ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) - ЧАСТЬ 3

Для  базовых  расчетных  сопротивлений,  отвечающих  нормальным  температурно-

влажностным  условиям  эксплуатации  (при  температуре  T  ≤ 35 °С  и  относительной 
влажности воздуха φ ≤ 75 %), необходимо вводить коэффициент условий работы m

дл

, 

учитывающий влияние длительности нагружения с переходом от прочности древесины 
при  кратковременных  стандартных  испытаниях  к  ее  прочности  в  условиях  длительно 
действующих  постоянных  и  временных  нагрузок  за  весь  срок  службы  конструкций. 
Прочности R

пр

 при стандартных кратковременных испытаниях соответствует значение 

коэффициента  m

дл

 = 1, при  более  короткой  длительности  нагружения  m

дл

 > 1, а  при 

более продолжительном действии нагрузки m

дл

 < 1. 

3.4.  Приведение  нагрузки,  действующей  во  времени  по  любому  закону,  к  нагрузке 

постоянной  во  времени  продолжительностью  τ

пр

  позволяет  при  определении 

коэффициента m

дл

 для древесины использовать зависимость 

m

дл

 = 1,03(1 - lg τ

пр

/18,5). 

Приведенное  время  действия  расчетной  нагрузки  для  наиболее  типичных  режимов 

нагружения и соответствующие им значения коэффициентов m

дл

 приведены в табл. 

8

. 

Т а б л и ц а  8 

Режимы нагружения 

Расчетное время 

действия нагрузки τ

пр

, с

Коэффициент 

m

дл

 

Коэффициент 

условий работы m

н

Линейно 

возрастающая 

нагрузка 

при 

стандартных испытаниях 

1 - 10 

1 

1,5 

Совместное 

действие 

постоянной 

и 

длительной временной нагрузок 

10

8

 - 10

9

 

0,53 

0,8 

Совместное 

действие 

постоянной 

и 

кратковременной снеговой нагрузок 

10

6

 - 10

7

 

0,66 

1 

Совместное 

действие 

постоянной 

и 

кратковременной ветровой нагрузок 

10

3

 - 10

4

 

0,8 

1,2 

Совместное 

действие 

постоянной 

и 

сейсмической нагрузок 

10 - 10

2

 

0,92 

1,4 

Действие импульсных и ударных нагрузок 

10

-1

 - 10

-6

 

1,1 - 1,35 

1,7 - 2,0 

Значение  коэффициента,  учитывающего  влияние  длительности  нагружения,  m

дл

 = 

0,66  принято  за  базисное,  и  по  отношению  к  нему  нормируются  расчетные 
сопротивления  для  других  режимов  и  сочетаний  нагружения  путем  введения 
соответствующих  переходных  коэффициентов  условий  работы  m

н

 = m

дл

/0,66  к 

основным расчетным сопротивлениям древесины и фанеры. Расчетное время действия 
нагрузки  τ

пр

  находится  путем  приведения  таковой  за  весь  принятый  срок  службы 

конструкций к ее максимуму в режиме постоянной нагрузки. Расчетное сопротивление 

R = (R

н

/γ

m

)m

дл

, (1) 

где  γ

m

 - коэффициент  надежности  по  материалу,  учитывающий  отклонение  в  сторону 

меньших  значений  прочности  материала  с  более  высокой  обеспеченностью  по 
отношению к нормативному сопротивлению. 

С учетом (

1

) получаем 

R

н

/γ

m

 = R/m

дл

 = 

R

, (2) 

где 

R

 - кратковременное расчетное сопротивление. 

Из условий 

R

н

 = R

вр

(1 - η

н

v), (3) 

R

 = R

вр

(1 - ηv) (4) 

с учетом (

2

) находим 

γ

m

 ≥ (1 - η

н

v)/(1 - ηv), (5) 

где R

вр

 -  среднее  значение  временного  сопротивления  при  стандартных  испытаниях 

материала; 

η

н

 и η - множители,  зависящие  от  принятого  уровня  обеспеченности  (доверительной 

вероятности)  и  вида  функции  плотности  распределения  соответственно  для 
нормативного и расчетного сопротивлений; 

v - 

коэффициент вариации. 

Для нормального распределения и обеспеченности по минимуму P = 0,95 η

н

 = 1,65 и 

при P = 0,99 η = 2,33. Коэффициент вариации прочности древесины v зависит от вида 
напряженного состояния и сорта материала; его величина колеблется в пределах 0,15 - 
0,25. 

3.5.  Коэффициент  надежности  по  материалу  находится  в  прямой  зависимости  от 

принятых  уровней  обеспеченности  для  R

н

  и  R  и  от  изменчивости  показателей 

прочности  материала.  Степень  ответственности  здания  и  сооружения  в  целом  и  в 
отдельных  частях  должна  учитываться  введением  в  формулу  (

1

)  коэффициента 

надежности по назначению γ

n

. 

Согласно постановлению Госстроя СССР от 19 марта 1981 г. № 41 «Правила учета 

степени  ответственности  зданий  и  сооружений  при  проектировании  конструкций», 
предписывается учитывать степень ответственности зданий и сооружений с помощью 
коэффициента  надежности  по  назначению  γ

n

  на  основании  СТ  СЭВ 384-76. 

«Строительные конструкции и основания. Основные положения по расчету». Значения 
коэффициента  надежности  по  назначению  принимаются  в  зависимости  от  класса 
ответственности  зданий  и  сооружений.  Правилами  предусматриваются  три  класса 
ответственности I, II и III; им  соответствуют  значения  γ

n

,  равные 1; 0,95 и 0,9, а  для 

временных зданий и сооружений со сроком службы до 5 лет допускается принимать γ

n

 

= 0,8. С учетом этого коэффициента выражение (

1

) принимает вид 

R' = R

н

m

дл

/(γ

m

γ

n

). (6) 

Расчетные  сопротивления  древесины  и  фанеры  в  табл. 3 и 10 

СНиП II-25-80

  для 

зданий  и  сооружений I, II и III классов  ответственности  необходимо  делить 
соответственно на 1; 0,95 и 0,9. 

3.6.  Нормирование  расчетных  сопротивлений  базируется  на  данных  стандартных 

испытаний  крупных  образцов  из  пиломатериалов  и  круглого  леса.  Применявшийся 
ранее  на  основании  результатов  стандартных  испытаний  малых  чистых  образцов 
древесины  и  введения  коэффициентов  перехода  от  чистой  к  натуральной  древесине  с 
учетом  сортности  и  размеров  сечения  лесоматериалов  путь  нормирования  расчетных 
характеристик  следует  использовать  при  отсутствии  оборудования  для  испытания 
крупных образцов. В этом случае для перехода от нормативного сопротивления чистой 
древесины R

н

ч

 к R

н

 используется условие 

R

н

 = R

н

ч

K

п

K

р

, (7) 

где 

R

н

ч

 = R

вр.ч

(1 - η

н

v

ч

); (8) 

R

вр.ч

 -  среднее  значение  временного  сопротивления  малых  чистых  образцов  при 

стандартных испытаниях; 

v

ч 

- коэффициент вариации прочности чистой древесины; 

K

п 

-  переходный  коэффициент,  учитывающий  влияние  пороков  на  прочность 

древесины; 

K

р

 - 

переходный коэффициент, учитывающий влияние размеров рабочего сечения 

на прочность древесины. 

Тогда 

γ

m

 ≥ (1 - η

н

v

ч

)/(1 - ηv

ч

). (9) 

3.7. Влияние на прочность материала условий эксплуатации и особенностей работы, 

отличающихся  от  принятых  для  базовых  расчетных  сопротивлений,  учитывается 
умножением  последних  на  соответствующие  коэффициенты  условий  работы  по 
материалу, указанные в главе 

СНиП II-25-80

. К ним относятся: коэффициенты m

в

 и m

т

, 

отражающие 

влияние 

температурно-влажностных 

условий 

эксплуатации; 

коэффициенты  m

д

  и  m

н

,  отражающие  влияние  характера  и  режима  нагружения; 

коэффициенты  m

б

  и  m

сл

,  отражающие  влияние  размеров  сечения  и  его  составных 

частей;  коэффициенты  m

гн

  и  m

0

,  отражающие  влияние  начальных  напряжений, 

концентрации  напряжений;  коэффициент  m

a

,  учитывающий  снижение  прочности 

древесины при пропитке некоторыми защитными составами. 

