Страница 9 из 30
Особенности расчета клееных элементов из фанеры с древесиной
4.23. Расчет клееных элементов из фанеры с древесиной следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения.
4.24. Прочность растянутой фанерной обшивки плит (рис. 3) и панелей следует проверять по формуле
где М - расчетный изгибающий момент;
R ф.р - расчетное сопротивление фанеры растяжению;
m ф - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: m ф = 0,6 для фанеры обычной и m ф = 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков m ф = 1;
W пр - момент сопротивления поперечного сечения, приведенного к фанере, который следует определять в соответствии с указаниями п. 4.25.
4.25. Приведенный момент сопротивления поперечного сечения клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять по формуле
где y о - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани обшивки;
I пр - момент инерции сечения, приведенного к фанере:
, (40)
где I ф - момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок;
I д - момент инерции поперечного сечения деревянных ребер каркаса;
Е д /Е ф - отношение модулей упругости древесины и фанеры.
При определении приведенных моментов инерции и приведенных моментов сопротивления расчетную ширину фанерных обшивок следует принимать равной b рас = 0,9b при l ³ 6a и b рас = 0,15 b ,
при l < 6а (b - полная ширина сечения плиты, l - пролет плиты, а - расстояние между продольными ребрами по осям).
4.26. Устойчивость сжатой обшивки плит и панелей следует проверять по формуле
где при ³ 50;
при > 50
(а - расстояние между ребрами в свету; d - толщина фанеры).
Верхнюю обшивку плит дополнительно следует проверять на местный изгиб от сосредоточенного груза Р = 1 кН (100 кгс) (с коэффициентом перегрузки n = 1,2) как заделанную в местах приклеивания к ребрам пластинку.
4.27. Проверку на скалывание ребер каркаса плит и панелей или обшивки по шву в месте примыкания ее к ребрам следует производить по формуле
где Q - расчетная поперечная сила;
S пр - статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;
R сп - расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон или фанеры вдоль волокон наружных слоев;
b рас - расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.
4.28. Расчет на прочность поясов изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений с фанерными стенками (рис. 4) следует производить по формуле (17), принимая W рас = W пр, при этом напряжения в растянутом поясе не должны превышать R р, а в сжатом -jR с (j - коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба).
4.29. При проверке стенки на срез по нейтральной оси в формуле (42) значение R ск принимается равным R ф.ср, а расчетная ширина b рас
b рас = åd ст, (43)
где åd ст - суммарная толщина стенок.
При проверке скалывания по швам между поясами и стенкой в формуле (42) R ск = R ф.ск, а расчетную ширину сечения следует принимать равной
b рас = nh п, (44)
где h п - высота поясов;
n - число вертикальных швов.
4.30. Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений в изгибаемых элементах двутаврового и коробчатого сечений следует проверять по формуле
, (45)
где R ф.р. a - расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом a определяемое по графику рис. 17 прил. 5;
s ст - нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов;
t ст - касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки поясов;
a - угол, определяемый из зависимости
Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений при условии
где h ст - высота стенки между внутренними гранями полок;
d - толщина стенки.
Расчет следует производить по формуле
, (48)
где k и и k t - коэффициенты, определяемые по графикам рис. 18, 19 прил. 5;
h рас - расчетная высота стенки, которую следует принимать равной h ст при расстоянии между ребрами а ³ h ст и равной а при a < h ст.
При поперечном по отношению к оси элемента расположении наружных волокон фанерной стенки проверку устойчивости следует производить по формуле (48) на действие только касательных напряжений в тех случаях, когда
Б. Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям второй группы
4.31. Деформации деревянных конструкций или их отдельных элементов следует определять с учетом сдвига и податливости соединений. Величину деформаций податливого соединения при полном использовании его несущей способности следует принимать по табл. 15, а при неполном - пропорциональной действующему на соединение усилию.
Таблица 15
4.32. Прогибы элементов зданий и сооружений не должны превышать величин, приведенных в табл. 16
Таблица 16
Элементы конструкций | Предельные прогибы в долях пролета, не более |
1. Балки междуэтажных перекрытий | |
2. Балки чердачных перекрытий | |
3. Покрытия (кроме ендов): | |
а) прогоны, стропильные ноги | |
б) балки консольные | |
в) фермы, клееные балки (кроме консольных) | |
д) обрешетки, настилы | |
4. Несущие элементы ендов | |
5. Панели и элементы фахверка |
Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов перекрытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролета.
2. При наличии строительного подъема предельный прогиб клееных балок допускается увеличивать до 1/200 пролета.
4.33. Прогиб изгибаемых элементов следует определять по моменту инерции поперечного сечения брутто. Для составных сечений момент инерции умножается на коэффициент k ж учитывающий сдвиг податливых соединений, приведенный в табл. 13.
Наибольший прогиб шарнирно-опертых и консольных изгибаемых элементов постоянного и переменного сечений f следует определять по формуле
, (50)
где f о - прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига;
h - наибольшая высота сечения;
l - пролет балки;
k - коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, принимаемый равным 1 для балок постоянного сечения;
с - коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.
Значения коэффициентов k и с для основных расчетных схем балок приведены в табл. 3 прил. 4.
4.34. Прогиб клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять, принимая жесткость сечения равной 0,7 ЕI пр. Расчетная ширина обшивок плит и панелей при определении прогиба принимается в соответствии с указаниями п. 4.25.
4.35. Прогиб сжато-изгибаемых шарнирно-опертых симметрично нагруженных элементов и консольных элементов следует определять по формуле
где f - прогиб, определяемый по формуле (50);
x - коэффициент, определяемый по формуле (30).
| Содержание |
|---|
При конструировании фанеры соблюдают следующие правила:
- лист фанеры должен быть симметричным относительно среднего слоя
- число слоёв шпона в фанере обычно нечетное.
Толщина шпона, применяемого для наружных слоев фанеры, не превышает 3,5 мм, а внутренних слоев - 4 мм.
Специальные свойства фанеры придают за счет использования различных смол и лаков.
По водостойкости различают три вида фанеры:
- ФК – фанера склеивается карбамидной смолой. Используется внутри помещений.
- ФСФ - фанера склеивается фенольной смолой. Используется как внутри помещений так и снаружи.
- ФБ – бакелизированная фанера – пропитывается бакелитовым лаком, после чего склеивается. Используется в тропическом климате, агрессивных средах и морской воде.
По степени механической обработки поверхности фанеру подразделяют на:
- НШ - нешлифованную;
- Ш1 - шлифованную с одной стороны;
- Ш2 - шлифованную с двух сторон.
Фанера так же подразделяется по видам древесины, из которой она изготовлена: фанера березовая, хвойная и комбинированная. Фанера считается сделанной из той породы, из которой сделаны её наружные слои.
Высокие физико-механические свойства березы в сочетании с многослойной структурой обеспечивают необычную прочность фанеры. Немаловажны такие свойства, как теплые оттенки и красивая структура древесины. |
|
Данный вид фанеры производится в основном из сосны, свойства которой обеспечивают не только привлекательный и гармоничный вид, но и отличные показатели прочности при невысоком весе, что успешно используется в домостроении. |
|
Привлекательный внешний вид наряду с привлекательной ценой (за счет чередования слоев из хвойного и березового шпона) делают целесообразным использования фанеры в мебельном производстве, внутренней отделке помещений и спортивных залов, оформлении конструкционных решений. |
|
Ламинированная поверхность плиты создает высокую устойчивость к различным природным и химическим условиям, что делает ламинированную фанеру незаменимой при производстве (формы многоразовой бетонной опалубки, обшивка и полы автофургонов и т.д.) |
Для всех видов фанеры обязательно указание класса эмиссии свободного формальдегида Е1 и Е2 (соответственно до 10 или от 10 до 30 мг/100г сухого продукта).
Качество фанеры оценивается также по пределам прочности при скалывании, статическом изгибе, растяжении образцов, содержанию влаги, наличию, структуре, цвету сучков, наличию дефектов.
По толщине фанерные листы (плиты) выпускаются от 4 до 40 мм.
Сортность фанеры определяется количеством сучков на 1 кв.м поверхности наружного листа и обозначается римскими цифрами от I до IV или латинскими буквами «А», «В», «С» и их сочетаниями.
| Сорт I - практически без дефектов, допускается лишь несколько здоровых сросшихся сучков диаметром до 8мм и незначительные коричневые прожилки. | |
| Сорт II - допускается починка поверхности листа. Сучки и открытые дефекты заделываются вставками из шпона. Покрывается различными отделочными материалами и красками. | |
| Сорт III - этот сорт включает листы фанеры, отбракованные от сорта II(ВВ). Предназначается для изготовления конструкций, скрытых от внешнего обзора, различной специальной тары и упаковки. | |
| Сорт IV - допускаются все производственные дефекты. Сучки допускаются в неограниченном количестве, гарантируется только хорошая склейка. Используется для изготовления прочной тары и упаковки. |
Физико-механические показатели
Стандартный размер фанеры: 1525х1525 мм
Размеры, мм (дюймы): 1525x1525 (60x60), 1525x1270 (60x50), 1270x1525 (50x60), 1270x1270 (50x50), 1525x1475 (60x58), 1475x1525 (58x60), 1475x1475 (58x58), 1830x1525 (72x66), 1830x1475 (72x58), 1830x1270 (72x50).
Марка: ФК, ФСФ
Толщина, мм: 3; 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30.
Стандартный размер: 1250(1220)x2500(2440), 1525x3050 мм
Размеры, мм: 1250x2500, 1220x2440, 2500x1250, 2440x1220, 1525x3050.
Марка: ФСФ Толщина, мм: 4,0; 6,5; 9; 10; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 28; 30; 35; 40.
Область применения фанеры зависит от характеристик каждого из видов. Одним из главных параметров является прочность фанеры или устойчивость к разрушению.
