Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет

Эта интерактивная публикация создана при помощи FlippingBook, сервиса для удобного представления PDF онлайн. Больше никаких загрузок и ожидания — просто откройте и читайте!

И. М. Гринь К. Е. Джан -Темиров В.И. Гринь

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ • ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

З-е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования УССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство»

КИЕВ «ВЫЩА ШКОЛА» 1990

ББК 38.5я73 Г 85 УДК 624.01 (07)

Изложены основные положения по проектированию н расчету эле ­ ментов и соединений из дерева и синтетических материалов, ограждаю ­ щих и несущих конструкций заводского изготовления. Третье издание (2-е изд. — 1979 г.) дополнено пр^йерами расчета и проектирования плит, балок, рам, арок, ферм и пространственных конструкций на основе новых строительных норм и правил. Разрабо ­ таны и приведены программы для микроЭВМ, их тексты и порядок ввода исходных данных. Приведен справочный материал, расчеты' элементов рассматриваются с применением ЭВМ. Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промыш ­ ленное и гражданское строительство». Рецензент: канд. техн, наук, доц. Л. И. Кормаков (Киевский инженерно-строительный институт) Редакционная группа литературы по строительству и архитектуре Редактор Л. М. Оришич

© Издательское объединение «Вища школа», 1975 ■§) И. М. Гринь, К. Е. Джан-Темиров, В. И. Гринь, 1990, с. изменениями

^3305000000 — 084 М211 (04) — 90 ISBN 5-11-001 9Q0-6,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Успешное решение задач капитального строительства, преду ­ смотренных Основными направлениями экономического и социаль ­ ного развития СССР на 1986 — 1990 годы и на период до 2000 года, во многом определяется применением прогрессивных строительных конструкций из дерева и синтетических материалов. Такие конст ­ рукции легкие, стойкие к агрессивным химическим воздействиям, обладают диэлектрическими свойствами, на их изготовление расхо ­ дуется небольшое количество металла. Ими можно перекрывать даже большие пролеты зданий. В нашей стране для изготовления индустриальных деревянных конструкций построено более 20 заводов с годовой производитель ­ ностью свыше 200 тыс. м 3 . Все шире используются в строительстве фанера, древесные плиты и синтетические материалы. За послед ­ нее время научно-исследовательские и учебные институты создали новые и улучшили существующие виды конструкций, разработа ­ ли рекомендации и руководства по их проектированию, изготов ­ лению и эксплуатации. В Харьковском инженерно-строительном институте разработаны новые виды строительных диэлектрических конструкций с применением клееной древесины и пластмасс. В учебном процессе при подготовке инженеров-строителей все шире внедряются новые методы проектирования и расчета с приме ­ нением ЭВМ. Это позволяет более полно выполнять вариантное проектирование, а в отдельных случаях получать экономию в рас ­ ходе древесины при снижении трудоемкости расчета. В учебном пособии приведены программы для расчета на ЭВМ отдельных примеров, после рассмотрения которых читатель сам сможет составлять отдельные программы. В книге рассмотрены материалы, наиболее широко применяе ­ мые в современных конструкциях и изделиях, и перспективные конструкции, а также методы их расчета и проектирования. Для некоторых конструкций приведены числовые примеры с использо ­ ванием программируемых микрокалькуляторов или микроЭВМ. В отдельных случаях при использовании нескольких программ можно применять две или три микроЭВМ, работающие в одной схе ­ ме, с передачей информации от одной машины к другой. Учебное пособие написано в соответствии с программой курса «Конструкции из дерева и пластмасс» с учетом дальнейшей пере ­ 3

стройки учебного процесса в инженерно-строительных инсти ­ тутах. В третьем издании пособия учтены все новые нормативные до ­ кументы по расчету и проектированию, современные решения кон ­ струкций из дерева и синтетических материалов, применяемых в массовом и экспериментальном строительстве, а также государст ­ венные стандарты на материалы и изделия. И. М. Гринем написаны: предисловие, глава I, параграфы 2.1 — 2.4 главы II, главы III, V, VI, IX, XII и приложения 13 и 14; К.Е. Джан-Темировым — параграф 2.5 главы II, примеры 2, 3, 4 и 6; В. И. Гринем — главы IV, VII, VIII, X, XI, примеры 1, 2, 5, 7, приложения 1 — 12.

Глава I ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Деревянные ограждающие и несущие конструкции рекоменду ­ ется применять при возведении зданий и сооружений различного назначения в районах, лесной фонд которых по своему народнохо ­ зяйственному и природному значению отнесен к III или II группе, а также в районах,имеющих производственную базу по изготовле ­ нию деревянных конструкций [24]. Конструкции из синтетических материалов чаще применяют в отдаленных и сейсмических районах, в условиях вечной мерзлоты, на подрабатываемых территориях, где необходимо уменьшить мас ­ су конструкций, сократить транспортные и монтажные расходы и т. п. Для производственных и складских зданий с внутренней агрес ­ сивной средой для стали и железобетона при необходимости созда ­ ния диэлектричности или «радиопрозрачности» зданий и сооруже ­ ний, а также для мобильных сборно-разборных зданий заводского изготовления допускается применять конструкции из дерева и син ­ тетических материалов в любых районах страны. При проектировании конструкций учитывают условия эксплу ­ атации, изготовления, транспортирования и монтажа, предусмат ­ ривают меры по обеспечению их капитальности и долговечности (за ­ щита от биологического разрушения, возгорания, действия хими ­ чески агрессивной среды и т. п.) [24]. Конструкции из дерева и синтетических материалов рекомен ­ дуется применять преимущественно сборными, заводского изготов ­ ления, состоящими из небольшого количества типоразмеров монтаж ­ ных элементов, удобных для перевозки и монтажа.Эти конструкции должны обладать технологичностью и небольшой трудоемкостью изготовления. В построечных условиях рекомендуется изготов ­ лять преимущественно деревянные брусчатые и бревенчатые кон ­ струкции. При проектировании ограждающих конструкций должны при ­ меняться изделия из отходов древесины: древесно-волокнистые, древесно-стружечные и цементно-стружечные плиты, фибролит, арболит, а также листовые материалы — фанера, стеклопластики, асбесто-цемент, алюминиевые сплавы и т.п. В качестве утеплителя рекомендуются легкие теплоизоляционные материалы — минерало ­ ватные изделия и пенопласты. 5