Совместное  действие  нескольких  независимых  условий  работы  оценивается 

перемножением  соответствующих  им  коэффициентов.  Для  базовых  расчетных 
сопротивлений m

в

 = m

т

 = 1. 

3.8. Величины расчетных сопротивлений цельной древесины и однослойной клееной 

древесины  из  пиломатериалов  определяются  на  основании  данных  испытаний  в 
соответствии с указаниями 

СНиП II-25-80

, прил. 

2

. 

3.9. При нормировании расчетных сопротивлений многослойной клееной древесины 

из пиломатериалов надо иметь в виду ряд факторов, присущих композиции древесина - 
клей. Слоистая структура данной композиции способствует рассредоточению пороков, 
а,  следовательно,  повышению  прочности  вдоль  волокон  клееной  древесины  по 
сравнению  с  цельной  при  одинаковом  качестве  исходного  материала.  Однако  из-за 
различия  ориентации  годичных  колец,  влажности  соседних  слоев  и  вследствие 
колебаний 

температурно-влажностного 

режима 

окружающего 

воздуха 

при 

эксплуатации  происходят  процессы  перераспределения  и  выравнивания  или 
циклических  колебаний  равновесной  влажности.  Они  вызывают  стесненные 
деформации усушки и разбухания и приводят к образованию собственных внутренних 
нормальных  и  касательных  напряжений  поперек  волокон.  Эти  напряжения  достигают 
наибольших  значений  в  зоне,  прилегающей  к  клееной  прослойке,  и  усугубляются 
локальной  концентрацией  собственных  и  действующих  от  внешней  нагрузки 
напряжений  в  местах  с  резко  выраженной  неоднородностью  структуры  композиции 
древесина - клей,  из-за  сучков,  непроклея  и  других  дефектов,  добавочными 
напряжениями от усадки клеевой прослойки. 

Влияние  отмеченных  факторов  на  прочность  клееной  древесины  для  разных  видов 

ее  напряженного  состояния  неодинаково.  Наибольшую  опасность  они  представляют 
для растяжения поперек волокон и для сложного напряженного состояния сдвига вдоль 
и  поперек  волокон  с  растяжением  поперек  волокон,  угрожая  расслоению  такого  рода 
композиции.  Отмеченные  как  положительные,  так  и  отрицательные  стороны 
механических  свойств  клееной  многослойной  древесины  требуют  учета  при 
нормировании  расчетных  сопротивлений.  Для  изгиба,  растяжения  и  сжатия  вдоль 
волокон  определяющее  значение  имеют  положительные  факторы,  повышающие 
прочность материала, а для растяжения поперек волокон и для скалывания при изгибе - 
отрицательные факторы, снижающие прочность материала. 

Величины 

расчетных 

сопротивлений 

многослойной 

клееной 

древесины 

устанавливаются на основании данных испытаний: 

на изгиб, сжатие, скалывание вдоль волокон клееных образцов из слоев толщиной 33 

мм  с  общей  высотой  сечения 500 мм  и  для  модельных  образцов 165 мм  при  ширине 
сечения 140 мм; 

на растяжение вдоль волокон клееных образцов из двух слоев толщиной по 19 и по 

33 мм. 

В дополнение к табл. 8 

СНиП II-25-80

 для слоев толщиной 16 и 12 мм коэффициент 

m

сл

 следует принимать соответственно 1,15 и 1,2. Если прочность клеевых соединений 

на зубчатый шип в слоях ниже временного сопротивления изгибу и растяжению вдоль 

волокон  пиломатериалов 1-го  сорта,  то  расчетное  сопротивление  клееной  древесины 
нормируется по прочности клеевого соединения на зубчатый шип. 

3.10.  Условия  (

1

), (

3

)  и  (

5

)  по  п. 

