КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Сплошные дощато-клееные балки. Конструирование и расчётШироко распространены составные балки, изготовл-е из мелких эл-тов из древесины более низких сортов и менее ценных пород, фанеры, синтетич. и др. м-лов, повышающих их нес. способ-ть. Клееные балки из досок и фанеры, склеенные синтетич. клеем, явл-ся осн. видом составных балок заводского изготовл-я. Размеры и форма сеч-й клееных балок м.б. практически любыми независимо от сортамента. Древесина клееных балок после искусств. сушки и фанера дольше сопротивл-ся загниванию, чем древесина др. к-ций. Клеевые сое-я, жесткие и стойкие против увлаж-я, обеспеч. монолитность. Балки крупных сеч-й имеют достаточный предел огнестойкости.
При проекти-и клееных балок необх. вып-ть условия: вст≥вn/2; h/в≤6; hст/вст≤6; h/вn≤6; hср/в≤8,5(для двускатных балок). Доски располаг. по сортам, в крайних зонах 1 и 2, кол-во не менее 2. Толщина досок не должна превышать 3,5см (до острожки), 2,0 см - для криволин-х балок. При изготовл-и балок из разных пород древесины рекоменд.: а) поперечное – прямоуг.; б) в нижнюю растянутую зону высотой не менее 0,15h укладывают доски из пород древесины, обладающей прямолинейной структурой волокон и высокой прочностью на растяж. (сосна, береза, лиственница); в) в верхн. сж. зону выс. 0,15-0,4h укладывают древесину хвойн. и листв. пород с выс. прочн. на сж. (сосна, береза); г) средн. зона - из древесины с невысокой прочн. (тополь, ольха, осина, пихта). Доски стыкуются зубчатым шипом. Схема расчета балок: 1.По принятой схеме определяется высота балки в середине пролета. Для двускатных балок: 1. Наим. ширина балки прямоуг. попереч. сеч. или толщина стенки балки двутаврового сеч.: или .и округляется до ближайшей ширины досок по сортаменту (с учетом острожки). 3. Проверяется прочность принятого сеч. по норм. напряж.: при расстоянии между закрепл-ми точками связей ℓо≤70в2/hпр: а при ℓ0>70 в2/hпр с учетом устойчивости плоской формы изгиба: Для балок переменного по длине сечения hпр- высота принятого поперечного сечения , кж- коэф., зависящий от формы и загружения балки, φМ- коэф. в области упругой устойчивости. 4. В гнутоклееных балках постоянного сечения проверяются радиальные растягив-е напряж-я в криволинейном участке балки по клеевому шву: где R0- радиус кривизны гнутой части; Rр90- расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон; 5. Прогиб балки: где
4. Клеефанерные балки. Конструирование и расчёт. Балки с плоской фанерной стенкойпо форме сеч.: коробчатые и двутавровые. Коробчатые балки отличаются от двутавровых повышенной жесткостью из плоскости изгиба и гладкими боковыми поверхностями. Двутавровые балки имеют обычно одинарные фанерные стенки и не обладают преимуществами коробчатых, но требуют вдвое меньшего расхода фанеры. По длине клеефанерные балки могут иметь постоянное и переменное сечение. Основным типом таких балок являются трапециевидные двускатные. Их высоту в середине пролета определяют расчетом на изгиб(1/10— 1/12 пролета). Высоту сечения на опорах определяют расчетом стенок на срез и устойчивость, и она должна быть не меньше 0,4 пролета. Стенки клеефанерных ребристых балок изготовляют из водостойкой фанеры толщиной 10—12 мм. Направление наружных волокон фанеры следует принимать параллельным волокнам поясов и продольным осям балки. При этом стенки работают на изгиб в направлении наибольшей прочности и жесткости их сечений и имеется возможность их предварительно соединять по Длине усовым соединением.. Пояса коробчатых балок - одиночные клееные брусья, располож-е между двумя фанерными стенками. Пояса двутавровых балок состоят из двух клееных брусьев, располож-х по обе стороны стенки. Доски поясов могут располагаться как горизонтально, так и вертикально. По длине доски поясов соединяются зубчатым стыком. В месте перелома двускатных балок в коньке верхний пояс соединяется по длине угловым зубчатым соединением. Клеефан. ребристая балка:1- дощатые пояса; 2 —фанерн. стенки; 3 — стык пояса; 4 — ребра; 5 —коробчатая балка; 6 — двутавровая балка; 7 —стык стенки Для уменьшения расчетных размеров листа фанерной стенки в опорных панелях устанавливают поперечные ребра. Волокна рубашек фанеры располагают в прод. направлении, стыкуя листы фанеры на ус. При значительных поперечных нагрузках волокна рубашек направляют перпендикулярно поясам. При этом стыки фанерных листов выполняют впритык с накладками.. Балки, составленные из 2 м-лов, рассчитывают по геом. хар-кам, приведенным м-лу. При приведении к древесине: Fпр=F+FфЕф/Е, Iпр=I+IфЕф/Е, Sпр=S+SфЕф/Е, к фанере: Fпр.