Для деревянных конструкций в основном используют древесину хвойных пород. Допускается применять также лесоматериалы мягколиственных пород и березы [24]. Конструкции из дерева и синтетических материалов рассчиты ­ вают по предельным состояниям. При этом виды и значения нагру ­ зок и воздействий, разделение их по времени действия и сочетанию принимают в соответствии со СНиП 2.01.07-85. Конструкции из синтетических материалов при действии только кратковременных нагрузок и воздействий рассчитывают по кратковременным значе ­ ниям расчетных и физических величин CR K, Е к , G K ) [1]. При расчете пневматических конструкций к постоянным нагрузкам относят внут ­ реннее давление воздуха в оболочках, а к временным длительным — воздействие ветра и снега [3; 23]. Несущие деревянные конструкции покрытий и перекрытий, как правило, проектируют однопролетными разрезными. Для конструкций из пластмасс вследствие их большой удель ­ ной деформативности (отношение R/E) [7] рекомендуется исполь ­ зовать такие статические схемы, в которых внешние воздействия вызывали бы минимальные деформации (неразрезные балки, арки, своды, купола, оболочки). Кроме того, сечения элементов ввиду их малых толщин выбирают такой формы и размеров, чтобы отно ­ шение момента инерции к площади поперечного сечения (7/F) было максимальным (коробчатые, лотковые и т.п.). Усилия в элементах и соединениях, деформации конструкции в целом или отдельных ее элементов определяют по общим правилам строительной механики в предположении упругой работы матери ­ алов и, при необходимости, с учетом податливости соединений. Иногда целесообразно выполнять статический расчет с применени ­ ем ЭВМ по стандартным программам типа «Лира», РСС, «КАРРА-5», Марс 103, «Экспресс», «Мираж» и др. Одна из них предназначена для расчета плоских и пространственных стержневых систем с ис ­ пользованием ЕС ЭВМ, разработана в Харьковском инженерно ­ строительном институте и применена при выполнении ряда приме ­ ров расчета конструкций настоящего пособия. Деформации от податливости соединений принимают равными: примыкание поперек волокон в элементах из цельной древесины — 3 мм, клееной — 2; на нагелях (кроме вклеенных) — 2; на лобовых врубках и упорах торец в торец — 1,5; на металлических плас ­ тинах всех видов — 1; на вклеенных стержнях, работающих на выдергивание, поперек волокон древесины — 0,5, вдоль воло ­ кон — 0,25 мм. В клеевых жестких соединениях деформации не учитывают. Указанные величины принимают при полном ис ­ пользовании несущей способности соединения, а при непол ­ ном — соответственно уменьшают пропорционально действующему усилию. При статическом расчете постоянные нагрузки определяют по плотности материалов конструктивных элементов, временные — по [20]. Усилия находят для наиболее неблагоприятного располо ­ жения и сочетания нагрузок. Нагрузку от несущей конструкции 6

в предварительных подсчетах вычисляют по принятым сечениям или по формуле „Н + п в ^.в=~Г5оо -------- =W + P")> 0) w _1 где g 11 и р н — соответственно нормативные постоянная и временная нагрузки; k c . B — коэффициент для нагрузки от несущей конструкции; I — пролет конструкции, м; k? — грузовой коэффициент (рис. 1). Размерность этой нагрузки получают в тех же величинах, что

и действующей на конструк ­ цию нагрузки. После окон ­ чания проектирования кон ­ струкции и определения дей ­ ствительной нагрузки от соб ­ ственного веса сравнивают ее с предварительно полученной по формуле (1). При значи ­ тельном расхождении значе ­ ний величин в расчет вносят поправки. При проектировании кон ­ струкций учитывают степень ответственности зданий и со ­ оружений, характеризуемую классами I, II, III [20]. Сте ­ пень ответственности учиты ­ вают коэффициентом надеж- ности у п , на который умножают нагрузки.

действующие на конструкцию

Конструкции рассчитывают на воздействие не только эксплуата ­ ционных нагрузок, но и монтажных усилий, возникающих при кантовке, подъеме и установке на опоры. Расчетные схемы и на ­ грузки принимают в зависимости от способов закрепления мон ­ тажных приспособлений. При конструктивном расчете размеры поперечных сечений де ­ ревянных элементов можно назначать по рекомендациям, приве ­ денным в главах IV, V, VI, VII, IX. Ширину поперечных сечений элементов конструкций, исходя из условий монтажной жесткости, принимают не менее: в балках, арках, фермах с неразрезным верх ­ ним поясом и гнутоклееных рамах при пролете до 18 м — 11 — 12 см, 21— 24 м — 13,5, 27 — 30 м — 17, 33 — 36 м — 21 см; в фермах с разрезным верхним поясом и в рамах с биссектрисным соединением в карнизном узле при пролете до 15 м — 12 см, 18 — 21 м — 14, 24 м — 17, 27 — 30 м — 21 см. Размеры сечений назна ­ чают с учетом сортамента материалов, а для клееной древесины — по размерам досок после их острожки. По принятым размерам проверяют напряжения в сечениях эле ­ ментов, деформации конструкций и рассчитывают узловые соедине ­ 7

ния. В отдельных случаях деревянные конструкции рассчитывают с учетом обеспечения требуемой огнестойкости. На рабочих чертежах указывают: сорт, породу и допустимую влажность древесины; марки металлов, пластмасс и других матери ­ алов, их сорт и номера нормативных документов, из которых они взяты; виды обработки, а также мероприятия по защите от биоло ­ гического разрушения, возгорания, коррозии, старения и воздей ­ ствия химически агрессивной среды. При выполнении курсовых и дипломных проектов для обосно ­ вания выбора варианта конструкции сравнивают рассматрива ­ емые варианты по массе, стоимости конструкций, трудоемкости из ­ готовления, монтажа и доставки к месту строительства. Сравнение по массе конструкций производят после их расчета и составления спецификации материалов. Стоимость конструкции определяют по действующим нормативным документам, в которых приведены данные по сметным ценам. Показатели трудоемкости изготовления и монтажа определяют по Единым районным единич ­ ным расценкам. Стоимостные показатели берут в едином уровне цен для одного и того же района строительства. Для оценки показателей вариантов конструкций рекомендуется использовать методику, приведенную в [7; 13], а также СНиП ІѴ-4-84 и СНиП ІѴ-5-84. В несущих и ограждающих конструкциях применяют древесину, древесные пластики и плиты, стеклопластики, термопласты, теп ­ ло- и звукоизоляционные материалы и изделия, синтетические ткани, металлы, асбестоцемент и клеи, а также материалы для за ­ щиты древесины от влаги, биологического и химически агрессивного воздействия, огня. Древесина. Деревянные конструкции изготовляют преимуще ­ ственно из хвойных круглых и пиленых лесоматериалов, а ответст ­ венные детали (подушки, нагели, вкладыши) — из твердых пород древесины. В отдельных случаях [12, 21] допускается использовать лесоматериалы мягких (осина, тополь, ольха и др.) и малоценных твердых (береза, бук) лиственных пород. В клееных конструкциях применение мягколиственных пород не ограничено. Не допуска ­ ется использовать древесину лиственницы и твердых пород в несу ­ щих гвоздевых конструкциях. Сортамент древесины для несущих элементов конструкций дол ­ жен удовлетворять требованиям ГОСТ 8486 — 86 Е, ГОСТ 24454 — 80 * Е, ГОСТ 9463 — 88 — для хвойных и ГОСТ 2695 — 8*3 , ГОСТ 9462 — 88 для лиственных пород, а также дополнительным требованиям, указанным в [12; 21]. * Здесь и далее звездочка обозначает, что в данный стандарт внесены изменения. 8 1.2. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В КОНСТРУКЦИЯХ, И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА

Геометрические характеристики круглого и пиленного лесо ­ материала по сокращенному сортаменту приведены в прил. 1. Влажность древесины и древесных плит в зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации приведена в прил. 2. Расчетные сопротивления древесины сосны и ели приведены в табл. 1. Для конструкций из древесины других пород, проверяе ­ мых на воздействие кратковременных нагрузок, гнутых и клееных элементов расчетные сопротивления (табл. 1) умножают на коэф ­ фициенты, приведенные в табл. 2 — 6, а в зависимости от условий эк ­ сплуатации — на коэффициенты, приведенные в прил. 2. Для ус ­ ловий эксплуатации при установившейся температуре 50 °C к дан ­ ным табл. 1 вводят коэффициент /п т = 0,8, а при температуре 35... ...50°С его определяют по интерполяции между m T = I и т т = 0,8. Таблица 1. Расчетные сопротивления древесины сосны и ели, эксплуатируемых при t < 35 °C, МПа I п/и 1 Напряженное состояние и характеристика элементов Обозна- чеяие Сорт 1 2 3 1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон: «и

14

15

10

2 а) элементы прямоугольного сечения шириной 11 — 13 см и высотой 11 — 50 см б) то же, шириной более 13 см и высотой 13 — 50 см в) то же, высотой до 50 см, за исключением указанных в пн. а, б г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении Растяжение вдоль волокон: а) неклееные элементы заводского изготовления б) то же, построечного изготовления в) клееные элементы Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон То же, местное: а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов б) под шайбами при углах смятия от 90 до 60° Скалывание вдоль волокон: а) при изгибе неклееных элементов б) то же, клееных элементов в) в лобовых врубках для максимального на ­ пряжения г) местное в клеевых соединениях для макси ­ мального напряжения Скалывание поперек волокон: а) в соединениях неклееных элементов б) то же, клееных элементов 7 Растяжение поперек волокон в клееных эле ­ ментах 3 4 5 6

^с.м

16 14

15 13 16

11

8,5

10

10 7 12

7 5 9

1,8

1,8

1,8

^сЭО

^смЭО

3 4

3

3

4 1,6 1,5 2,1 2,1

4 1,6 1,5 2,1 2,1

^си

1,8 1,6 2,4 2,1

ЯскЭО

0,8 0,7 0,3

1 0,7

0,6 0,6 0,25

0,35

Яр90

9

Таблица 2, Коэффициенты т п для разных пород древесины Для расчетных сопротивлений Порода л с9О й см90 Порода «р, «и- «С-

Для расчетных сопротивлений

#с90> ^см90 ^СК £>

^см

Хвойные Лиственница евро ­ пейская и японская Лиственница (кро ­ ме европейской и японской) Кедр сибирский (кроме растущего в Красноярском крае) Кедр Краснояр ­ ского края, сосна веймутовая Пихта

Твердые листвен ­ ные Дуб Ясень, клен, граб Акация Береза, бук Вяз, ильм Мягкие листвен ­ ные Ольха, липа, оси ­ на, тополь

1 1,2

1 1,2

1 1

2 2

1,3 1,3 1,5 1,1 1

1,3 1,6 1,8 1,3 1

2,2 1,6 1,6

0,9

0,9

0,9

0,65

0,65

0,65

1

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

Таблица 3. Коэффициенты zn H для деревянных конструкций при воздействии кратковременных нагрузок

1 № п/п 1

Для всех видов сопро ­ тивлений (кроме смятия

Для СМЯТИЯ поперек волокон

Нагрузка

поперек волокон)

1 Ветровая, монтажная (кроме указанной в п. 3) 2 Сейсмическая Для опор воздушных линий электропередачи 3 Гололедная, монтажная, ветровая при гололеде, от тяжения проводов при температуре ниже сред ­ негодовой 4 При обрыве проводов и тросов

1,2 1,4

1,4 1,6

1,45

1,6

2,2

1,9

Таблица 4. Коэффициенты т ГН для гнутых элементов

т гн прн г к /а

Напряженное состояние

150

200

> 500

250

Сжатие и изгиб Растяжение

0,8 0,6

1 1

1

0,9 0,7

0,8

Примечание. г к я» радиус кривизны доскн; а — толщина доски в плоскости изгиба.

10

Таблица 5. Коэффициент m CJI для элементов, склеенных из досок разной толщины

12

Толщина доскн, мм

> 19

16

33

26

42

1,2

1,15

1,05

1

0,95

1,1

т сл

Таблица 6. Коэффициенты т б для клееных сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементов

70

80

60

< 50

>120

100

Высота сечения, см

0,96

0,93

0,9

0,85

1

0,8

т б

Для элементов конструкций, в которых напряжения от постоян ­ ных и временных длительных нагрузок больше 80 % суммарного напряжения от всех нагрузок, к расчетным сопротивлениям вводят т д =0,8. Для растянутых элементов и изгибаемых из круглых лесо ­ материалов с ослаблением в расчетном сечении к расчетным сопро ­ тивлениям вводят т 0 = 0,8. Для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами, т а = 0,9. Расчетные сопротивления древесины смятию (скалыванию) под углом а к направлению волокон определяют по формуле (2) или по графикам (рис. 2), а местному смятию поперек волокон на части длины по формуле (3) за исключением случаев, оговоренных в п. 4

