Гарантией надежности конструкции является коэффициент безопасности,
найденный как отношение разрушающей нагрузки Рф, полученной в результате
испытания конструкции, к проектной несущей способности Рп [4]
Рф/Рп = К
(173)
Коэффициент безопасности представляет собой показатель, характеризующий
как уровень развития методов проектирования, так и культуру производства
и эксплуатации конструкций. Этот показатель определяет эффективность
использования ресурсов материала и, следовательно, экономичность
конструкции.
Природу и состав коэффициента безопасности конструкций изучают на
основании метода расчета строительных конструкций по предельным
состояниям. Это изучение состоит из теоретических и экспериментальных
исследований и натурных наблюдений за конструкциями.
Коэффициент безопасности находится как произведение дифференциальных
значений отдельных коэффициентов
К = К1К2К3 (174)
Коэффициент Кг характеризует длительную прочность древесины. Для несущих
конструкций среднее значение коэффициента K1 —
— 1,88 • 0,8 (здесь 0,8 — поправка к значению Ри,
найденному при кратковременном испытании).
Коэффициент К2 характеризует качество изготовления конструкций, в
зависимости от следующих основных факторов:
применения для изготовления конструкций лесоматериалов,
несоответствующих по качеству требованиям СНиП, техническим нормам и
указаниям проекта;
неудовлетворительного качества распиловки лесоматериалов, нарушения
допусков по толщине и ширине досок, несоблюдения чистоты подготовки
поверхности и т. д.;
отклонения технологических операций при изготовлении от технических
регламентов и др.
Учитывающий эти факторы коэффициент К3 находится статистическими
методами оценки изменчивости качества конструкций по данным испытаний на
заводе. По результатам исследований на современных заводах клееных
конструкций К2= 1,42.
Коэффициент К3= 1,3 и учитывает несовершенство методов расчета
конструкций — условность расчетной схемы, вероятностный характер
расчетных механических показателей материалов и внешних нагрузок,
концентрацию напряжений, дополнительные напряжения и т. д.
Факторы, определяемые коэффициентами К\ и /С3, имеют объективный
характер. Это реологические свойства древесины, проявляющиеся при
длительном действии внутренних напряжений в материале, неоднородность
структуры и анизотропия механических свойств материала, случайные
факторы эксплуатации. Поэтому бороться с этими факторами сложно и в
теории расчета по предельным состояниям они учитываются системой
коэффициентов (см. главу II): коэффициентами условий работ,
коэффициентами перегрузок и т. д., значение которых оправдано.
Однако не следует путать указанные объективные факторы с субъективными —
ошибками проектирования, которых можно избежать, соблюдая правила,
изложенные в учебной и нормативной литературе.
Рассмотрим основные неточности проектирования (те, которые могут
привести к аварийным ситуациям и, поэтому подлежат обязательной
повторной проверке):
ошибки расчета — неправильность подбора сечений, расчета связей в
составных стержнях или узловых соединений, отсутствие учета
дополнительных напряжений в элементах (например, при внецент-ренном
решении узлов) и т. д.;
ошибки конструирования — применение нерациональных схем конструкций
(например, для несущих конструкций пониженная конструктивная высота),
пренебрежение мерами борьбы с гниением, недостаточная пространственная
жесткость, различные отступления при конструировании от расчета,
отсутствие на чертеже указаний о качестве материала и т. д.
В большой мере поддается корректировке коэффициент К2. Почти все
факторы, объясняющие его появление, или в значительной мере исправимы,
или вообще устранимы. По мере улучшения производ-
ственного процесса стабильность качества
изготовления конструкций будет повышаться, что приведет к уменьшению
значения К2. Этому способствует культура производства, строгое
соблюдение технологии и тщательный пооперационный контроль качества
изготовления конструкций. Руководство [2] при проверке клеевых
соединений в зоне концентрации скалывающих напряжений учитывает
возможный не-проклей понижающим коэффициентом 0,6, на который умножается
расчетная площадь клеевого шва, что значительно увеличивает размеры
поперечного сечения элементов, тем самым существенно снижая
экономическую эффективность клееных конструкций.
Одновременно с повышением качества изготовления необходимо повысить
культуру эксплуатации деревянных конструкций, с тем чтобы, как можно
больше уменьшить коэффициент K1.
Рассмотрим подробнее вопросы производства и контроля качества деревянных
клееных конструкций.