Конструкции из дерева и пластмасс (стр. 4 )

Учитывается дополнительный момент от продольной силы при деформации – коэффициентом о.

;

NK –продольное усилие в коньковом узле.

После подбора сечения арки конструируется и рассчитывается коньковый и опорный узлы, м. б. монтажный стык.

Опред. геометрических хар-к арок.

Круговые арки. Пролет l и стрелу подъема f принимают из функционального назначения и технологическим требованиям зданий.

Геом. хар-ки: радиус кривизны арки R=(l2+4f2)/8f, угол наклона опорного радиуса к горизонту sinц0=y0/R, центральный угол дуги полуарки ц=90-ц0, длина дуги всей арки S=рRц/90. При расчете длина дуги разбивается на элементы не менее 10 с учетом получения полной картины распределения внутренних усилий по длине арки. Длина конечных эл-в назначается с учетом характерных точек (точки начала и конца снеговой нагрузки, изменения интенсивности ветровой нагрузки, приложения технологической нагрузки). Вычисляют координаты точек: х назнач-ся, а y выч-ся: y=√(R2-(1/2-x)2); их угол наклона касательной к дуге арки: α=90°-φс-nΔφ.

Стрельчатые: пролет l и стрела подъема f - аналогично круговым. Затем опр-т длину хорды полкуарки l1 = √(f+(l/2)2), стрела подъема дуги полуарки f0≥l1/15, радиус кривизны полуарки R=l12/(8-f0) + f0/2, центральн угол дуги полуарки sin(φ/2)=l1/(2-R), длина дуги полуарки S=рRц/180, угол наклона хорды полуарки к горизонту tgγ=2f/l, угол наклона опорного радиуса φ0=90-γ-φ/2, координаты центра дуги левой полуарки x0=Rcosφ0, y0=Rsinφ0, угол наклона касательной в вершине C β=90-φ-φ0. За нач координат приним левую опору т. А.

Стрельчатая форма арок дает возможность оптимизировать кривизну полуарок таким образом, чтобы положительные и отрицательные моменты в них были min. C увеличением радиуса кривизны увеличиваются положительные моменты, а с уменьшением отрицательный. При проектирование стрельчатых  арок необходимо соблюдать условие -  угол наклона касательной в коньковом узле β д. б. не менее 150.

Коньковый узел. Пролетом до 18 м решаются простым лобовым упором и перекрываются парными деревянными или стальными накладками на болтах. Толщина накладок принимается равной половине ширины сечения арок. Толщина стальных накладок назначается конструктивно 10-20 мм. Длина накладок определяется диаметром и шагом расстановки болтов и зависит от их количества. Диаметром болтов задаются и рассматравляют их по длине накладок с учетом требуемых минимальных расстояний вдоль и поперек волокон древесины.

Расчет узла ведут на действие поперечных сил от расчетн сочетания нагрузок, а полунакладки рассматриваются как условные 2-х консольные балки.

Порядок расчета: 1. Определяются усилия, действующие в условных опорах;2. Определяется минимально несущая способность 1-го болта при применении стальных накладок в узле, за расчетн несущ способность болта принимается максимальное значение несущей способности болта на изгиб; 3. Определяется требуемое количество болтов в каждом вертикальном ряду. Более нагруженными являются болты, расположенные ближе к оси симметрии арок. 4. Проверка торцов арки на смятие от действия продольной силы в коньковом узле не производится в виду запаса прочности.

При пролетах арок больше 18 м узлы решаются в виде классических шарниров: плиточных, валиковых. При этом толщину пластин стального башмака  назначают 10-20 мм. Расчет крепления стального башмака к арке заключается в проверке условия: равнодействующие усилий в наибольшем нагруженном болте от действия расчетной поперечной силы и момента не должно превышать его минимальной несущей способности.

Опорные узлы. В пролетах арок до 18 м опорные узлы выполняют простым лобовым упором с парными стальными накладками. Требуемая площадь сжатия в опорном узле определяются по продольно сжимающей силе. Поперечная сила воспринимаемая анкерными болтами, заделанная в фундамент закладной деталью фундамента. Стальные накладки башмака крепят к арке глухарями или болтами При пролетах более 18 м опорные узлы решают в виде классических шарниров. Конструкция узлов аналогична конструкции коньковых узлов. Кроме того, необходимо учитывать местные напряжения, возникающие в узлах вследствие неполного опирания арки сечением через стальные башмаки. Конструктивно эти участки арок усиливают фанерными накладками на клею, стяжными хомутами, вклеенными стальными стержнями.

5. Основные виды деревянных рам. Конструирование и основы расчета.

Рамные кон-ции отличаются от арочных своим очертанием, которое сильно влияет на распределение изгибающих моментов в пролете. При ломаном очертании рамы в жестком карнизном узле при загружении как левой, так и правой половины рамы возникают моменты одного знака. В результате при загружении рамы по всему пролету угловые моменты сильно увеличиваются, что ограничивает длину пролетов, перекрываемых рамами, до 20-30 м.

Рамы могут воспринимать горизонтальные нагрузки, обеспечивая поперечную устойчивость здания без защемления стоек и без устройства жестких поперечных стен. Рекомендуется делать рамы трехшарнирными, так как в статически определимых системах не происходит перераспределения усилий при деформировании под длительно действующей нагрузкой, что обеспечивает соответствие их расчетным усилиям.

