Metody wymiarowania konstrukcji drewnianych.
Konstrukcje drewniane wymiaruje się głównie metodą stanów granicznych.Podstawo-
wym parametrem wymiarowania w tej metodzie jest wytrzymalość obliczeniowa dre-
wna Rd ,która jest ustalona w normie jako iloraz wytrzymalości charakterystycznej R k
przez współczynnik materiałowy g m .
Cechy techniczne drewna
Gatunek Gęstość Wspólczynnik Wytrzymałość
drewna pozorna w kg/m3 przewodności cieplnej l wzdłuż włókien
kcal/mh*C ściskanie rozciąganie
kg/cm 3
BUK 730 0,20 530 1850
JESION 720 0,17 500 1400
DĄB 690 0,17 520 900
WIĄZ 680 0,17 410 800
SOSNA 520 0,15 500 950
ŚWIERK 470 0,12 430 900
JODŁA 450 0,12 400 840
Wymiarowanie elem.drew. ściskanych z uwzględnieniem wyboczenia.
Obliczanie elementów jednolitych pojedynczych ściskanych osiowo polega na
sprawdzeniu naprężeń w przekroju pręta wg,wzoru:
P-wartość obliczeniowa siły osiowej
Fd-pole obliczeniowego przekroju poprzecznego
kw-współczynnik wyboczeniowy
m-współczynnik korekcyjny
Rdc-wytrzymałość obliczeniowa na ściskanie
Współczynnik wyboczeniowy kw
Poszczególne współczynniki i wytrzymałość oblicza się z tablic .Współczynnik wybo
czeniowy kw odczytuje się w zależności od smukłości elementu l c i klasy drewna.
Smukłość
lc =m*l- długość wyboczenoiwa pręta
Elementy złożone pracujące jako słupy ściskane osiowo powstają przez połączenie
kilku elementów za pomocą łączników mechanicznych lub kleju ,które zapewnają
współpracę części składowych.W razie stosowania złączy klejonych pręty złożone
można obliczać jako jednolite.
Wymiarowanie elementów drewnianych zginanych
W odniesieniu do elementow zginanych sprawdza się stan graniczny nośności od obli-
czeniowej wartości obciążeń oraz stan graniczny użytkowania (ugięć) od charakterys-
tycznej wartości obciążen.Pierwszą czynnością projektowa jest ustalenie schematu
statycznego i rozpiętości obliczanej belki.Następnie okresla się obciążenia ioblicza siły
wewnętrzne przy założeniu sprężystej pracy konstrukcji.Teoretyczne rozpietości belek
jednoprzęsłowych swobodnie podpartych oraz skrajnych przęsel belek ciąglych wielo-
przęslowych należy ustalić,przyjmując zewnętrzne punkty podparcia w odleglości rów-
nej 2,5% rozpietości w świetle, licząc od krawędzi podpory .Punkty podparcia belek
ciągłych przyjmuje się w środku podpor pośrednich.
Podstawowe połączenia ciesielskie.
Połączenie na wrąb czolowy nazywa się zaspolenie 2 elementów ustawionych do
siebie pod kątem ostrym,z których 1 ma odpowiednio obrobioną powierzchnię czoło-
wą ,a w 2 jest wykonany boczny wrąb dopasowany do kształtu końcówki 1 elementu .
Złącza na łączniki typu sworzniowego .Do łączników punktowych typu sworznio-
wego przeciwdziałających przemieszczaniu się łączonych elementow ,zalicza się:
gwoździe ,śruby,sworznie ,wkręty do drewna .
Złącza na wkladki metalowe. Łącznikami mechanicznymi o dużej nośności są
różnego typu wkładki metalowe , pracujące na docisk i wymagające dodatkowego sto-
sowania śrub ściągających.Wśród łącznikow tego typu rozróżnia się wkladki ściskane,
czyli pierścienie i plytki zębate ,oraz rzadziej stosowane wkladki wpuszczane,np.
pierścienie gladkie rozcięte.
Złącza klejone .Za pomocą tych złączy ,łączy sie elementy drewniane na kleje z
żywic syntetycznych i kleje kazeinowe.Do łączenia elementów konstrukcji z drewna i
wyrobów drewnopochodnych stosuje sie nastepujące rodzaje złączy klejonych :
klinowe,ukośne,nakładkowe i czolowe.
Złącza siodlowe i nakładkowe w których stosuje się metalowe elementy siodlowe,
nakladki lub przykladki mocowane są do drewna gwoździami lub śrubami .W złączach
tych sa stosowane także nowoczesne rodzaje gwoździ spiralnych lub kotwiących o
dużej nośności na wyciąganie.
6.Stropy drewniane .
Stropy drewniane składają się z belek i przybitych do nich desek podłogowych,a
także takich elementów jak :ślepy pułap , podsufitka i ewentualnie wypelnienie
pełniące funkcję izolacji termicznej i akustycznej w zalezności od odmiany stropu.
Belki drewniane są głównymi elementami konstrukcyjnymi stropu .Mają one wymia-
ry w przekroju poprzecznym 8*18-18 *28 cm.Belki układa się prostopadle do murów
dłuższych pomieszczenia.Największa rozpiętość belek w świetle podpór nie powinna
przekraczać 6 m.Przy większych rozpietościach stosuje się mury nośne lub podciągi.
Najprostszym stropem stosowanym w budownictwie jest strop nagi.Składa się on z
belek i desek podłogowych.Strop zpodsufitką oprócz belek i desek podłogowych
ma od spodu przybitą podsufitkę,która może być wykonana z desek struganych po-
lakierowanych lub pomalowanych.Strop ze ślepym pułapem ma ślepy pułap wyko-
nany z desek opartych na listwach przybitych wzdłuż boków belek stropowych.
Na ślepym pułapie ułożona jest papa , a na niej warstwa spełniająca zadanie ochrony
termicznej i akustycznej.Strop ze ślepym pułapem i podlogą na legarach.
W stropie tym legary układa się na podsypce z piasku lu żużlu,a podloga ślepa jest
podniesiona około 3 cm nad górne powierzchnie belek stropowych.
7.Konstrukcje dachowe drewniane.
Tradycyjnie ,dreniane konstrukcje nośne dachów nazywane są więźbami dachowymi,
w ich skład wchodzą :krokwie , płatwie, słupy, miecze ,kleszcze lub jętki.Głównym
nośnym zespolem elementów więźby dachowej jest wiązar dachowy.
Wiązar krokwiowo-belkowy.Jest stosowany w dachach dwuspadowych o rozpiętości
do 6 m między podporami .Składa się on z 2 krokwi i belki,ktora spełnia równocześnie
zadanie ściągu.Wiązar jętkowy-wykonuje się w dachach dwuspadowych do rozpięto-
ści około 7,5 m.Jętka jest elementem poziomym usztywniającym każdą parę krokwi.
Umieszcza się ją w odleglości 0,5-0,6 odległości krokwi ,licząc od jej dolnego podpar-
cia.Wiązary jętkowo-stolcowe wykonuje się w dachach dwuspadowych o rozpiętości
w świetle ścian od 7-9 m i pochyleniu połaci 0,7-1,5-gdy jętka jest podparta na jednym
stolcu oraz o rozpietości od 9-12m i pochyleniu 0,6-1,25 -gdy jętka jest podparta 2
stolcami.Stolce są słupami rozstawionymi co 3-4 m na dlugość więźby.
Wiązary płatwiowo -kleszczowe stosuje się przy rozpiętościach od 9-12m i pochyle-
niu połaci od 0,4 -1.Elementami wiązara są 2 krokwie wspierające się na płatwiach
pośrednich i stopowych,oraz 2 słupy, które kleszcze obejmują z obu stron z krokwia-
mi .Płatwie pośrednie połączone są ze słupami za pomocą mieczy.
8.Dźwigary drewniane.
Rozróżnia się dźwigary deskowe gwoździowane,tzn.łączone na gwoździe o przekro-
ju poprzecznym dwuteowym lub skrzynkowym oraz pełnościenne dźwigary klejone
warstwowo.Dźwigary deskowe klejone warstwowo są stosowane nie tylko w ukladach
belkowych ,ale także jako rygle i słupy ram oraz elementy rusztów.
Drewniane dźwigary kratowe,podobnie jak kratownice stalowe,są głównie elementa-
mi nośnymi dachów.Są także stosowane jako podciągi stropów i pomostów oraz ele-
menty lekkich mostów i kładek dla pieszych.Kratownice drewniane wykonuje się z de-
sek lub bali .Znane i stosowane są również dźwigary kratowe drewniano-stalowe.
9.Metody wymiarowania konstrukcji stalowych.
Celem wymiarowania jest ustalenie wymiarów przekroju poprzecznego elementów
konstrukcyjnych .Polega ono na sprawdzeniu czy:
-obliczone siły wewnętrzne nie są większe niż nośność elementów konstrukcji
-obliczone ugięcia lub inne przemieszczenia spowodowane obciążeniem nie są
większe od dopuszczalnych.
Konstrukcje stalowe wymiaruje się metodą stanów granicznych.Konstrukcja lub
jej element po osiągnięciu stanu granicznego przestaje spełniać wymagania
konstrukcyjne lub użytkowe
Konstrukcje i elementy budowlane należy obliczać na możliwość wystąpienia
dwóch grup stanów granicznych: nośności i użytkowania.
Stany graniczne nośności obejmują przede wszystkim zniszczenie najbardziej
wytężonych przekrojów lub części konstrukcji oraz utratę stateczeczności
cęści lub całości konstrukcji.Stany graniczne użytkowania obejmują nadmierne
ugięcia lub drgania konstrukcji.
10.Zasady wymiarowania spoin czołowych i pachwinowych.
Obliczenia wytrzymałościowe spoin czilowych polegają na sprawdzeniu naprężeń
rozciągających prostopadłych do osi podłużnej spoin przy uwzględnieniu wartości
obliczeniowej obciążenia.Naprężenia te porównuje się z z wytrzymalością obliczenio-
wą spoin tj.z iloczynem wytrzymalości obliczeniowej stali R i współczynnika s =1
Wymiary obliczeniowe spoin przyjmuje się następująco:
*grubość a -równą grubości cieńszej z łączonych części
*długość l - równą szerokości węższej z łączonych części
Wymiary obliczeniowe spoin pachwinowych to grubość a oraz długość l.Grubość
spoiny pachwinowej powinna spelniać następujące warunki:
Obliczeniowa długość l przyjmuje się równą całkowitej długości spoin w złączu,
jeżeli poszczególne odcinki spoin li nie są krótsze niż 40 mm oraz są spełnione
warunki:
11.Zasady wymiarowania nitów.
Nit składa sie z trzpienia i łba.Nitowanie polega na wykonaniu otworów w łączonych,
elementach włożeniu w te otwory nitów surowych oraz zamknięciu tj.wykonaniu dru-
giego łba,zwanego zakuwką.Zakuwki nitów wykonuje się na ogół na gorąco za pomo-
cą niciarek.Nity stalowe o średnicy trzpienia do 10 mm,używane w niektórych połącze-
elementów cienkościennych,oraz oraz nity aluminiowe zakuwa się na zimno.Średnica
otworu na nit stalowy powinna być od średnicy trzpienia o 1 mm a na nit aluminiowy
o 0,1 do 0,4 mm.W obliczeniach i oznaczeniach nitów na rysunkach przyjmuje się
średnice otworu d za średnicę nitów.W wykazach materiałów podaje się podstawowe
wymiary nitów surowych tzn.średnicę trzpienia i długość nitu w milimetrach oraz
odpowiednią normę.np.nit 12x30 (nit z łbem kulistym o d n =12mm i l=30 mm )
12.Projekt. prętów stal.ściskanych osiowo i ulegających wyboczeniu.
Pręty stalowe cechują się na ogół znaczną długością w stosunku do wymiarów
przekroju poprzecznego,czyli dużą smukłością.Pręt ściskany osiowo o dużej smukło-
ści ma kształt prostoliniowy tylko do pewnej wartości siły ściskającej , a po osiągnięciu
siły krytycznej traci dotychczasową stateczność i ulega wyboczeniu,najczęściej w for-
mie wygięcia bocznego.Podczas projektowania prętów ściskanych należy uwzględnić
możliwość wyboczenia pod wpływem przewidywanych obciążeń zewnętrznych.W tym
celu należy przede wszystkim okreslić długość wyboczeniową i smukłość pręta ścis-
kanego.Długość wyboczeniowa l w=m x l t zależy od sposobu podparcia lub zamoco-
wania końców pręta ściskanego oraz od długości teoretycznej l t pręta.
13.Słupy stalowe
Pod względem konstrukcyjnym można wyróżnić następujące części słupa:
*glowicę,czyli podporę belek,podciągów lub dźwigarów kratowych
*trzon,czyli podstawowy element nośny slupa za którego pośrednictwem obciążenie
jest przenoszone z głowicy na podstawę słupa
*podstawe ,która służy do przenoszenia obciążenia z trzonu na fundament i umożliwia
właściwe zakotwienie słupa.
