одну или несколько досок, склеенных по кромке.

Номенклатура рекомендуемых типов несущих и ограждающих конструкций приведена в табл. 1.

1.7.    Для несущих конструкций рекомендуется применять элементы из массивной клееной древесины преимущественно прямоугольного сечения как более технологичные и огнестойкие; несущие конструкции из комбинированной клееной древесины рекомендуются для облегченных зданий с пониженными требованиями по огнестойкости.

При назначении размеров сечений из массивной клееной древесины или из отдельных досок следует принимать ширину и толщину досок по ГОСТ и учитывать припуски на усушку и механическую обработку в соответствии с пп. 2.3 и 3.27 «Руководства по изготовлению деревянных клееных конструкций для строительства».

1.8.    При компоновке объемно-планировочных решений и выборе конструктивных схем следует отдавать предпочтение бесфонар-ным покрытиям с боковым дневным светом и наружным отводом воды с кровли. Многопролетные деревянные покрытия с внутренним отводом воды допускаются только в отапливаемых зданиях при условии устройства обогреваемых водосборных железобетонных лотков, сечение которых исключает скопление ливневых вод выше верха их бортов.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИИ

2.1.    Для изготовления клееных деревянных конструкций должны применяться пиломатериалы из сосны или ели по ГОСТ 8486-66. Применение пиломатериалов других пород допускается при наличии технических условий, учитывающих особенности изготовления и эксплуатации конструкций из древесины этих пород.

2.2.    Пиломатериалы, предназначенные для клееных деревянных конструкций, должны иметь влажность во время изготовления и приемки в пределах 8—12% и удовлетворять требованиям ГОСТ 20850-75. Фанера, предназначенная для клееных конструкций. должна удовлетворять требованиям ГОСТ 3916-69.

2.3.    Расчетные сопротивления и модули упругости древесины следует принимать по главе СНиП II-B.4-71 «Расчетные сопротивления древесины растяжению под углом» принимаются по рис. 1.

2.4.    Расчетные сопротивления, модули упругости, модули сдвига, коэффициенты Пуассона вдоль и поперек волокон наружных слоев фанеры клееной березовой марок ФСФ и ФК и фанеры бакели-