Основные типы сплошних конструкций из дерева и пластмасс (распорных и безраспорных). Решение узловых соединений. Конструирование и расчет.

К сплошным деревянным конструкциям относятся конст­рукции, имеющие сплошное сечение (без элементов решетки).

Деревянные конструкции этого типа могут быть двух видов:

а) конструкции, имеющие параметры: длину и высоту сечения, в пре­делах действующего сортамента пиломатериалов: балки, стойки, прогоны, стропила, настилы;

б) составные конструкции с размерами, выходящими за пределы сор­тамента лесоматериалов:

- состоящие из отдельных элементов, соединенных механическими связями: балки на пластинчатых нагелях, шпонках; дощатые балки с пере­крестной стенкой на гвоздях и др.;

- составные клееные, представляющие один монолитный блок: пане­ли и т.д..

К плоским сплошным системам деревянных конструкций относятся из числа безраспорных систем составные балки разных типов и из числа систем, создающих распор, —арочные и рамные конструкции.

В зав. от способа изготовления сплошные системы делятся на конструкции, изготовляемые на заводах, и на конструкции построечного способа изготовления, выполняемые на месте строительства.

К индустриальным конструкциям относятся все виды клееных балок, двух- и трехшарнирных арок и рамных систем сплошного сечения, а также составные балки на пластинчатых нагелях и арки, составленные из этих балок.

К конструкциям построечного способа изготовления относятся все виды составных балок из бревен и брусьев на призматических, продольных, поперечных и наклонных шпонках и колодках, гвоздевые балки с двойной перекрестной дощатой стенкой, двух- и трехшарнирные арки и рамы, а также арки кружальной системы.

НАСТИЛЫ

Расчет настилов и обрешеток, работающих, как правило, на поперечный изгиб, производится по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки:

1) нагрузка от собственного веса покрытия и снеговая на­грузка— на прочность и прогиб:    

2) нагрузка от собственного веса покрытия и сосредоточен­ная нагрузка в одном пролете, равная Р_н=1 кН
а с учетом коэффициента перегрузки 1, 2 равная Р_р=1, 2 кН— только на прочность.

Максимальный момент находится под сосредоточенным гру­зом, расположенным на расстоянии от левой опоры х=0, 432/, в равняется приближенно:

где g — собственный вес покрытия.

Клеефанерные балки

Клеефанерные балки могут быть с плоской и с волнистой фа­нерной стенкой.

Балки с плоской фанерной стенкой могут быть односкатными и двускатными, с прямолинейным, ломаным или круговым очерта­нием верхнего пояса.

Поперечное сечение таких балок принимается двутавровым или коробчатым.

Для поясов используются доски. В качестве стенки применяется клееная водостойкая фанера марки ФСФ сорта не ниже В/В и толщиной не менее 8 мм

Для обеспечения устойчивости фанерной стенки по длине балки с шагом (1/8 - 1/10)/ ставятся ребра жесткости, которые распола­гаются, как правило, в местах стыкования листов фанеры.

Балки с волнистой фанерной стенкой выполняются одностенчатыми и двухстенчатыми. Устойчивость фанерной стенки в таких балках обеспечивается путем придания фанере волнистого очертания, ребра жесткости ставятся лишь на опорах, для вос­приятия опорных реакций.

При назначении размеров балки и ее элементов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

Пояса балок выполняются из цельных и клееных брусьев, при этом размер h _п составляет примерно (1/5 - 1/6)/h, а Ь_п « (2 - 2, 85)h_п.

Расчет балок с плоской фанерной стенкой производится по приведенным геометрическим характеристикам:

При расчете клеефанерных балок с плоской фанерной стеной необходимо:

1. Проверить прочность растянутого нижнего пояса по формуле

2. Проверить устойчивость верхнего сжатого пояса по формуле

где - коэффициент продольного изгиба пояса балки из плоскос­ти, определяется по расчетной длине, равной расстоянию между точками раскрепления (связями). Опасное сечение в двухскатной балке находится на расстоянии х от опоры.

h ₀ - расстояние между осями поясов на опоре;

- угол наклона верхнего пояса балки.