ны (длина незагруженных участков должна быть не менее / см и не менее толщины элемента). Расчетные физические характеристики древесины по предель ­ ным состояниям второй группы принимают по табл. 7. Таблица 7. Расчетные физические характеристики древесины

Обозна ­ чение

Показатель

Значение

Модуль упругости вдоль волокон, МПа То же, поперек волокон, МПа Модуль сдвига относительно осей, направленных вдоль

Е

10000

400 500

Д>о

G 0, 90

и поперек волокон, МПа Коэффициент Пуассона:

поперек волокон при напряжениях, направленных вдоль волокон; вдоль волокон при напряжениях, направленных по ­ перек волокон

0,5

V 90, 0

0,02

V 0, 90

Древесные пластики и плиты. При изготовлении клееных кон ­ струкций применяют фанеру марок ФСФ и ФК, фанерные трубы и профили. Для ответственных, а также не защищенных от атмо ­ сферных воздействий элементов используют бакелизированную фане ­ ру марки ФБС (ГОСТ 11539 — 83). Древесно-слоистый пластик марок ДСП-Б и ДСП-В (ГОСТ 13913 — 78*) применяют для ответственных элементов строительных конструкций и для всех элементов диэлект ­ рических конструкций. Древесно-волокнистые плиты марок Тс-400 и Тс-450 (ТУ 13-444-83), древесно-стружечные плиты марок ДСПк, ДСПф марок П-1 иП-2,МДП(ТУ 13-519-79) и цементно-стружечные плиты маркиЦСП-1,2 (ГОСТ26816 — 86) используют в ограждающих и малоответственных строительных конструкциях (панели стен, перегородки, полы и т. п.) для условий эксплуатации Al, А2 и Б1 с соответствующей защитой от увлажнения и гниения. Сортамент древесных пластиков и плит, их плотность приведены в прил. 3, а расчетные сопротивления и физические характеристи ­ ки — в табл. 8. Расчетные сопротивления некоторых материалов под углом а к направлению волокон наружных шпонов определяют по графикам (рис. 3 и 4). К расчетным сопротивлениям фанеры и фанерных изделий вводят коэффициенты т в , т Т , т д , т а и т а , а для модулей уп ­ ругости сдвига т в , т Т и т д , используемые для древесины. Для древесно-слоистого пластика коэффициенты т Т приведены в табл. 4 прил. 6, а для растянутых элементов с ослаблением в расчет ­ ном сечении т„ = 0,9. Для других пластмасс можно принимать т 0 — 0,8, так как окончательных данных еще нет. Для древесных плит коэффициент т в приведен в прил. 2. При расчете конструкций на устойчивость и по деформирован ­ ной схеме модули упругости принимают: для древисины Е' = — 300 А? с , для фанеры — Дф = 250Дф. с ; модуль сдвига относительно осей, направленных вдоль и поперек волокон, для древесины — 12

Таблица 8. Расчетные сопротивления и физические характеристики фанерных изделий н древесных плит

Коэффи ­ циент Пуассона

Модули упру ­ гости и сдвига, МПа

Расчетные сопротивления, МПа

Внд и марка материала

а

V

Е

Rc

R qk (ср)

Яр

Фанера березовая марки ФСФ, мм:

14

0,085 0,065 0,085 0,065 0,07

0,8 (6) 0,8 (6) 0,8 (5) 0,8 (6) 0,6 (5) 0,5 (5)

12

16

9000 6000 9000 6000 7000 5500

750 750 750 750 800 800

семислойная 6 > 8

9

6,5

8,5

пятислойная 6 = 6...7

14

13

18

6 9

7

3

Семислойная фанера из лиственницы марки ФСФ, мм, б > 8 Фанерные трубы, мм: марки Ф-1 £> = 50...150

17 13

18 11

0,06

7,5

— — -- : _ . —

_

_

_

_

25 25 20 15 28 23

20 15 15 10 33 25 14

£> = 200...300 марки Ф-2 £> = 50... 150 £> = 200... 300

_

_ _

_ _ — —

— 32 24

Фанера бакелизирован- ная марки ФБС, мм, б > 7 локнистые марок Тс-400, Тс-450 Плиты древесно- стружечные марок: ДСПк и ДСПф Плиты древесно-во ­

0,085 0,065

1000 1000

12000 8500

1,8(11) 1,8(12) 0,34 (6,32)

0,24

2085

6,15

711

7

0,23

0,66 (2,25) 0,99 (2,05)

3

5,76

5,26

1238

478

0,21

МДП

1254

615

2,76 4,26

1,5

0,21

Плиты цементио-стру- жечные марки ДСП- 1,2

1914

1104

6,17

0,87

1,35

4,23

(2)

Примечания: I. Расчетные сопротивления смятию н сжатию перпендикулярно к плоскости листа березовой фанеры марки ФСФ с> 90 = /?ф е см> 99 = 4 МПа и бакели- зированиой марки ФБС — 8 МПа. 2. Для фанеры данные приведены: в числителе при действии сил вдоль волокон руба ­ шек, в знаменателе — поперек волокон. 3. Расчетные сопротивления для скалывания даны без скобок, для среза — в скобках. 4. Для гнутоклееных фанерных профилей характеристики принимают те же, что и для строительной фанеры. 5. Для древесно-стружечных, древесно-волокнистых и цементно-стружечных плит приведены значения модулей упругости прн изгибе. При сжатии и растяжении значения можно принимать по [12].

80 <*°

О

О

20

60

40

40

80 <£,'

20

60

5

а Рис. 3. Расчетные сопротивления фанеры под углом а к волокнам рубашек; а — строительной; б — бакелизированной; / — рас ­ тяжению семислойной фанеры; 2 — то же, пяти- елейной; 3 — сжатию семислойной фанеры; 4 — то же, пятислойной; 5 — растяжению бакелизиро ­ ванной фанеры; б — то же, сжатию

Рис. 4. Расчетные сопротивления сжатию (смятию в гнездах болтов) под углом а к волокнам рубашек древесно-слоистого пла ­ стика: 1~ ДСП-В: 2 — ДСП-Б

(ГОСТ 12652 — 74*Е); прессовочный материал в виде стеклоленты марок АГ-4С и АГ-4НС (ГОСТ 20437 — 75*Е) для последующего изготовления ответственных и крепежных элементов (профили, болты, стержни и т. п.). Термопласты. Светотехническое (ГОСТ 9784 — 75* Е) и техни ­ ческое (ГОСТ 17622 — 72* Е) органические стекла используют в све ­ топроницаемых конструкциях, а непрозрачный марки ВН и про ­ зрачный марки ВП винипласт (ГОСТ 9639 — 71*) применяют для ограждающих конструкций и отдельных изделий в химически агрес- 14

сивных средах. Сортамент стеклопластиков и термопластов приве ­ ден в прил. 4. Теплоизоляционные материалы применяют в ограждающих конструкциях зданий. Сортамент их приведен в прил. 5. Синтетические ткани и пленки, шифр которых приведен в табл. 3 прил. 6, используют для изготовления пневматических конструкций. Расчетные и физические характеристики синтетиче ­ ских материалов приведены в прил. 6. Металлы. В конструкциях для отдельных элементов и крепеж ­ ных деталей используют: малоуглеродистую сталь (ГОСТ 380 — 88) соответствующей группы, которая . зависит от степени ответст ­ венности и условий эксплуатации конструкции; круглую сталь периодического профиля классов А-ІІ и А-Ш (ГОСТ 5781 — 82*), алюминиевые сплавы Д16-Т (ГОСТ 21488 — 76*Е). Расчетные и фи ­ зические характеристики приведены в СНиП 11-23-81* и СНиП 2.03.06-85. Асбестоцемент в виде плоских (ГОСТ 18124 — 75*) и волнистых ' листов (ГОСТ 378 — 76; ГОСТ 8324 — 82; ГОСТ 16233 — 77*) исполь ­ зуют в ограждающих конструкциях. Сортамент приведен в прил. 8. Синтетические клеи используют для склеивания древесины, фа ­ неры, древесных плит и синтетических материалов. Клеи делятся на группы, учитывающие их назначение и свойства. Рекомендуемые марки клеев и области их применения приведены в прил. 7. Элементы из дерева и пластмасс рассчитывают по двум предель ­ ным состояниям. Расчетные и физические характеристики элемен ­ тов из древесины и фанеры приняты по СНиПІІ-25-80, а для пласт ­ масс — по.данным, взятым из научно-технической литературы. Формулы для расчета деревянных и фанерных конструкций можно также использовать для расчета элементов из конструкционных пластмасс. 2.1. ЦЕНТРАЛЬНО- И ВНЕЦЕНТРЕННО РАСТЯНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Центрально-растянутые элементы рассчитывают по формуле о == N/F m < R p m 0 , (4) внецентренно растянутые (растянуто-изгибаемые) — по формуле о = А/Л т 4-.Шр/(Г рас Х)

четный момент сопротивления сечения, определяемый для цельных элементов по площади нетто. Для деревянных элементов и слоистых древесных пластиков все ослабления, расположенные на участке длиной не более 20 см, считаются совмещенными в одном сечении. Для деревянных элемен ­ тов стержневых конструкций площадь рабочего поперечного сече ­ ния нетто принимают по следующим условиям: при симметричном ослаблении 50 см 2 < F BT > 0,5F§ p , при несимметричном 50 см 2 < < F HT > 0,67 F& p . 2.2. ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Элементы постоянной ширины рассчитывают по формулам: на прочность о = N/F m < Д с ; (6) на устойчивость О =s N/(F ра сч Ср^жЛ?) Дс, (7) где F расч — расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной F P a C4 = Fgp при отсутствии ослаблений и при ослаблениях, в опасном сечении не выходящих на кромки (рис. 5), если Госл < 0,25 F 6 p, Fpacq = 4/3 F HT , если F 0M > 0,25F 6p , F paQ4 = F m при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рис. 5); для элементов переменной по длине высоты поперечного сече ­ ния F P ac4 = F 6p ; для элементов из круглых лесоматериалов Г ра сч = =Fc P (сечение в середине расчетной длины элемента); k >K N — коэф ­ фициент, учитывающий переменность высоты поперечного сечения по длине элемента (табл. 9); <р — коэффициент продольного изги ­ ба, определяемый по табл. 10 или по графикам (рис. 6) в за ­ висимости от гибкости элемента. Гибкость элемента X = 1 0 /г, где 10 — расчетная длина элемента, определяемая в зависимости от способа закрепления его концов

Рис. 5. Схемы сжатых элементов и закрепление их концов: а — с ослаблением без выхода на кромки; б — то дсе, с.-вм-холом иа кромки; в, г — пе ­ ременного по длине сечения; д — расчетные длины при различном закреплении концов 16

Таблица 9. Значение коэффициента & жЛ/

17

Таблица 10. Коэффициенты продольного изгиба (р

Для элементов, работающих

Материал

Ann

в упругой стадии

за пределами пропорциональности

1 — 0,8 (іоо)

зооом 3

Древесина

70

(А? \100/

2500/А, 2

Фанера марки ФСФ и бакелизированная марки ФБС

70

1

’ -Цоб)

2390/Х 2

Фанерные трубы

69

1 — 1,12 ( Too)

Фанерные угловые профили Древесно-слоистые пластики: ДСП-Б при 6= 15...60 мм ДСП-В при 6= 15...60 мм ДСП-В при 6 = 3... 12 мм Стеклопластики:

2150/А, 2

60

— — — — — —

1380/?ѵ 2 ШОА 2 870/Х 2 1230/?ѵ 3 3120 Д 2 1180 А 2 550/Х 2 790А 2

45 40 35 40 62 45 43 38

АГ-4С КАСТ

Полиэфирный Термопласты:

органическое стекло

винипласт

и приложения усилий (рис. 5); г — радиус инерции поперечного сечения элемента: Г = /7бр/Кб р ; (8) где / бр и Fcp — соответственно момент инерции и площадь сече ­ ния брутто. Радиус инерции принимают: для элементов постоянного пря ­ моугольного сечения по длине с размерами b х h — г х ~ 0,289 h и г у = 0,289 Ь; для круглого с диаметром d — г = 0,25 d; для труб ­ чатого с внутренним диаметром D и наружным диаметром — - Г = (/ор7о 2 )/4; для элементов с переменной по длине вы ­ сотой сечения h — г = 0,289/i max . При расчете элементов трубчатого сечения кроме общей ус ­ тойчивости проверяют устойчивость стенки трубы по условию N < N kp = 2л£'6 2 /(1 — ѵ 2 ), где N Kp — критическое усилие; Е — модуль упругости материала; 6 — толщина стенки трубы; ѵ — коэффициент Пуассона. Коэффициент продольного изгиба элементов, работающих до условного предела пропорциональности (при к > ^іп) и за пре ­ делом, вычисляют по. табл. 10. Коэффициенты продольного изгиба для пластмасс за пределами пропорциональности с достаточной точностью еще не установлены. Однако, ввиду высокой удельной деформативности пластмасс, в практических расчетах гибкость 18