В гнутоклееных рамах криволинейность узлов достигается выгибом досок по окружности при изготовлении рам. Радиус кривизны обычно невелик и составляет 2-4 м. Так как по условиям гнутья отношение радиуса кривизны к толщине доски R/δ не может быть меньше 125, то толщина досок для изготовления таких рам после их остружки должна составлять 16-25 мм. Следовательно, дощатоклееные гнутые рамы более трудоемки в изготовлении, чем арки и требуют большего расхода материалов. Сечение рамы делается прямоугольным, а высота сечения – переменной по длине. Постепенное плавное изменение высоты сечения предпочтительнее с архитектурной точки зрения, но технологически невыгодно.

.Дощатоклееные рамы из прямолинейных эл-тов более технологичны, чем гнутые. Менее сложно и трудоемко изготовление дощатоклееных гнутых рам с применением ступенчатого изменения высоты сечения. Для уменьшения материалоемкости криволинейный участок изготавливают отдельно из более тонких досок, а затем соединяют с прямолинейными элементами на зубчатый шип. Рама работает на сжатие с изгибом. Основная особенность напряженного состояния является криволинейная эпюра нормальных напряжений на криволинейном участке рамыНаиболее сложным у рам П-образного очертания является карнизный узел, где действует Ммах. Рамы пролетом 12 и 18 м иногда проектируют с карнизным узлом, решенным с помощью косынок из фанеры. Фанерные косынки, приклеиваемые к стойке и ригелю, перекрывают стык, воспринимая нормальные усилия и изгибающий момент. Недостатком такого решения является возможность разрушения клеевого шва при усушке и разбухании пакета досок, приклеенного к фанерной косынке больших размеров. В последнее время начали соединять стойку с ригелем зубчатым шипом. Более надежны рамы из прямолинейных эл-тов с ригелем, имеющим консоли и опирающимся шарнирно на стойки и подкосы. Элементы таких рам работают как сжато-изгибаемые стержни и должны быть рассчитаны на действующие в сечениях нормальные усилия и изгибающие моменты.

Клеефанерные рамы в поперечном сечении могут быть двутавровыми и коробчатыми. Волокна рубашек должны быть параллельны оси рамы. Гнутоклееные фанерные вставки соединяют с прямолинейными досками поясов рамы зубчатым шипом. Стыки располагают вразбежку.

Деревянные рамы применяются при строительстве общественных и производственных, складских, с агрессивной средой зданиях. Благодаря простоте изготовления распространение получили гнутоклееные рамы типа ДГР рис а. В сельскохозяйственных зданиях получили распространение рамы типа РДП рис б из прямолинейных клееных элементов с зубчатым соединением ригеля и стойки в карнизном узле на зубчатый шип. Эти рамы более технологичны и менее трудоемки в изготовлении, чем рамы типа ДГР, но они менее надежны в эксплуатации, т. к. опасные сечения в карнизном узле ослаблены зубчатым шипом.

По конструктивной схеме: 3-х шарнирная, 2-х шарнирная.

По материалу рам: клееные деревянные, клеефанерные, брусчатые, дощатые.

+3-х шарнирных рам: хорошо работают на горизонтальные нагрузки; геометрическая неизменяемость; поперечная устойчивость обеспечивается без жесткого защемления в фундаменте; проще устройство ограждающих конструкций.

- появление больших изгибающих моментов в карнизных узлах.

Основные положения по проектированию. Рекомендуются 3-х шарнирные, 2-х не получили распространение из-за сложности конструирования узлов.

Пролеты рам 12-24 до 60м. угол наклона ригеля 140-450. Шаг определяется техноко - экономическим расчетом 3;4,5;6м. Ширина сеч-я - с учетом сортамента пиломатериалов и нормируемых припусков на обработку, обычно 140-210мм. Высота рам в карнизном узле опред. расчетом, предварительно 1/12-1/30 пролета. Высота сечения ригеля в коньковом узле принимается не менее 0,3 высоты в карнизном узле, а в опорном не менее 0,4. Прямолинейные эл-ты - из слоев толщ после острожки 32мм. Толщина слоев гнутоклееных рам зависит от внутреннего радиуса кривизны (16-24мм).

Геом. хар-ки зависят от конструктивных особенностей. Расчетное сочетание нагрузок для рам – постоянная и снеговая по всему пролету, также проверяют одностороннюю снеговую нагрузку на половине пролета. Ветровая не учитывается если высота стоек рам до 4 м, угол наклона ригеля 140. Статический расчет по правилам стр. механики. Расчетное сечение – сечение в карнизном узле с max моментом. Конструктивный расчет – подбор сечения (п. 6.28-6.30).

Коньковые узлы рам Пролетом до 18 м решаются простым лобовым упором и перекрываются парными деревянными или стальными накладками на болтах. Толщина накладок принимается равной половине ширины сечения арок. Толщина стальных накладок назначается конструктивно 10-20 мм. Длина накладок определяется диаметром и шагом расстановки болтов и зависит от их количества. Диаметром болтов задаются и рассматравляют их по длине накладок с учетом требуемых минимальных расстояний вдоль и поперек волокон древесины.