Конструкции из дерева и пластмасс (стр. 3 )

Конструирование и расчет клеефанерных балок.

Высоту клеефанерных балок в середине пролета определяют из условия:

hтр = (1/8 … 1/12)*L

Для двускатных балок высота сечения на опоре определяется как для дощатоклееных балок с учетом уклона верхнего пояса, который рекомендуется в пределах от 0,1 до 0,25 (от 10%  до 25%).

Пояса клеефанерных балок изготавливают прямоугольной формы на вертикально поставленных досок толщиной не более 33 мм (после острожки). Высоту поясов принимают h > h/b, согласуя ее с сортаментом пиломатериалов. Предварительно ширину пояса можно принять равной высоте пояса, но не менее ширины, требуемой для обеспечения опирания плит покрытия, т. е. не менее 140 мм. При высоте пояса более 100 мм в наружных досках делают прорези шириной не менее 5 мм для предотвращения клеевых швов в результате различных деформаций древесины поперек волокон и фанеры при колебаниях влажности.

По длине доски поясов соединяются зубчатым шипом. В месте перелома двускатных балок в коньке верхний пояс соединяется по длине угловым зубчатым шипом. Нижние растянутые пояса балок должны изготавливаться из досок первого сорта. Верхние сжатые пояса и ребра жесткости клеефанерных балок изготавливают из досок 2-го сорта.

Специфические особенности клеефанерных балок – наличие в них тонкой фанерной стенки. Для закрепления ее от потери устойчивости требуется постановка дощатых ребер жесткости. В коробчатых и двустенчатых балках ребра располагаются в полости между двумя фанерными стенками, а в двутавровых – по обе стороны стенки. Их рекомендуется совмещать со стыками фанеры «на ус» и опорами продольных ребер плит покрытия. По длине ребра ставятся с шагом равным 1/8 … 1/10 от пролета. У опор в случае необходимости ребра устанавливаются чаще. Крайние панели балки для увеличения устойчивости стенки иногда устраивают с наклонными ребрами жесткости или усиливают двумя дополнительными листами фанеры.

Ширину опорного ребра принимают равной высоте пояса, а ширину промежуточных ребер – равной половине высоты пояса.

Расчет клеефанерных балок производят с учетом совместной работы дощатых поясов и фанерных стенок без учета податливости соединений. Расчет производят по методу приведенного сечения по указаниям СНиП II-25-80 в части особенностей расчета клееных элементов на фанеры с древесиной. При этом значения модуля упругости фанеры вдоль волокон наружных слоев по табл. 11 [1] следует повышать на 20 %.

Проверка поясов на действие нормальных напряжений.

Расчет клеефанерных балок производят с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения. Однако необходимо иметь в виду, что основная доля нормальных напряжений воспринимается поясами. Поэтому при определении напряжений надо сравнивать их с расчетным сопротивлением древесины сжатию и растяжению, а не изгибу, как это делалось в дощатоклееных балках. Проверка нормальных напряжений в поясах производят в сечениях, где они достигают максимальной величины. Т. е. в балках с параллельными поясами – в середине пролета, а в двускатных -  в сечении на расстоянии «х» от опоры.

Нижний пояс проверяется на растяжение: ,

где Rр – расчетное сопротивление растяжению древесины 1-го сорта.

Верхний пояс проверяется на сжатие с учетом его устойчивости из плоскости балки:

,

где цy – коэффициент продольного изгиба сжатого пояса, при определении которого расчетная длина принимается равной расстоянию между точками раскрепления его продольными ребрами плит покрытия;

Rc – расчетное сопротивление сжатию древесины 2-го сорта.

Проверка фанерной стенки в опасном сечении на растяжение.

,

где Кф = 1,2 – коэффициент, повышающий модуль упругости фанеры на 20%;

Mф = 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры, стыкованной «на ус», при работе ее на изгиб в плоскости листа;

Rрф – расчетное сопротивление фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев шпона.

В формулу вводится отношение модулей упругости фанеры к древесине, т. к. момент сопротивления вычислен с приведением к древесине.

Проверка фанерной стенки на действие главных растягивающих напряжений.

Такая проверка при сосредоточенных нагрузках на балку производится под ближайшей к опоре силой, а при любых других нагрузках – в зоне первого от опоры стыка фанерных стенок.