Trzony słupów mają przekrój pojedynczy lub złożony stały bądź zmienny,symetryczny
lub niesymetryczny.Wykonuje się je najczęściej z kształtowników walcowanych lub
spawane z blach.
Głowica słupa składa się najczęściej z blachy poziomej i 2 blach poziomych bocznych.
Aby zapewnić osiowe przekazywanie obciążeń na trzon słupa,stosuje się często pod-
kładki centrujące przyspawane do poziomej blachy glowicy.Dźwigar oparty na słupie
łączy się z głowicą za pomocą śrub.
Podstawa zwana stopą słupa za której pośrednictwem obciążenie z trzonu przekazy-
wane jest na fundament umożliwia właściwe ustawienie słupa w czasie montażu i
trwałe zakotwienie.W zależności od sposobu połączenia podstawy słupa z fundamen-
tem i sił przenoszonych ze słupa na fundament rozróżnia się 2 rodzaje podstaw :
przegubowe i sztywne.
15.Scharakteryzuj pracę belki betonowej,żelbetowej i sprężonej
Jeżeli żelbetową belkę obciążymy określonym ciężarem to w jej przkrojach wystąpią
naprężenia:w strefie górnej -ściskające,a w strefie dolnej- rozciągające.Po zwiększe-
niu obciążenia w obszarze największych momentów zginających w dolnej strefie belki
powstają rysy prostopadłe do jej osi.W miarę zwiększenia obciążenia powstają nastę-
pne rysy prostopadłe w strefie największych momentów zginających.W strefach
przyporowych gdzie występują największe siły poprzeczne i jednocześnie momenty
zginające,pojawiają się rysy ukośne.Po osiągnięciu odpowiednio dużej wartości obciążenia następuje zniszczenie belki.
Jeżeli belka ta jest wykonana z betonu to ulega zniszczeniu pod działaniem
stosunkowo niewielkiego obciążenia.W chwili zniszczenia naprężenia w strefie rozciąganej osiągają wartość odpowiadającą wytrzymałości betonu na rozciąganie ,która
jest10-15 razy mniejsza niż wytrzymałość betonu na ściskanie.
Pod wpływem obciążenia zewnętrznego belki z betonu sprężonego w strefie dolnejwystępują naprężenia rozciągające.Aby temu zapobiec można przed przyłożeniem obciążenia zewnętrznego poddać rozpatrywaną belkę działaniu siły sprężającej w celu spowodowania w przekrojach belki naprężeń normalnych ściskających.Nastepnie belkę można poddać działaniu takiego obciążenia zewnętrznego,które spowodowałoby wystąpienie naprężeń normalnych.Naprężenia spowodowane działaniem siły i obciążenia zewnętrznego sumują się to znaczy cały przekrój beki pracuje
na ściskanie.
.16.Charakterystyka konstrukcji sprężonych.
Konstrukcje sprężone są to konstrukcje z betonu zbrojone stalą sprężającą.Sprężenie
elementu uzyskuje się w wyniku zastosowania cięgien sprężających,które napina się
odpowiednią siłą i siłę tę przekazuje na beton.Cięgna sprężające powodują wystąpie-
nie naprężeń w przekrojach elementu przed jego obciążeniem.W konstrukcjach sprę-
żonych stosuje się beton i stal dużej wytrzymałości.Z tych względów projektowane
elementy mogą być smuklejsze a więc o mniejszych wymiarach przekroju poprzecz-
nego nią elementy żelbetowe.Konstrukcje sprężone stosuje się we wszystkich rodza-
jach budownictwa,zwłaszcza w budownictwie przemysłowym i inżynierskim.Wśród
stosowanych elementów można wymienić dźwigary oraz płyty dachowe i stropowe,
belki mostowe , podsuwnicowe i podkłady kolejowe.
17.Właściwości fizyczne betonu.
Do podstawowych właściwości fizycznych zaliczamy:gęstość pozorną -obliczaną
jako iloraz masy próbki do jej objętości w stanie naturalnym.Gęstość -obliczaną jako
iloraz masy probki do jej objętości liczoną bez porów .Szczelność jest to liczba okre-
ślająca zawartość masy materiału w jednostce jego objętości.Oblicza się dzieląc
gęstość pozorną przez gęstość.Porowatość materiału jest liczbą określającą zawar-
tość wolnych przestrzeni w jednostce objetości materiału.Oblicza się ją ze wzoru :
p= (1 - szczelność) x 100 %
Nasiąkliwość betonu określa się liczbę ,która wskazuje w procentach ile maksymal-
...
Scorpik