Особенности
Это слоистый материал, где шпон из различных пород дерева чередуется с клеевым составом на основании смол. Соединяя слои в единое целое методом прессования, в результате получают полотна, обладающие разными свойствами, в том числе и устойчивостью к нагрузкам. Это происходит из-за некоторых отличий в технологии, особенностей древесины и клея. Особая технология производства позволяет получить такую продукцию, что если сравнить прочность фанеры и доски, то более устойчивой к нагрузкам окажется первая, и это качество используется не только в оформлении интерьеров, но и в строительстве и машиностроении.
Параметры, определяющие прочность фанеры:
- Толщина;
- Вид древесины;
- Сортность;
- Клей для производства;
- Ламинирование.
Толщина
Стандартная толщина, которая может быть у продукции промышленного производства, обычно находится в пределах от 3 до 30 мм, хотя по договору с предприятием может быть изготовлены листы толщиной 40мм. Естественно, что фанера высокой прочности будет иметь толщину листа около 20 мм и выше.
Вид древесины, из которой изготавливается шпон
Для поизводства используют практически любую древесину – хвойный и лиственный шпон, которые придают ей разные качества. В первом случае используют сосну, лиственницу или кедр, а лиственные породы деревьев представлены в основном березой, ольхой или тополем. Если оценивать влияние породы дерева на устойчивость к разрушению, то преимущество имеет лиственная фанера, предел прочности ее выше из-за того, что древесина, используемая для ее производства более плотная.
Обратите внимание! Из-за различий в плотности даже похожие с виду полотна имеют разный вес. Например, при одинаковой толщине 21 мм хвойная стандартного размера 1,52 м на 1,52 м весит около 32 кг, а такой же лист, изготовленный из березового шпона, будет весить 34,5 кг.
Сортность
Сорт определяют по количеству дефектов на одном квадратном метре. Фанера, прочность на разрыв которой достаточно высока, не должна иметь дефекты, снижающие устойчивость ее к разрушению. Всего существует пять сортов, определяющих количество дефектов и их размер. Лучшей считается продукция элитных сортов, без присутствия на поверхности повреждений, и способна выдерживать значительные нагрузки. Достаточно прочной можно считать продукцию первого и второго сорта, ведь небольшое количество дефектов позволяет ее ламинировать или использовать как основу для отделочных материалов, в том числе как основу для напольного покрытия.
Обратите внимание! Чем ниже качество полотен, тем меньший запас прочности она имеет, поэтому ее используют или там, где не будет больших нагрузок или для выравнивания поверхности укрепленной другим материалом, например, если надо выровнять деревянный пол перед финишным покрытием, то можно использовать и листы четвертого сорта.
Клей для производства
В зависимости от того какие смолы использованы для производства клея, получают продукцию марки ФК или ФСФ, имеющие практически одинаковую прочность и разница между ними проявляется в том, как эти виды реагируют на влажность. Самой высокой прочностью обладает фанера, для производства которой используется бакелитовый клей. Обозначается такая продукция как ФБ, ФБС или БС и ее можно использовать практически для любых условий эксплуатации.
Обшивка лодки из бакелитовых листов
Ламинирование
Ламинирование, когда шпон перед склеиванием покрывают термореактивной пленкой, позволяет создать листы, имеющие очень высокую прочность и устойчивость к повреждениям. При этом стоимость материала вполне доступна, а внешний вид позволяет использовать практически везде, ведь мебель из таких листов неотличима от настоящей древесины, но в отличие от нее не боится повышенной влажности.
Обратите внимание! Ламинированные полотна могут быть не только темных оттенков. Популярны и яркие насыщенные оттенки, которые используют для создания оригинальных интерьеров.
Гибкость материала
Особым спросом пользуется гибкая фанера с уникальными свойствами, которые выделяют ее в особый вид. Она незаменима для создания элементов декора в интерьере и мебели с изогнутыми линиями, которые невозможно создать из других материалов.
Высокую прочность фанеры на изгиб обеспечивает древесина экзотических для наших широт деревьев – сейб и куруинг, которые кроме высокой гибкости обладают хорошей стойкостью к ударам и не боятся влажности. Изготавливают такие полотна особым способом, располагая все слои шпона так, чтобы волокна находились в одном направлении.
В чем преимущество гибкой фанеры:
- Высокая гибкость позволяет создавать формы, где полотна без повреждений могут быть согнуты на 180 о, что позволяет создавать элементы любой формы;
- Возможность обработки любыми способами, что не требует приобретения для работы с материалом специального оборудования;
- Имеет ровную поверхность, обладающую высокими декоративными характеристиками, что позволяет использовать ее для изготовления мебели, в том числе кухонной, учитывая устойчивость к повышенной влажности;
- Невысокая плотность делает материал достаточно легкой и позволяет изготавливать подвесные конструкции, не требующие усиленного крепления;
- Отсутствие запаха и смол, выделяющих вредные для здоровья соединения, что позволяет использовать ее даже для оформления детских комнат.
В последнее время появился такой материал из березового шпона, и такая фанера предел прочности при изгибе имеет выше, чем обычная за счет специально разработанной технологии, которая почти в два раза снижает плотность материала.