Для указанного сечения вычисляются внутренние усилия (М/ и Q/) и высота поперечного сечения (для двускатных балок), а также геометрические характеристики (момент инерции Iпр и статический момент Sпр) на уровне внутренней кромки растянутого пояса, приведенные к фанере. Проверка производится по формуле (45) [1]:

, где

- соответственно нормальные и касательные напряжения в стенках от изгиба на уровне внутренней кромки поясов

;  , где

M/ и Q/ - внутренние усилия в выбранном сечении балки;

и - приведенные геометрические характеристики для выбранного сечения балки;

hст – высота стенки в выбранном сечении балки;

Удф – суммарная толщина фанерных стенок;

Rфр – расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом «б» к волокнам наружных слоев;

б – угол, определяемый из зависимости

.

4. Проверка местной устойчивости фанерной стенки.

Проверка выполняется для сечения в середине опорной панели балки при условии hст/дф > 50. Для этого необходимо предварительно вычислить:

- длину опорной панели расстояние между ребрами жесткости в свету «а»;

- расстояние от центра расчетного сечения до оси опоры;

- высоту фанерной стенки в расчетном сечении;

- момент инерции и статический момент для расчетного сечения, приведенные к фанере;

- изгибающий момент и поперечную силу для расчетного сечения.

где - соответственно нормальные и касательные напряжения в стенках от изгиба на уровне внутренней кромки поясов в расчетном сечении (середина опорной панели балки);

Кn и Кф – коэффициенты, которые определяются по таблицам рис. 18 и рис. 19 прил. 5 [1];

д – толщина фанерной стенки;

hст. – высота стенки в расчетном сечении;

hрасч. – расчетная высота стенки, которую следует принимать равной «hст.» при расстоянии между ребрами а≥hст. и равной «а» при а<hст..

Кроме сечения в середине опорной панели указанную проверку необходимо выполнить для опасного сечения с максимальными напряжениями изгиба.

5. Проверка фанерных стенок в опорном сечении на срез в уровне нейтральной оси.

, где

Qmax – максимальное значение поперечной силы;

и - статический момент и момент инерции опорного сечения, приведенные к фанере;

Rф. ср. – расчетное сопротивление фанеры срезу перпендикулярно плоскости листа по табл. 10 [1].

6. Проверка фанерных стенок в опорном сечении на скалывание по вертикальным швам между поясами и стенкой.

где Уhш – суммарная длина вертикальных швов между поясами и стенкой;

Rф. ск. – расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа по табл. 10 [1].

7. Проверка прогиба от действия нормативной нагрузки.

Прогиб клеефанерных балок определяется как и для дощатоклееных балок с учетом коэффициента, учитывающего влияние переменности высоты сечения, и коэффициента, учитывающего влияние деформаций сдвига от поперечной силы. При это вычисляется момент инерции сечения в середине пролета, приведенный к древесине, и учитывается модуль упругости древесины.

4. Основные виды деревянных арок. Конструирование и основы расчета.

Клееные деревянные арки прим-ся для большепролетных и с химически агрессивной средой. Классификация:

По конструктивной схеме: 2-х и 3-х шарнирные.

По очертанию оси: круговые, параболические, стрельчатые, А-образная, треугольная, ломаная, с мет затяжками. С затяжками не более 24 м. Другие бывают и более 100 м. По типу поперечного сечения: сплошные (прямоугольные, двутавровые), спаренные, армированные.

По способу восприятия распора: непосредственно ж. б. фундаментами, несущими конструкциями каркаса зд., стальной затяжкой.

Арки – повышенные предел огнестойкости, длительное сопротивление загниванию и разрушению в химически агрессивных средах. КДА рекомендуют проектир. 3-х шарнирными, статически опред. пролетом 18-60м. Шаг 3-6 м. Определение геометрических хар-к зависит от очертания оси. Статический расчет ведется по общим правилам строительной механики. Расчетным сечением явл. сечение с max изгибающим моментом от наиболее невыгодного сочетания нагрузок. При этом сочетании определяют величину продолжительной силы в расчетном сеч-и и величину продольной и поперечной сил в коньковом и опорном узлах. Конструктивный расчет заключается в подборе поперечного сечения по ф-ле сжато-изгибаемого элемента в соттв-ии со СНиП. При расчете арок на прочность и устойчивость в плоскости кривизны расчетная длина: 2-х шарнирных арок 0,35S, 3-х шарнир. 0,58S, стрельчатого и треугольного 0,5S, S – длина дуги всей арки.