Рис. 6. Коэффициенты продольного изгиба ф: 1 — для стеклопластика KACT-B [1]; 2 — для древесины [21]; 3 — фанеры [21]; 4 — для фанерных труб [1J; 5 — фанерных угловых профилей [1]; б — ДСІІ-Б [1]; Z — то же, АГ-4С [1]

элементов, как правило, выше Х Ш | П , приведенной в табл. 10. Пре ­ дельные гибкости элементов приведены в табл. 11. В составных деревянных элементах на податливых связях гиб ­ кость относительно оси х, перпендикулярной к швам сплачива ­ ния (рис. 7), определяют как для цельного элемента. Приведенную гибкость Х пр относительно оси у, параллельной швам, определяют с учетом податливости соединений по формуле Хпр = И(|хЛ) 2 +^ < 9 ) где Цу — коэффициент приведения гибкости; Ху — гибкость всего элемента относительно оси у без учета податливости соединений при расчетной длине / 0 ; Х х — гибкость отдельной ветви относительно оси 1 — 1, вычисленная по расчетной длине / х , равной расстоянию между связями (рис. 7); ^7а Х х = 0. 19

Таблица 11. Предельные гибкости элементов Х пр

Элементы конструкций

Элементы конструкций

''■пр

^Пр

При эксплуатации Сжатые и сжатоизгнбаемые (по ­ яса, опорные раскосы н стойки ферм, колонны, аркн, рамы) Прочие сжатые элементы сквоз ­ ных конструкций Сжатые элементы связей Растянутые (пояса ферм в вер ­ тикальной плоскости) Прочие растянутые элементы сквозных конструкций

При монтаже Деревянные пояса балок, ферм и арок из рабочей плоскости при подъеме и установке конст ­ рукций на опоры: без стыков в поясах со стыками При закреплении конструкций временными оттяжками:

120

150

400 350

200 150 200

без стыков в поясах со стыками

350 300

Примечаии я: 1. Для сжатых элементов переменного сечения предельные гиб ­ кости умножают на У Л ’ ж д'. 2. Расчетные длины пересекающихся элементов, соединенных в месте пересечения, находят по СНиП П-25-80.

Таблица 12. Коэффициент податливости соединений k c (при размерах а и d, см)

При сжатии

Вид связи

центральном

внецентрениом

Стальные цилиндрические нагели: при d < а/7 при d > а/7 Дубовые цилиндрические нагели Гвозди стальные Дубовые пластинчатые нагели

l/5d 2 1,5/ad 1/d 2

1 /2,5d 2 3/ad 1,5/d 2 l/5d 2 м/ч л

1/1 Od 2

■ —

Коэффициент приведения гибкости определяют по формуле = 1/~ 1 + ^с 5^ , ( 10 ) г 0 п с где k c — коэффициент податливости соединений, определяемый по табл. 12; b и h — соответственно ширина и высота поперечного сечения элемента, см; п ш — расчетное число швов в элементе, по ко ­ торому суммируется взаимный сдвиг элементов; 1 0 — расчетная длина элемента, м; п с — расчетное число срезов связей в одном шве на 1 м элемента. Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (9), принимают не более суммарной гибкости отдельных ветвей, опре ­ деляемой по формуле , _ ----- 1 « _ в- ’

20

Рис. 7. Составные элементы на податливых связях: а — нз плоских досок с опиранием всем сечением; б — с короткими прокладками; в — из пакета досок с частично опертыми ветвями где 2/ бр — сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно осей 1 — 1 (рис. 7); 7 ’ бр — площадь поперечного сечения брутто элемента. 2.3. ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Элементы рассчитывают на прочность по нормальным напряже ­ ниям: при простом изгибе а = ЛШрасч < ЯиІ (П) при косом изгибе О = М х № храсч “ Ь (//1^1/расч 7?и> (12) по касательным напряжениям т = < F ck ( cp ) , (13) 1 бр°расч где М х и Му — составляющие расчетного изгибающего момента М соответственно для осей х и у, W храсч , W naC4 — составляю ­ щие расчетного момента сопротивления сечения ІІ7р асч относитель ­ 21

но осей х и у, принимаемого 1^ расЧ — 1^ нт при проверке ослаблен ­ ного сечения элемента, или 1^ расч = W'gp при проверке на действие максимального изгибающего момента в неослабленном сечении (здесь ІѴ'нт — момент сопротивления ослабленного поперечного сечения, который вычисляется с учетом ослаблений, расположенных на участке длиной до 20 см и совмещенных в одном сечении); Q — рас ­ четная поперечная сила; 5 бр — статический момент брутто сдвига ­ емой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения; Ь расч — расчетная ширина сечения элемента; /? и , /?ск(ср> — расчетные сопротивления изгибу и скалыванию (срезу) материала (табл. 1 — 8 и прил. 6).

Примечание, р — отношение площади поясов к площади стенки двутавровой бад« ки, высоту котооойЛіринамают между центрами тяжести поясове 22

При косом изгибе, который чаще всего встречается в прогонах, расположенных на наклонном скате' крыши, сечение прямоуголь ­ ных элементов рекомендуется принимать таким, чтобы h/b — ctga при расчете по прочности или h/b — V ctga — по предельному прогибу. Во всех случаях следует принимать конструктивные меры по уменьшению скатной составляющей изгибающего момента М у , используя настилы, стропила и другие элементы крыши. Изгибаемые элементы проверяют на жесткость по формуле / = ^[1 + с(М) 2 ]^/пр, , (14) где f 0 — прогиб элемента постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига, определяемый по правилам строительной ме ­ ханики; k — коэффициент, учитывающий переменность высоты се ­ чения элемента; с — коэффициент, учитывающий влияние дефор ­ маций сдвига на прогиб элемента (для элементов постоянного се ­ чения по длине k = 1, а для элементов переменного сечения k и с принимают по табл. 13); / пр — предельные прогибы, определяемые по табл. 14. Таблица 14. Предельные прогибы элементов /

Элементы конструкций

/пр^

1/250 1/200 1/150 1/250 1/200 1/300 (1/200) 1/150 1/250 1/400

Балки междуэтажных перекрытий Балки чердачных перекрытий Обрешетки, настилы Плиты покрытий Прогоны, стропильные ноги Клееные балки покрытий (кроме консольных), фермы

Консольные балки покрытий Панели и элементы фахверка Несущие элементы ендов

Примечания: 1. При наличии штукатурки прогиб элементов пере ­ крытий только от длительной временной нагрузки не должен превышать 1/350 пролета. 2. Величина в скобках относится к балкам, изготовленным со строитель ­ ным подъемом. Для элементов из пластмасс коэффициент с вычисляют по фор ­ муле с == EAIG, где А = 0,96 — для балки на двух опорах с равно ­ мерно распределенной нагрузкой; А = 1,2 — с сосредоточенным грузом в середине пролета. При косом изгибе прогиб проверяют по формуле l=VP, + P„

Таблица 15. Значения коэффициентов и к мЛІ

24

I

<33.

+

+ CM

о

o/v

О

S' V/ + 8 co, V ^7

-eV + 8 CM V ^CM CO 1

^-"й 8 %? 4— ' f о V I -L cm co r 1

~й. g |°V/

I

CO

+ о CM 2«! ' — cm 8 fo-V 1 + 7 CO 1 I

8° 8 V, o “ 8 1 V ю — • 2- 1

8 ° o' 8 1 v

— a (1,4 +

1,27a) < a < 0

’ ’ t to CM

co ‘ т"у

V — .

W^o

IHX>

25

Изгибаемые деревянные элементы прямоугольного поперечного сечения проверяют на устойчивость плоской формы деформирования по формуле о = М/(ф м ^бр) < Яи, (16) где М — максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке длиной / 0 ; lFg p — максимальный момент сопротивления брутто на том же участке (для элементов из круглых лесоматериалов принимают в сечении, расположенном в середине расчетной длины элемента) . Коэффициент <р м определяют по формуле *2 Фм = 140 i ohm5 йфйжм, (17) где 1 0 — расстояние между опорами элемента или между закреп ­ ленными точками по сжатой кромке, препятствующее смещению элемента из плоскости изгиба; /?ф — коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l 0 ; k xM — коэффи ­ циент, учитывающий переменность высоты сечения по длине эле ­ мента, не имеющего закреплений из плоскости по растянутой от мо­ мента М кромке или при числе подкрепленных точек растянутой кромки менее четырех (если т > 4, то /? жЛ! — 1). Коэффициенты /?ф и Іг ж м приведены в табл. 15. Если на участке 1 0 элемента растянутая кромка закреплена из плоскости изгиба, значения коэффициента ф м , определенные по формуле (17), умножают на коэффициент k nM , равный /г пЛ( = 1 + (о,142 А + 1,76 А + 1,4а р -1)-Х^, (18) где оср — центральный угол в радианах, определяющий участок элемента кругового очертания, например арки (для прямолинейных элементов ос р = 0); при числе закрепленных точек растянутой кром ­ ки на участке 1 0 т > 4 величина m 2 /(m 2 + 1) — 1. Изгибаемые элементы постоянного по длине двутаврового или коробчатого, а из древесно-слоистого пластика и стеклопластика прямоугольного поперечного сечения рассчитывают на устойчи ­ вость плоской формы деформирования при 1 0 > 7Ь П по формуле о = М/(Ф^ бр ) R o, (19) где ф у — коэффициент продольного изгиба в плоскости, перпенди ­ кулярной к плоскости изгиба сжатого пояса элемента, определяе ­ мый по формулам табл. 10 (здесь X = 1 0 1г у , 1 0 — расстояние между закрепленными точками верхнего пояса; Ь п — ширина сжатого пояса сечения элемента). Составные элементы, работающие на изгиб, рассчитывают по формулам (И), (12), (13) и (14), в которых геометрические характе ­ ристики принимают равными: IF pac4 — k w W и / рас ч = а коэф ­ фициенты k w и /? ж принимают по табл. 16. 26

Таблица 16. Значение коэффициентов k w и k x

Длина пролета, м

Число слоев в элементе

Коэффициент

более

4

2

0,9 0,9

0,9 0,85 0,8 0,75 0,6 0,3

0,7 0,6 0,4

0,85 0,8 0,7 0,65 0,5 0,2

2 3

k w

0,85

10

0,8 0,7 0,4

0,45 0,25 0,07

2 3

10

Примечание. Для промежуточных значений коэффициенты определяются по ин ­ терполяции. При равномерной расстановке условных «срезов» связей п с в каждом шве по длине элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил определяют их количество по формуле 1,5 (М в — М А ) S 6p «с = ---------------------------- ~ П бр (20) где Мв и Мд — изгибающие моменты в начальном и конечном се ­ чениях рассматриваемого участка; Т — расчетная несущая способ ­ ность связи в рассматриваемом шве (см. формулы (29) — (36) в табл. 18). § 2.4. ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫЕ И СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Эти элементы в плоскости изгиба рассчитывают по формуле о = N/F paC4 Л1 д 7? с Д расч ) < Rc, (21) где — изгибающий момент от действия поперечных и продоль ­ ных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме М Д =Л1/(^ Н ); М — изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополни ­ тельного момента от продольной силы; k H = 1 — для шарнирно опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих момен­ тов: синусоидального, параболического, полигонального и близких к ним очертаний, а также для консольных элементов; k„= а н ф- + £ (1 — сс„) — для шарнирно опертых элементов с эпюрами изги ­ бающих моментов треугольного и прямоугольного очертания; <р — принимают по табл. 10; а н = 1,22 при треугольной эпюре и а н = = 0,81 при прямоугольной эпюре изгибающих моментов; F 6p — площадь поперечного сечения элемента, принимаемая по наиболь ­ шему значению высоты сечения h. 27 (22) (23)

При несимметричном загружении шарнирно опертых элементов М д = М с /& + М к /^ к> где Me, и М<, | к — изгибающие моменты в расчетном сечении элемента и коэффициенты, определяемые по величинам гибкостей соответствующих симметричной и кососимметричной форм про ­ дольного изгиба. При ТИ/ІѴбрС O,1N/F6p расчет в плоскости изгиба производят по формуле (7) без учета изгибающего момента. Проверяют прочность элементов по касательным напряжениям по формуле X s= п S / ft ■ г '-ск ) = х бр расч (24) а прогиб по формуле /вн — /7S /пр> (25) где f определяют по формуле (14), a g — по формуле (23). Для других статических схем элементов и видов эпюр изгиба ­ ющих моментов расчет производят по методике, изложенной в [12]. Сжато-изгибаемые элементы прямоугольного поперечного се ­ чения рассчитывают на устойчивость плоской формы деформиро ­ вания по формуле N / М д \п ФдЛГбр / < 1- (26) где ср^ — коэффициент продольного изгиба для гибкости участка элемента расчетной длиной 1 0 в плоскости, перпендикулярной к плоскости деформирования, определяют по табл. 10 и умножают на коэффициент Іг ж м, который находят по табл. 15; ф.м определяют по формуле (17); Fe p и № бр , — соответственно максимальное значе ­ ние площади и момента сопротивления поперечного сечения на рас ­ сматриваемом участке длины 1 0 элемента; п = 2 — для элементов без закрепления растянутой кромки из плоскости деформирования и п = 1 — для элементов с закрепленной растянутой кромкой. Если на участке 1 0 элемента растянутая кромка закреплена из плоскости деформирования, значение коэффициента ф Л1 , определя ­ емого по формуле (17), умножают на коэффициент k nM (формула (18)), а коэффициент ф^ — на коэффициент k„N, равный k nN = 1 + [0,75 + 0,06 (/ О /Л) а + О,6«р7 о /Л - 1] . (27) Если в формуле (20) ф > 1 и фд[> 1 — проверку устойчивости плоской формы деформирования не производят; если же один из коэффициентов больше единицы, то проверка необходима. Условия применения формул (26) и (27) для элементов перемен ­ ного поперечного сечения те же, что и формул (16), (17) и (18). Составные элементы, работающие на сжатие с изгибом и на вне- центренное сжатие в плоскости изгиба, рассчитывают по формулам 28

(21) — (25), в которых принимают № раС ч= а при вычислении коэффициента £ гибкость принимают по формуле (10). Количество связей определяют по формуле (20) с введением в ее знаменатель коэффициента %. Устойчивость элементов в плоскости, перпендикулярной к пло ­ скости изгиба, проверяют по формуле (7). Проверяют также устой ­ чивость наиболее напряженной ветви (при І г > 7 а) по формуле о — N/F^p ~Г М л / ІКбр Фі7?с> (28) где (pi — коэффициент продольного изгиба рассматриваемой ветви, вычисленный по ее расчетной длине І г . 2.5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ Автоматизация проектирования (АП) — основной способ повы ­ шения производительности труда инженерно-технических работ ­ ников, занятых проектированием. Задачи АП реализуются при создании систем автоматизированного проектирования (САПР) — организационно-технической системы, состоящей из комплекса средств автоматизации проектирования, который взаимодействует с подразделениями проектной организации, и выполняющей АП (ГОСТ 23501.101 — 87*). В настоящем учебном пособии даны общие понятия об АП и САПР и некоторые прикладные программы геометрического, статического и конструктивного расчетов деревянных конструк ­ ций. Более подробно указанные вопросы отражены в учебных посо ­ биях по САПР. АП возникла на базе достижений конкретных технических дис ­ циплин, вычислительной математики и техники. В них зародились и получили развитие принципы построения технических объектов, приемы и типовые последовательности выполнения проектных за ­ дач, система основных понятий, терминов, классификаций, оценок проектируемых объектов. Многие положения, принципы и приемы традиционного инженерного проектирования совместимы с требо ­ ваниями автоматизации и определенно повлияли на методологию современного АП. Однако при неавтоматизированном проектировании использу ­ ются преимущественно экспериментальные методы исследования и оценки качества проектных решений, получаемых на основе инже ­ нерного опыта и интуиции без привлечения формальных методов. Сроки и стоимость такого проектирования чрезмерно большие. По ­ этому необходимо переходить от физического экспериментирования к математическому моделированию, заменять приближенные при ­ емы оценок, определения параметров и оформления документации алгоритмическими процедурами. Вычислительная математика позволила алгоритмизировать и автоматизировать ряд проектных процедур. Однако математиче ­ ская постановка для большинства проектных процедур не очевид ­ 29

на, а их последующая алгоритмическая реализация существующи ­ ми математическими методами часто неудовлетворительна. Поэтому формализация задач, выбор и разработка математических моделей, методов и алгоритмов выполнения проектных задач в значительной мере определяют содержание теоретической направленности АП. Для реализации алгоритмизированных процедур необходимо наличие соответствующих средств вычислительной техники. Осо ­ бенностью АП являются осуществление возможности решения, ко ­ торые без принятия упрощающих предположений находятся за пределами возможностей вычислительной техники как уже создан ­ ной, так и ожидаемой в ближайшем будущем. Поэтому в крупных САПР применяют высокопроизводительные ЭВМ. Задачи приспо ­ сабливают к возможностям вычислительной техники, во-первых, на основе специальных приемов разделения процессов проектиро ­ вания на ряд уровней и аспектов, во-вторых, благодаря сохране ­ нию за человеком в САПР тех функций, которые не могут быть вы ­ полнены формальными методами с приемлемыми затратами времени и средств. Таким образом, процесс АП сводится к необходимости решения конечной последовательности задач приемлемой сложно ­ сти в режиме взаимодействия человека и ЭВМ. При взаимодействии человека и ЭВМ и в зависимости от спе ­ цифики проектных задач возникают дополнительные задачи и тре ­ бования к техническим средствам. Кроме устройств программной разработки данных необходимы специальные устройства оператив ­ ного обмена информацией, документирования и архива проектных решений, хранения информации в виде базы данных, отражающей накопленный опыт проектирования. Средства взаимодействия человека и ЭВМ должны быть многократно продублированы и при ­ ближены к рабочим местам пользователей. Вопросы организации и совместного функционирования разнообразных технических средств относятся не только к аппаратным средствам, но и к средствам программного обеспечения САПР. Средства АП можно сгруппировать по видам обеспечения авто ­ матизированного проектирования. Техническое обеспечение САПР — совокупность взаимосвязан ­ ных и взаимодействующих технических средств, предназначенных для выполнения АП. Техническое обеспечение делится на средства: программной обработки данных, их подготовки и ввода, отображе ­ ния и документирования, архива проектных решений, передачи данных. Средства программной обработки данных представлены процес ­ сорами и запоминающими устройствами, т. е. устройствами ЭВМ, в которых реализуются преобразования данных и программное уп ­ равление вычислениями. Средства подготовки и ввода, отображе ­ ния и документирования данных служат для общения человека с ЭВМ. К средствам архива проектных решений принадлежат внешние запоминающие устройства. Средства передачи данных используются для организации связей между территориально раз ­ несенными ЭВМ и терминами (оконечными пунктами). 30

Made with FlippingBook - Online catalogs