ф=Fф+FЕ/Еф, Iпр.ф=Iф+IЕ/Еф, Sпр.ф=Sф+SЕ/Еф, F, I, Fф,Iф, Sф— площадь, мом. инерции, статич. мом. соотв. древесины и фанеры; Е, Еф — модули упругости соотв. древесины и фанеры.При проектировании балок с продольным расположением волокон рубашек фанеры, выбирают форму и высоту поясов. Ширину последних либо задают, либо определяют. В этом случае Еф вдоль волокон наружных слоев следует повышать на 20 %. Находят требуемый момент сопротивления в расчетном сечении Wтр = М/Rр, где Rр — расчетное сопротивление древесины нижнего пояса растяжению; М = Ммакс — в балках с паралл. поясами; М = Мх — в двускатных балках.Ординату х находят из выражения , γ=h1оп/(ltgα); h1оп — высота балки на опоре в осях; α — угол наклона верхнего пояса. Определяют , h-высота балки в расчетном сечении, Ixп, Ix.фст- моменты инерции. , δф — суммарная толщина стенки.Учитывая и пренебрегая собственным моментом инерции пояса I0, определяют по которой подбирают размеры досок. Затем окончательно компонуют балки и определяют их действительные приведенные геометрические характеристики.Проводят проверку: 1)нижнего пояса σр=M/Wпр<=Rр, 2) верхнего пояса σ=M/(Wпрφy)<=Rс, 3) фанерной стенки σр.ф=M/Wпр(Еф/Е)<=Rр.φmф., φy — коэффициент продольного изгиба пояса относительно оси y, 10 — расстояние между закрепленными точками из плоскости балки; rу — радиус инерции пояса; mф = 0,8 — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в стыке. Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений в зоне первого от опоры стыка фанеры либо под первой от опоры сосредоточенной нагрузкой: , σcт и τст – соответственно нормальные и касательные напряжения сечения на стыке стенки и поясов Проверяют местную устойчивость стенки в середине первой от опоры панели при hст/δф>50: , фанерную стенку на срез: ,прочность клеевого шва , hрасч— меньший размер панели стенки; — общая длина клеевого шва. Проверяют устойчивость плоской формы деформирования: σ=M/(Wобφy)<=Rс а жесткость по σ=M/(Wбрφм)<=Rи, куда подставляют значение приведенного к древесине момента инерции. В балках с плоской фанерной стенкой и волокнами рубашек, расположенными перпендикулярно нижнему поясу, расчет ведут оп приведенным выше формулам, но без учета работы фанеры на действие нормальных напряжений. Проверяют устойчивость фанерных стенок при hcт/δф>80 по формуле определения устойчивости стенки в середине первой от опоры панели на действие только касательных напряжений. Клеефанерные балки с волнистой стенкойотносятся к классу малогабаритных балок. Они имеют двутавровое сечение, постоянное по длине. Пояса их состоят из одиночных досок II категории качества. Они располагаются горизонтально плашмя, и в их пластях образуются волнистые по длине пазы клиновидного сечения. Фанерная стенка имеет волнистую по длине форму, которая придается ей в процессе изготовления, Волокна наружных слоев фанеры располагаются вдоль стенки. Стенка вклеивается краями в пазы поясов. Благодаря волнистой форме стенка лучше сопротивляется потере устойчивости, чем плоская, и не нуждается в укреплении ее ребрами жесткости. Стенка толщиной не менее 10 мм, волокна рубашек которой располагают параллельно поясам и стыкуют листы фанеры на ус. В местах опирания балок устанавливают опорные ребра шириной не менее высоты поясов. .