3. Проверить прочность фанерной стенки на срез:

4. Проверить прочность фанеры на скалывание между шпонами:

5. Проверить прочность фанеры на действие главных растя­гивающих напряжений:

6. Проверить устойчивость фанерной стенки:

где

критические нормальные напряжения;

критические касательные напряжения

 

где прогиб f подсчитывается по формуле

 

7. Проверить прогибы:

k - коэффициент, учитывающий переменность высоты сече­ния балки [1, прил.4, табл.3];

с - коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил на величину прогиба [1, прил.4, табл.3];

f₀ - прогиб, подсчитанный как для балки постоянной высоты сечения, равной h в середине пролета, от действия только изгибающих моментов (для свободно опертой балки, нагруженной равномерно распределенной нагруз­кой,

Расчет клеефанерных балок с волнистой стенкой производится без учета работы стенки и с учетом ее податливости. Коэффициент податливости подсчитывается по формуле

Расчетные геометрические характеристики определяются по формулам

где J - момент инерции, подсчитывается как для цельного сече­ния, но без учета фанерной стенки, т.е. только для поясов

Проверка прочности нижнего и устойчивости верхнего поясов производится по формулам (66) и (67).

Фанерная стенка рассчитывается на устойчивость по формуле

где - коэффициент продольного изгиба для волнистой фа­неры,

В формуле (77) коэффициенты k ₁ и k₂ принимаются по [5], а гибкость /_в.ф подсчитывается по формуле

Проверка прогибов балки производится по формуле

 

КЛЕЕНЫЕ РАМЫ И АРКИ

Рамы и арки применяются в качестве несущего каркаса зданий различного назначения. Они относятся к распорным конструкциям. Благодаря наличию распора изгибающие моменты в них значитель­но меньше, чем в балочных конструкциях, вследствие чего арками и рамами можно перекрывать большие пролеты, чем балками.

Распор в рамах передается на фундаменты, в арках он может быть воспринят затяжкой или передан на фундамент. Рамы проектируют, как правило, 3-шарнирными. Уклон ригеля рам прини­мают равным 1: 3 или 1: 4.Поперечное сечение рам принимается прямоугольным. Высота сечения в карнизной части принимается в пределах (1/25 - 1/35)l, на опоре - (0, 4 - 0, 5)/h, а в коньке - (0, 3 - 0, 4)/h. Ширина сечения b определяется шириной досок, из которых склеивается рама. Коньковый и опорный узлы рам выполняются шарнирными.

Реакция V_A в опорном узле воспринимается торцом стойки рамы и передается через опорную плиту на фундамент. Распор Я в этом узле передается на вертикальную упорную пластинку, через нее на опорный башмак, который удерживается в фундаменте анкерными болтами. Анкерные болты работают на срез с растяжением.

В коньковом узле торцы полурам работают на смятие от действия силы N_см, а накладки и болты воспринимают поперечную силу Q. Усилия, приходящиеся на каждый ряд болтов, равны:

Поперечное сечение арок, как правило, принимают прямоугольным. Высота сечения h назначается (1/30 - 1/50) l и в дальнейшем проверяет­ся расчетом. Для склеивания используют доски толщиной 40 - 50 мм и шириной до 200 мм. Очертание арки принимают круговое. Радиус кривизны круговой арки определяют по формуле

Расчет арок и рам производится по формулам сжато-изгибаемых элементов..

За расчетную длину рам принимают:

- длину полурамы по осевой линии при расчете прочности;

- длину полурамы по осевой линии при расчете устойчивости плоской формы деформирования для рам гнуто-клееных и рам из прямолинейных элементов, если угол между осями стойки и ригеля больше 130°;

- длину ригеля или стойки для рам из прямолинейных элементов, если угол между осями стойки и ригеля меньше 130°.

При переменной высоте сечения рамы ее гибкость можно вычислять приближенно:
15. Основные типы сквозных конструкций из дерева и пластмасс. Решение узловых соединений. Конструирование и расчет. Принципы назначения оптимальной решетки.

Сквозными несущими д. к. называются такие, в которых поя­са соединены друг с другом решеткой, состоящей из отдельных стержней-раскосов и стоек. Основным видом сквозных конструкций в покрытиях яв­ляются фермы. Применение решетки уменьшает расход материалов на конструкцию, особенно при больших пролетах. В то же время в сквозных конструкциях по­являются узлы — места соединений решетки с поясами, требую­щие специальных средств соединения, так называемых узловых соединений.

Выбор типа конструкции — сплошной или сквозной —произ­водится на основе технико-экономических данных с учетом наз­начения помещения. Так, например, в помещениях с химически агрессивной средой применение сквозных конструкций нежела­тельно, так как решетка является дополнительным местом скоп­ления агрессивной пыли, которая, соединяясь с влагой воздуха, образует кислоты или щелочи, могущие привести к разрушению древесины.

Наиболее индустриальными являются сквозные конструкции, в которых применены клееные элементы большого сечения и дли­ны, что сокращает число элементев и узлов в конструкции. Круп­ные сечения элементов делают конструкции более огнестойкими.

