Sytuacje obliczeniowe w projektowaniu konstrukcji drewnianych
Podczas projektowania elementów konstrukcji drewnianych należy uwzględniać dwie główne sytuacje obliczeniowe:
- Sytuacje stałe
- Sytuacje przejściowe
Minimalne wymiary przekroju poprzecznego elementów konstrukcji drewnianych
- Minimalna powierzchnia przekroju netto jednolitego elementu nośnego: 4000 mm²
- Minimalna grubość elementu: 38 mm
Usztywnienia połaciowe w konstrukcjach drewnianych
Usztywnienia połaciowe projektuje się w formie kratowych wiązarów połaciowych, zapewniających odpowiednią sztywność i stabilność.
Stany graniczne użytkowalności konstrukcji drewnianych
Celem obliczeń jest sprawdzenie, czy przemieszczenia konstrukcji nie ograniczają jej możliwości użytkowych.
Wilgotność drewna w elementach konstrukcyjnych
- Konstrukcje chronione przed zawilgoceniem: maksymalna wilgotność 18%
- Konstrukcje na otwartym powietrzu: maksymalna wilgotność 23%
Graniczne smukłości drewnianych elementów ściskanych
- Pręty jednolite: λ = 150
- Pręty złożone na podatnych łącznikach: λ = 175
- Wiatrownice, tęźniki: λ = 200
Zakres stosowania normy PN-B-03150:2000
Norma obejmuje projektowanie konstrukcji z:
- Drewna litego
- Drewna klejonego warstwowo
- Płyt drewnopochodnych
- Łączników mechanicznych
Klasy drewna według PN-B-03150:2000 i Az1:2001
Norma definiuje klasy wytrzymałości drewna litego:
- C18, C24, C30, C35, C40
- W załączniku: C18, C22, C27, C30, C35, C40 [N/mm²]
Gatunki drewna na drobne elementy konstrukcyjne
Wkładki, klocki i inne drobne elementy powinny być wykonane z:
- Drewna dębowego
- Drewna akacjowego
- Innego drewna o podobnej twardości
Klasyfikacja wytrzymałościowa drewna
Ocena wizualna jest wykorzystywana jako jedna z metod klasyfikacji wytrzymałościowej drewna.
Graniczne wartości wilgotności drewna
- Elementy konstrukcyjne: nie więcej niż 15%
- Elementy klejone warstwowo: nie więcej niż 15%
Klasy użytkowania konstrukcji drewnianych
Norma PN-B-03150:2000 określa trzy klasy użytkowania w zależności od wilgotności środowiska pracy drewna. System klas wprowadzono w celu:
- Określenia wytrzymałości drewna w danych warunkach wilgotnościowych
- Uwzględnienia przemieszczeń wynikających z tych warunków
Klasy trwałości obciążeń według PN-B-03150:2000
Efekt stałego obciążenia zależy od jego długości w okresie użytkowania konstrukcji:
- Stałe – ciężar własny
- Długotrwałe – obciążenie magazynu
- Średniotrwałe – obciążenie użytkowe
- Krótkotrwałe – śnieg, wiatr
- Chwilowe – obciążenie wynikające z awarii
Minimalne wymiary przekroju w miejscach osłabionych
- Minimalna grubość: 30 mm
- Wartości dla osłabień:
- Symetryczne: 50% grubości
- Niesymetryczne: 60% grubości
Wpływ wyboczenia i prostoliniowości
- W obliczeniach statycznych należy uwzględnić wyboczenie spowodowane przypadkową krzywizną pręta.
- Norma PN-B-03150:2000 stosuje współczynniki prostoliniowości:
- Drewno lite: βc
- Drewno klejone: βχ
Graniczne smukłości elementów ściskanych
- Pręty jednolite: λc = 150
- Pręty złożone: λc = 175
Współczynniki długości wyboczeniowej
- Pręty sztywno zamocowane: μ = 0,70
- Pręty przegubowo podparte: μ = 1,00
- Pręty swobodnie podparte jednym końcem: μ = 2,00
Stosunek długości obliczeniowej do rzeczywistej
- Belka swobodnie podparta: ld/l = 1,0
- Wspornik: ld/l = 0,6
Analiza statyczna uproszczona
Warunki stosowania
- Obwiednia ustroju nie zawiera kątów wklęsłych.
- Cześć powierzchni podparcia znajduje się pod węzłem podporowym.
- Wysokość dźwigara przekracza 0,15 razy jego rozpiętość i 10 razy maksymalną wysokość pasa.
Założenia
- Wyznaczanie sił osiowych przy przegubowych węzłach.
- Momenty zginające w elementach jednoprzęsłowych (węzły przegubowe).
- Momenty w elementach ciągłych (swobodne podparcie w złączach).
- Redukcja momentów w węzłach o 10%.
Wartości graniczne ugięć
- Strop tynkowany: L/300
- Strop nietynkowany: L/250
Wymiary złączy konstrukcyjnych
- Średnica gwoździ: 1/6 do 1/11 cieńszego elementu złącza
- Minimalna grubość elementów złączy:
- Stalowe: 2 mm
- Sklejka: 8 mm
- Twarde płyty pilśniowe: 5 mm
- Płyty wórowe: 10 mm
Podsumowanie
Norma PN-B-03150:2000 stanowi podstawę do projektowania konstrukcji drewnianych, uwzględniając szczegółowe wymagania dotyczące parametrów materiałowych, statycznych oraz użytkowych. Dzięki temu zapewnia bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji w różnych warunkach środowiskowych.
Obraz Ralph z Pixabay