Расчет балок с волнистой стенкой производят с учетом того, что стенка практически не работает на нормальные напряжения при изгибе, и эти напряжения воспринимаются только поясами. Клеевые соединения стенки с поясами рассчитываются на скалывание между шпонами фанеры с учетом ширины швов, равной двойной глубине пазов. Балка с волнистой фанерной стенкой: 1— верхний пояс; 2 — волнистая стенка; 3 — опорное ребро; 4 — опорный уголок; 5 — опорная подушка; 6 — анкерный болт; 7 — стяжные болты. Изготавливают двутаврового сечения длиной до 12 м тремя способами: 1. В цельных брусчатых или клеедощатых поясах выбирают пазы, в кот. вставляют фанерные изогнутые листы на клею; 2. В прямолин. пазы заводят изогнутый лист и паз заливают эпоксидной смолой; 3. В прямолинейные пазы заводят прямой лист фанеры и затем деревянными клиньями листу придают нужную искривленную форму, а паз заливают смолой. Такие балки устойчивы, нет необходимости в установке ребер жесткости ксм=2,5-3. Особенность расчета таких балок заключается в определении Wрасч и Iрасч. в расчетном сечении. Податливость стенки учит. Коэф.: мом. инерции сече. без учета податливости стенки. По прочности и жесткости балки проверяют по формулам: На срез по нейтральной оси стенки проверяется по формулам: Прочность клеевого шва стенки с поясом проверяют на скалывание: 37.Деревянные арки. Конструирование и расчёт. Арки отн-ся к плоским распорным нес. к-циям. Распор восприним-ся затяжкой фундаментами или контрфорсами. Арки перекрывают пролеты до 100м. По геом. форме - круглового, стрельчатого и треуг. очертания. По статической схеме - двухшарнирные и трехшарнирные. Если распор не воспринимается фундаментом, то в арках делают затяжки из круглой или профильной стали. ℓ- пролет; f- стрела подъема; f0- стрела подъема полуарки; S- длина дуги арки; S0- длина хорды полуарки. По констр. решению - сплошные из прямолинейных блоков и решетчатые, составленные из двух ферм- сегментных или с параллельными поясами. Для решетчатых рекомендуется применять фермы с жестким нижним поясом. Сплошные арки по поперечному сечению могут быть прямоугольные и двутавровые, по способу изготовления брусчатые, дощатоклееные и клеефанерные. Для обеспечения устойчивости из плоскости удобнее всего выполнять клеефанерные арки с поперечным сечением, состоящим из полок и двух стенок. Устойчивость обеспечивают установкой поперечных скатных связей, кот. м.б. выполнены как из деревянных брусьев, так и из металла в виде профильных или круглых тяжей. Усилия в арках, для расчета принимаются следующие сочетания нагрузок. 1. Пост. и снег. нагр. расположены на всем пролете + временная нагрузка от подвесного оборудования. 2. Постоянная нагрузка по всему пролету, снеговая на половине + врем. Нагр. от подвесного оборуд-я. 3. Ветровая, постоянная и снеговая нагрузка на ℓ/2 + нагрузка от подвесного оборудования. При одновременном учете двух или более временных нагрузок их величины умножают на коэф. к=0,9. Усилия в арке определяются по методам строительной механики в определенных сечениях:
Расчетная длина ℓ0 для 2-х шарнирных арок с несимметричной нагрузкой в плоскости действия момента ℓ0=0,6S. Для 3-х шарнирных арок с несимметрич. Нагр. ℓ0=0,7S. Для всех остальных случаев ℓ0=0,5S. Расч. длина из плоскости = расстоянию между узлами крепления связей, прогонов и других элементов покрытия. Клееные арки - наиболее эфф., т.к. возм. рационально использовать древесину по качественному составу (3 сорта). Криволинейные арки по статической работе выгоднее, чем арки из линейных элементов. Внешняя нагрузка q+p вызывает в арке момент М: , Чтобы уменьш. Мх (Мб), продольную силу прикладывают в узлах внецентренно. Опирание арки выполняют неполным сечением с высотой hоп опирания не менее 0,4hсеч. Арки криволинейные по статической работе выгоднее, чем треугольные, однако изготовление их более трудоемкое. По попереч. сеч. экономичнее клеефанерные арки с тавровым или коробчатым сечением. При вып-и эл-тов арок из разных пород древесины, хвойные располагают по краям, а лиственные - посередине. При проектир-и клееного попереч. сеч. необх., чтобы толщина досок не более 3,3см. Склеивание отдельных досок по длине выполняется зубчатым соединением. Разбежка соединений -не менее чем на 1500мм. Схема констр. расчета сплошных арок: Определяют геом. размеры.Собирают нагрузки (пост. и врем.).Определяют усилия: М, Q, N.Принимают размеры поперечного сечения. для треугольных арок, для круговых и стрельчатых. Ширина в=h/5, с учетом сортамента пиломатериалов. Определяют площадь: 1. Определяют напряжения. Если элементы покрытия или связи дают расстояние по длине арки между точками крепления ℓ0>70в2/h, в этом случае проверяют устойчивость поперечного сечения.