При невозможности индустриального изготовления клееных конструкций следует использовать брусчатые сквозные конструк­ции, также имеющие сравнительно крупные сечения элементов. Дощатые сквозные конструкции наиболее пожароопасны, в нихнаиболее сильно проявляется влияние пороков древесины на прочность элементов.

Сквозные конструкции применяются, как правило, в стати­чески определимых.

Применение сквозных конструкций в статически неопределимых системах не рекомендуется, так как податливость применя­емых в деревянных конструкциях соединений, а также деформа­ции древесины от сушки и разбухания могут вызвать перерас­пределение усилий в элементах ферм, в результате чего некоторые элементы окажутся перегруженными.

Сквозные конструкции бывают: а) балочные — фермы; б) распорные —арки и рамы.

Наиболее распространенными типами сквозных конструкций являются фермы, которые подразделяются по очертанию на: а) сегментные с криволинейным верхним поясом; б) многоуголь­ные; в) трапециевидные; г) треугольные. В качестве узловых соединений могут быть применены: шайбы нагельного типа, представляющие собой металличес­кую пластинку, имеющую в центре отверстие для узлового болта, на который надеваются элементы решетки. Пластинка соединя­ется с решеткой с помощью нагелей.

Расчет клееных сегментных ферм начинают с определения усилий в элементах ферм от узловой расчетной нагрузки, напри­мер построением диаграммы Кремоны.

Криволинейный верхний пояс заменяется при этом прямолинейным: узлы верхнего пояса

соединяются прямыми линиями — хордами. Вследствие симмет­рии фермы достаточно построить одну диаграмму от единичной нагрузки, расположенной на полупролете фермы. Путем комби­нирования полученных усилий определяют максимальные рас­четные усилия. Расчетные усилия в поясах получаются при загружении снегом всего пролета, а в элементах решетки — полови­ны пролета.

Верхний пояс.Вследствие кри­волинейности верхнего пояса и расположения нагрузки между узлами верхний пояс работает как сжато-изгибаемый стержень. Принятое сечение проверяется по формуле

где /₂—длина хорды; М₀ — момент простой балки, ко­торый, например, при равномерно рас­пределенной, нагрузке равен:

1\ — проекция длины панели; N_f1 —момент обратного знака, равный нормальной силе, умноженной на стрелку выгиба панели:

R — радиус кривизны верхнего пояса.

В фермах с неразрезным верхним поясом он рассматривается как многопролетная. неразрезная балка. Расчет­ные изгибающие моменты от равномерно распределенной на­грузки q и от нормальной силы N при стреле подъема панели f определяются по выражениям:

1) в опорной панели: от нагрузки q— изгибающий момент в узле M = ql ² /10, в пролете M = ql ² /14, в опорном узле М=0; от силы N — в узле M =0,, 36 Nf, в пролете М=—0, 64 Nf;

2) в средней панели: от нагрузки q — изгибающий момент в узле М'=—ql ² /12, в пролете M = ql ² /24; от силы N — в узле M = ² l 3 Nf, в пролете М=—1/₃ Nf,.

Нижний пояс и решетка. Металлический нижний пояс проверяют на растяжение по площади нетто, т. е. с учетом ослабле­ний от отверстий для узловых болтов. Сжатые раскосы рассчитывают на продольный изгиб с расчетной длиной, равной длине раскоса между центрами узлов фермы; растянутые — на растяжение с учетом имеющихся ослаблений.

АРКИ

В элементах рам определяют следую­щие расчетные усилия: изгибающие моменты, нормальные и по­перечные силы. Сечение ригеля проверяют на сжатие с изгибом в месте максимальных моментов — обычно у узла примыкания подкоса к ригелю. Сечение в коньковом и опорном узлах назна­чают конструктивно и проверяют на смятие.

Расчетную гибкость сжато-изгибаемого переменного по вы­соте ригеля определяют приближенно по усредненному значению радиуса инерции r_ср=0, 289 /h_ср, где h_cp — средняя высота сече­ния ригеля между узлами В и С (узел примыкания стойки и коньковый узел). Гибкость подсчитывают по длине ригеля меж­ду теми же узлами. Сечение проверяют у узла В, а также между узлами В и С по формуле

где-

Fнт—расчетная площадь сечения в месте проверки напряжения; W_нт—момент сопротивления ригеля в том же месте.

Проверку скалывания при изгибе производят обычным обра­зом с учетом возможной непроклейки

В тех местах ригеля, где имеется растягивающая нормальная сила, сечение проверяют по формуле растянуто-изгибаемого стержня. Стойку рассчитывают на сжатие с изгибом, а подкос— па центральное сжатие с учетом продольного изгиба. В узле примыкания подкоса к ригелю, которое осуществляется лобовым упором, проверяют ригель на смятие с учетом угла примыкания подкоса.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: