Настоящий стандарт СЭВ устанавливает основные положения расчета деревянных строительных конструкций по предельным состояниям.

Настоящий стандарт СЭВ не устанавливает основные положения расчета деревянных конструкций гидротехнических сооружений, мостов и опор линий электропередачи.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Деревянные конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям, указанным в СТ СЭВ 384-76.

1.2. Деревянные конструкции следует рассчитывать с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояние, линейную и нелинейно-упругую работу элементов, анизотропию материала, характер разрушения, ползучесть, режимы нагружения и эксплуатации.

1.3. При расчете конструкций по предельным состояниям первой группы усилия в элементах и соединениях деревянных конструкций от расчетных нагрузок и воздействий не должны превышать усилий, которые могут быть восприняты ими при расчетных сопротивлениях древесины с учетом начальных несовершенств в пределах допусков.

1.4. При расчете конструкций по предельным состояниям второй группы перемещения (деформации), соответствующие расчетным нагрузкам и воздействиям, должны определяться по разд. 6.

1.5. Расчет несущей способности конструкций следует выполнять сравнением действующих усилий или напряжений в элементах и соединениях с расчетными усилиями или расчетными сопротивлениями.

1.6. Сжатые и сжато-изгибаемые элементы стержневых систем следует рассчитывать с учетом расчетных длин стержней по п. 4.5.

1.7. Для стержневых систем, работающих на сжатие с изгибом, расчет необходимо производить по деформированной схеме, включая учет податливости узловых соединений.

1.8. Расчеты конструкций должны, как правило, обеспечивать выполнение условия равнопрочности (равноустойчивости) конструкции в целом и в ее отдельных элементах.

1.9. Расчет конструкций и их элементов на усилия от действия внешних нагрузок необходимо выполнять, как правило, с использованием геометрических гипотез: плоских сечений и прямых нормалей.

1.10. Расчет конструкций и их элементов при сложном напряженном состоянии следует выполнять на основе критериев и зависимостей, подтвержденных экспериментальными данными.

1.11. При назначении величин расчетных сопротивлений растяжению поперек волокон и сдвигу клееных деревянных конструкций и их элементов следует учитывать влияние собственных (остаточных) напряжений.

1.12. Надежность деревянных конструкций должна быть обеспечена прочностью материалов, расчетами и конструированием с учетом степени ответственности и капитальности зданий и сооружений.

1.13. Классификацию и нормативные значения нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузкам и их сочетания для определения расчетных значений нагрузок следует принимать по СТ СЭВ 1407-78.

2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.1. Материалы для деревянных конструкций и соединений должны быть отсортированы по требуемой прочности визуально или при помощи инструментов.

2.2. Конструкционные лесоматериалы, клееная древесина, фанера и древесные плиты должны быть отнесены к тому или иному классу прочности. Прочность древесины конструкционных лесоматериалов должна быть не ниже нормативных сопротивлений и подлежит контролю на основании выборочных испытаний.

2.3. Начальная влажность цельной и клееной древесины не должна превышать ее равновесной влажности для заданных условий эксплуатации.

2.4. Синтетические клеи для склеивания древесины, а также других материалов в деревянных клееных конструкциях должны

выбираться, исходя из видов используемых материалов и условий эксплуатации.

2.5. Для стальных элементов деревянных конструкций применяются строительные стали по СТ 1406-78 и СТ 3972-83.

2.6. Элементы деревянных конструкций должны быть защищены от увлажнения, возгорания, биологической и химической коррозии.

3. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Нормативные сопротивления древесины определяются с вероятностью 0,95 по величинам временных сопротивлений (пределов прочности) на основе результатов испытаний малых чистых образцов без пороков в соответствии со СТ СЭВ 319-76, СТ СЭВ 389-76 и СТ СЭВ 390-78 или испытаний сортных материалов на образцах натуральных размеров.

3.2. Расчетные сопротивления с учетом режимов нагружения принимаются с вероятностью не ниже 0,99 и определяются по формуле

где R_n - нормативное сопротивление сортной древесины. При нормировании следует учитывать масштабный фактор, влияние пороков и изменение прочности древесины при переходе от кратковременных стандартных испытаний к реальным режимам нагружения;

 - коэффициент надежности по материалу.

3.3. В необходимых случаях расчетные сопротивления древесины следует умножать на коэффициенты условий работы, учитывающие температурно-влажностный режим эксплуатации конструкций и воздействие особых сочетаний нагрузок, и на поправочные коэффициенты, учитывающие геометрические и качественные характеристики поперечного сечения элементов конструкции.

3.4. Расчетные сопротивления фанеры и древесных плит устанавливаются по результатам испытаний в соответствии со СТ СЭВ 1149-78, СТ СЭВ 1150-78, СТ СЭВ 2377-80, СТ СЭВ 2378-80 и СТ СЭВ 2379-80 с учетом пп. 3.1 - 3.3.

3.5. Модули упругости и модули сдвига древесины, фанеры и древесных плит следует определять с учетом сорта материала, температурно-влажностных условий эксплуатации и длительности нагружения конструкций. Характеристики модуля упругости и модуля сдвига для расчета по первой группе предельных состояний принимаются с вероятностью не ниже 0,95, а для расчета по второй группе предельных состояний - по средним значениям.

4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

4.1. Растянутые элементы

4.1.1. Расчет центрально-растянутых элементов на прочность следует производить для площади поперечного сечения нетто.

4.1.2. Расчет внецентренно растянутых и растянуто-изгибаемых элементов на прочность следует производить по упругой стадии на нормальную силу и изгибающий момент (без учета деформированной схемы) для площади растянутого поперечного сечения и расчетного момента сопротивления нетто соответственно по расчетным сопротивлениям растяжению и изгибу.

4.2. Центрально-сжатые элементы

4.2.1. Расчет центрально-сжатых элементов постоянного цельного сечения следует производить:

1) на прочность для площади поперечного сечения нетто;

2) на устойчивость для расчетной площади поперечного сечения с учетом коэффициента продольного изгиба.

Расчетная площадь поперечного сечения элемента по подпункту 2 принимается равной:

площади сечения брутто при отсутствии ослаблений или при наличии ослаблений в опасных сечениях, не выходящих на кромки, если площадь ослаблений не превышает 25 % площади сечения брутто;

4/3 площади сечения нетто при ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослабления превышает 25 % площади сечения брутто;

площади сечения нетто при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки.

4.2.2. Коэффициент продольного изгиба следует определять в зависимости от гибкости элемента с учетом упругой и неупругой области устойчивости.

4.2.3. Коэффициенты расчетных длин элементов определяются по п. 4.5.

4.2.4. Составные сплошные элементы на податливых соединениях, опирающихся всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по п. 4.2.1; при этом расчетная площадь определяется как суммарные площади всех ветвей.

Гибкость составных элементов следует определять с учетом податливости соединений.

Гибкость составного элемента относительно оси, проходящей через центры тяжести сечений всех ветвей, следует определять как для цельного элемента, т. е. без учета податливости связей, если ветви нагружены равномерно.

Гибкость составных сквозных стержней на прокладках следует определять с учетом гибкости всего элемента, податливости связей и гибкости отдельной ветви относительно оси, проходящей через собственный центр тяжести.

4.2.5. Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов переменного по высоте сечения следует выполнять по п. 4.2.1 для площади поперечного сечения брутто с максимальными размерами и введением коэффициента, учитывающего переменность высоты сечения.

4.3. Изгибаемые элементы

4.3.1. Расчет изгибаемых элементов на прочность следует производить, исходя из упругой работы:

1) по максимальным нормальным напряжениям в опасном сечении; при этом расчетный момент сопротивления принимается:

для цельного сечения - по нетто;

для составного сечения на податливых связях - по нетто с введением снижающего коэффициента в зависимости от числа слоев и податливости соединений;

2) по максимальным напряжениям сдвига при изгибе (не превышая в элементах цельного сечения расчетного сопротивления скалыванию (срезу), а в элементах составного сечения, обеспечивая восприятие сдвигающей силы по швам сплачивания связями требуемой несущей способности).

4.3.2. Изгибаемые элементы, закрепленные в плоскости, перпендикулярной изгибу, по сжатой кромке дискретными связями или только по концам, должны проверяться но краевым нормальным напряжениям в опасном сечении на устойчивость плоской формы деформирования. При этом следует учитывать схемы закрепления и нагружения и вводить к моменту сопротивления брутто коэффициент устойчивости j_м, зависящий от геометрических параметров сечения и от расчетного пролета. Добавочными коэффициентами должны учитываться: форма сечения (например прямоугольная, двутавровая, коробчатая); условия подкрепления по растянутой кромке; форма эпюры моментов; переменность высоты сечения.

4.3.3. Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить для составляющих расчетного изгибающего момента и моментов сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных двух осей сечения.

4.3.4. Клееные криволинейные элементы, изгибаемые моментом, уменьшающим их кривизну, следует проверять на радиальные растягивающие напряжения.

4.4. Элементы, подверженные действию осевой сжимающей силы с изгибом

4.4.1. Расчет на прочность внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов производить на нормальную силу и на изгибающий момент по площади и моменту сопротивления нетто в расчетном поперечном сечении элемента.

4.4.2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить на нормальную силу и изгибающий момент, определяемые по п. 4.4.1, принимая площадь и момент сопротивления брутто. Для расчетных сопротивлений сжатия и изгиба соответственно вводят:

1) коэффициент продольного изгиба φ для гибкости элемента из плоскости деформирования, который умножается на дополнительный коэффициент, учитывающий наличие в элементе промежуточных закреплений из плоскости деформирования со стороны растянутой от изгибающего момента кромки, и на коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения;

2) коэффициент j_м и дополнительные коэффициенты, определяемые по п. 4.3.2.

4.4.3. В составных сжато-изгибаемых элементах следует проверять устойчивость наиболее напряженной ветви в плоскости изгиба, если расчетная длина ее превышает семь толщин ветви, по п. 4.4.2. В этом случае к расчетному сопротивлению сжатию необходимо вводить коэффициент продольного изгиба φ для отдельной ветви, вычисленной по ее расчетной длине.

Устойчивость сжато-изгибаемого составного элемента из плоскости изгиба допускается проверять по п. 4.2.1.

4.5. Расчетные длины и предельные гибкости элементов

4.5.1. Для определения расчетной длины прямолинейных элементов, загруженных продольными силами по концам, их свободную (полную) длину необходимо умножать на коэффициент расчетной длины, который следует принимать в зависимости от условий закрепления концов.

4.5.2. При расчете на устойчивость сжатых элементов ферм расчетную длину в плоскости фермы следует принимать равной расстоянию между центрами узлов, а из плоскости - между точками их закрепления.

4.5.3. Расчетную длину дуги арок и сводов кругового очертания следует принимать с учетом геометрических параметров, расчетной схемы и вида нагружения.

4.5.4. Для рам из прямолинейных элементов и гнутоклееных рам расчетную длину следует принимать равной длине осевой линии полурамы.

4.5.5. Предельно допустимая гибкость сжатых элементов в деревянных конструкциях должна зависеть от их ответственности и напряженности.

4.6. Клееные элементы из древесины разных пород и из фанеры с древесиной

4.6.1. Расчёт клееных элементов из древесины разных пород и из фанеры с древесиной следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения в предположении упругой работы материала и сохранения соотношений между длительными и кратковременными модулями упругости.

4.6.2. Расчет растянутой фанерной обшивки плит и панелей на прочность при изгибе следует производить на действие изгибающего момента по растянутой зоне поперечного сечения и с учетом снижения расчетного сопротивления растяжению в стыках фанерной обшивки.

Расчет сжатой обшивки плит и панелей следует производить с учетом устойчивости на действие изгибающего момента по сжатой зоне поперечного сечения.

Верхняя обшивка плит должна быть проверена на местный изгиб от массы человека.

4.6.3. Клеевые соединения обшивок с ребрами каркаса плит и панелей следует проверять на сопротивление сдвигу по фанере.

4.6.4. Расчет на прочность поясов изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений с фанерными стенками следует производить по п. 4.3.1, принимая расчетный момент сопротивления, приведенный к материалу поясов. Напряжения в растянутом поясе не должны превышать расчетного сопротивления материала поясов растяжению, а в сжатом - расчетного сопротивления сжатию с учетом его устойчивости из плоскости изгиба.

4.6.5. Проверка фанерной стенки на срез по нейтральной оси и на сдвиг по швам между поясами и стенкой проводится с учетом устойчивости.

4.6.6. В изгибаемых элементах двутаврового и коробчатого сечений следует проверить прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений по расчетному сопротивлению фанеры растяжению под углом.

Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений, если отношение высоты стенки к ее толщине больше 50.

Устойчивость стенки с поперечным по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие только касательных напряжений, если отношение высоты стенки к ее толщине больше 30.

5. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

5.1. Общие положения

5.1.1. Действующее на соединение усилие не должно превышать расчетной несущей способности соединения. Расчет соединений должен производиться в соответствии с требованиями разд. 1 и 3.

5.1.2. Основные виды соединений должны рассматриваться как неподатливые (клеевые соединения) и податливые (например нагельные соединения, соединения на металлических зубчатых пластинах, соединения на врубках) работающие на различные виды напряженного состояния.