Нижнюю полку рассчитывают на растяжение, а верхнюю - на сжатие: Из плоскости проверяют все поперечное сечение на действие: где Проверяют прочность клеевого шва: В клеефанерных арках производят проверку прочности фанеры: , 2. Устойчивость фанерной стенки проверяют аналогично как и устойчивость стальной стенки. Рассчитывают стальную затяжку: Выполняют расчет опорного и конькового узлов арки Производят проверку устойчивости арки в монтажных условиях на собственную массу арки: Трехшарнирнаые арки из балок на пластинчатых нагелях имеют треугольное очертание. Длина пролетов 8-12 м, отношение f/ℓ=1/2÷1/6. арки делают с затяжкой или опертыми непосредственно на фундаменты. Каждая полуарка работает на изгиб только от нагрузки, расположенной на ней; загружение другой полуарки лишь увеличивает нормальное усилие в первой, поэтому расчетным будет загружение по всей арке. Расчет производится по формуле для сжато-изгибаемого стержня: где Мрасч.=Мδ-Neср; Мδ- максимальный изгибающий момент от поперечной нагрузки; kW- коэффициент, учитывающий податливость связей; еср- средний эксцентриситет, равный полусумме эксцентриситетов в опорной и коньковом узлах; Число пластинчатых нагелей на половине полуарки: к=0,4 при опирании одного бруса, к=0,2 при опирании двух брусьев, к=0 при опирании всех брусьев. Кружальные арки. Арки бывают двух- и трехшарнирными. Состоят из двух или более рядов косяков, соединенных между собой нагелями. Основным элементом арки является косяк, выпиливаемый из досок. Каждый косяк в арке работает на поперечный изгиб как балка на двух опорах, загруженная сосредоточенной нагрузкой в середине пролета. Болты, соединяющие ряды косяков, работают на передачу изгибающего момента от одного ряда косяков другому. где Тс- несущая способность болта; а- расстояние между центрами групп болтов.
6. Деревянные рамы. Конструирование и расчёт. Дощатоклееные рамы в завис. от технологии изготовления: а) гнутоклееные- тип ДГР; б) из прямолинейных элементов, соединенных в карнизном узле на зубчатый стык- тип РДП; в) из прямолинейных элементов ригеля и стоек, соединенных с помощью гнутоклееной вставки- тип ДГРП; г) из прямолинейных элементов ригеля и стоек с соединением в карнизном узле с помощью нагелей- тип РДПН; д) из ригелей, стоек и упирающихся в фундамент подкосов, с помощью которых образуется рамный карнизный узел- рамно-подкосная система. Статический расчет трехшарнирных рам по нес. способ-ти производят при след. схемах загружения: 1- расчетная постоянная и снеговая нагрузки на всем пролете; 2- расчетная постоянная на всем пролете, а снеговая на половине пролета (слева, справа); 3- по схемам «1», «2» в сочетании с ветровой нагрузкой слева (справа). Рамы рассчитывают как сжато-изгибаемые элементы, при этом учитывают с помощью коэффициента ξ увеличение изгибающего момента вследствие геом. нелинейности их работы: ющих схемах загружения:й механики. _______________________________________________для схем 1-3 из условия транспортировки, чтобы высота стоек не превышала 4м. части сечения или с помощью стального ш Гибкость в пл-ти деформирования λ=ℓ0/0,289hпр, где ℓ0=0,5S- расчетная длина оси рамы, = длине оси полурамы, hпр- приведенная высота сечения рамы. hпр=hпр.стSст+hкрSкр+hпр.рSр/ℓ0, где hпр.ст, hпр.р- приведенные высоты сечений стойки и ригеля, определяемые умножением max высоты на участке на коэф/ hкр- высота сечения криволинейной части; Sст, Sкр, Sр- длины стойки, криволинейного участка и ригеля по оси рамы.
|