3.4

  для  определения  нормативного  и  расчетного 

сопротивлений  справедливы  при  большом  числе  испытаний.  В  случае  ограниченной 
выборки  в  эти  условия  необходимо  вводить  добавочный  множитель  к  η

н

  и  η, 

учитывающий надежность суждения и число испытаний в выборке (см. 

СНиП II-25-80

, 

прил. 2, примеч. к табл., п. 2). 

3.11.  В  изгибаемых  и  сжато-изгибаемых  элементах  из  многослойной  клееной 

древесины  при  формировании  слоев  по  высоте  сечения  используются  пиломатериалы 
разного  сорта  или  разных  пород.  В  этом  случае  требуется,  чтобы  переход  от  зоны 
одного сорта к зоне другого удовлетворял условию σ

1

/σ

2

 ≥ R

1

/R

2

 при R

1

 > R

2

, 

где σ

1

 - 

краевое напряжение; 

σ

2

 - 

промежуточное напряжение на границе слоев разного сорта; 

R

1

, R

2

 - 

расчетные сопротивления древесины более высокого и более низкого сортов. 

Для изгибаемых, сжатых и сжато-изгибаемых элементов из склеенных по длине на 

зубчатый  шип  сосновых  и  еловых  однослойных  заготовок  пиломатериалов, 
удовлетворяющих  в  отношении  древесины  требованиям  разд. 

2

,  расчетные 

сопротивления следует принимать по 

СНиП II-25-80

, табл. 3, п. 1а соответственно по 2-

му и 3-му сортам. 

Т а б л и ц а  9 

Напряженное состояние и характеристика 

элементов 

Сорт древесины R

вр

, МПа

v 

R

н

, МПа 

γ

m

 

R, МПа

Изгиб 

 

 

 

 

 

 

1 

36 

26 

1,22 

14 

2 

33 

24 

1,22 

13 

Элементы из пиломатериалов 

3 

22 

0,17 

16 

1,25 

8,5 

1 

37,5 

28 

1,15 

16 

2 

35 

26 

1,15 

15 

Элементы  брусчатые  и  клееные  шириной 
свыше 13 см 

3 

25 

0,15 

19 

1,14 

11 

Сжатие вдоль волокон 

 

 

 

 

 

 

1 

33 

25 

1,18 

14 

2 

31 

23 

1,17 

13 

Элементы из пиломатериалов 

3 

20 

0,15 

15 

1,17 

8,5 

1 

34,5 

27 

1,12 

16 

2 

32 

25 

1,11 

15 

Элементы  брусчатые  и  клееные  шириной 
св. 13 см 

3 

23,5 

0,13 

18,5 

1,11 

11 

Растяжение вдоль волокон 

 

 

 

 

 

 

1 

34 

20 

1,32 

10 

Элементы из цельной древесины 

2 

25 

0,24 

15 

1,4 

7 

1 

34 

23 

1,27 

12 

Элементы из клееной древесины 

2 

25 

0,2 

17 

1,25 

9 

Сжатие  и  смятие  поперек  волокон  по 
всей площади 

1 - 3 

5 

0,19 

3,4 

1,25 

1,8 

Скалывание вдоль волокон: 

 

 

 

 

 

 

При  изгибе  элементов  из  цельной 
древесины 

1 

2, 3 

6 
5 

0,23 

3,6 
3,2 

1,3 
1,3 

1,8 
1,6 

1 

4,5 

3,2 

1,3 

1,6 

При изгибе клееных элементов 

2, 3 

4,2 

0,17 

3 

1,3 

1,5 

1 

1 

0,8 

1,5 

0,35 

2 

1,2 

0,7 

1,5 

0,3 

Растяжение  поперек  волокон  элементов 
из клееной древесины 

3 

1 

0,25 

0,6 

1,6 

0,25 

Т а б л и ц а  10 

Вид напряженного состояния 

R

вр

, МПа

v 

R

н

ч

, МПа K

п

K

р 

R

н

, МПа 

γ

m

 

R, МПа

Фанера клееная березовая марки ФСФ, сортов В/ВВ, ВВ/С, В/С, толщиной 8 мм и более 

Растяжение «в» 

63 

0,17 

40 

0,55 

25 

1,2 

14