5.1.3. Расчетная несущая способность соединений должна определяться в зависимости от типа соединения и его напряженного состояния на основании экспериментальных данных, с введением соответствующего коэффициента надежности. Влияние эксплуатационных факторов следует учитывать по п. 3.3.

5.2. Расчет клеевых соединений

5.2.1. Клеевые соединения на зубчатый шип для стыкования отдельных слоев по длине должны обладать сопротивлением не ниже прочности применяемых пиломатериалов.

5.2.2. Клееные деревянные элементы, образованные путем сплачивания слоев по высоте и ширине сечения, должны рассматриваться как сплошные сечения и расчет их следует производить в соответствии с требованиями разд. 4.

5.2.3. Клеевые соединения из разносортных материалов (например, древесина разных пород, древесина с другими древесными материалами, древесина с металлом) должны рассчитываться методом приведения поперечного сечения по п. 4.6.

5.3. Расчет соединений на вклеенных стальных стержнях

5.3.1. Расчетную несущую способность вклеенного стержня на выдергивание или продавливание вдоль или поперек волокон элементов деревянных конструкций следует определять в зависимости от расчетного сопротивления сдвигу, диаметра вклеиваемого стержня, длины заделываемой части стержня и коэффициента, учитывающего неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня.

5.4. Расчет соединений на цилиндрических нагелях

5.4.1. Расчетную несущую способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания в соединениях деревянных элементов при направлении усилий, передаваемых нагелями вдоль волокон и гвоздями под любым углом, следует определять в зависимости от:

1) схемы соединений (симметричное или несимметричное);

2) напряженного состояния соединения (смятие, изгиб);

3) толщины и материала древесины соединяемых элементов (крайних и средних);

4) диаметра и материала нагеля.

5.4.2. Расчетную несущую способность цилиндрических нагелей при направлении передаваемого на нагели усилия под углом к волокнам следует определять по п. 5.4.1 с учетом снижающих коэффициентов в зависимости от угла между направлениями усилия и волокон, материала нагеля и его диаметра.

5.4.3. Расчетную несущую способность соединений элементов на цилиндрических нагелях следует определять с учетом различных температурно-влажностных условий эксплуатации, характера и длительности действия нагрузок, вводя соответствующие коэффициенты условий работы.

5.4.4. Несущую способность шурупов и глухарей при заглублении их нарезной части в древесину не менее чем на два диаметра следует определять по правилам для стальных цилиндрических нагелей.

5.4.5. Сопротивление гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах (например настилах, подшивках потолков) или в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной работой их как нагелей.

Не допускается учитывать работу, затраченную на выдергивание гвоздей, забитых в заранее просверленные отверстия, забитых в торцах (вдоль волокон), а также при динамических воздействиях на конструкцию.

5.4.6. Расчетную несущую способность на выдергивание одного шурупа или глухаря, завинченного в древесину поперек волокон, следует определять в зависимости от расчетного сопротивления выдергиванию шурупа или глухаря на единицу поверхности соприкасания нарезной части шурупа с древесиной.

5.5. Соединения на металлических зубчатых пластинах

Соединения на металлических зубчатых пластинах следует рассчитывать, определяя их несущую способность в зависимости от вида напряженного состояния соединения, сопротивления отдельного зуба и размеров пластины, соединяющей деревянные элементы, а также температурно-влажностных условий эксплуатации и длительности действия нагрузки.

5.6. Расчет соединения на врубках

Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание вдоль волокон и на смятие под углом к волокнам.

6. РАСЧЕТ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

6.1. Деформации деревянных конструкций, их отдельных элементов следует определять с учетом податливости соединений.

6.2. Прогиб изгибаемых элементов следует определять по моменту инерции поперечного сечения брутто.

Для балок составного сечения на податливых связях момент инерции умножается на снижающий коэффициент.

Прогиб клееных балок следует определять с учетом деформаций сдвига от поперечной силы, если отношение высоты поперечного сечения к пролету больше или равно 1/15.

Прогиб клееных балок неоднородного сечения следует определять по суммарной жестокости его составных частей.

6.3. Относительные прогиб деревянных элементов и конструкций не должны превышать предельных значений, определяемых требованиями эксплуатации и конструктивными назначениями.

При наличии строительного выгиба допускается увеличение предельного относительного прогиба клееных балок не более чем в 1,5 раза.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Автор - делегация СССР в Постоянной Комиссии по сотрудничеству в области строительства.

2. Тема 22.200.36-83.

3. Стандарт СЭВ утвержден на 56-м заседании ПКС.

4. Сроки начала применения стандарта СЭВ:

5. Срок первой проверки - 1992 г.