1 8. Армированные клееные балки.
Д
ля
уменьшения отрицательного влияния
природных и технологических недостатков
древесины (обезопашивает балку от
влияния дефектов, выходящих на верхнюю
и нижнюю кромку), уменьшения строительной
высоты (или увеличения несущей способности
при той же высоте), понижения материалоемкости
клееной балки – производят армирование
металлом, стеклопластиком и др, т.е.
вклеивают
эти материалы в наиболее напряженные
зоны конструкции.
Эффективны при больших пролетах и
значит. нагрузках. Арматура в деревянных
балках может быть продольной и поперечной.
В качестве продольной арматуры
используется стальная арматура
периодического профиля, в качестве
поперечной – деревянные цилиндры из
более твердых пород.
Клееные балки, как правило, армируются в растянутых и сжатых зонах (двойное симметричное армирование). Одиночное армирование – распределение арматуры только в растянутой зоне, дает незначительный эффект, поэтому нецелесообразно. Процент армирования колеблется от 1% до 3%. Арматуру укладывают в профрезерованные пазы прямоугольной или полукруглой формы на 5 мм шире диаметра арматуры. Пазы выбиваются во вторых от кромок досках (доски, выходящие на кромку, защищают арматуру от коррозии). Ширина древесины между пазами берется не менее 2.4 ширины паза, а расстояние от грани балки до крайних пазов – 1.2 ширины паза, но не менее 20 мм. В пазы заливают клей, а затем укладывают арматуру и производят запрессовку. Для вклеивания арматуры обычно используют эпоксидно-цементный безусадочный клей или эпоксидный компаунд (в эпоксидную смолу добавляют песок). Эпоксидный клей обладает хорошей адгезией, как к древесине, так и к стали; обеспечивает надежную совместную работу арматуры и дерева, при полимеризации не требует повышенных давлений, объем его почти не уменьшается.
Расчет армированных балок ведется по схеме расчета изгибаемых элементов. Поперечное сечение армированной деревянной конструкции рассматривают как цельное, а учет совместной работы клееной древесины и арматуры выполняется с помощью использования приведенных геометрических характеристик, при этом материал арматуры приводиться к древесине. Геометрические характеристики приведенного сечения: основное сечение - древесина, а основные геометрические характеристики арматуры умножаем на отношение модулей упругости. Fсеч = Fдрев + Fарм*αпр, где αпр= Ест/Еар – коэф. приведения модуля упругости арматуры к модулю упругости древесины.
Проверка принятого сечения проводится аналогично проверке обычной клеедощатой балки:
Проверяют прочность принятого поперечного сечения по формулам:
Для простого изгиба δр = M/Wрасч ≤ Rи, где M – расчетный изгибающий момент, Wрасч – расчетный момент сопротивления сечения, Rи(ск) – расчетное сопротивление материала изгибу(скалыванию)
По касательным напряжениям τ=Q×Sбр/Iбр×bрасч ≤ Rск(ср), где Q –расчетная поперечная сила, Sбр – статический момент брутто сдвигаемой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения, bрасч – расчетная ширина сечения элемента.
2) Прогиб по формуле: f = f0 / k [1+c (h/l)2] ≤ fпр, где f0 – прогиб балки постояннго сечения, h – наибольшая высота сечения, l – пролет балки, k – коэф- т учит-й влияние переменности высоты сечения, принимаемый 1 для балок постоянного сечения, с – коэф-т учит-й влияние деформаций сдвига от поперченной силы.
3) Устойчивость плоской формы деформирования по формулам, в которых значения геометрических характеристик принимают приведенными к древесине: σИ = М/φМ Wбр ≤ RИ mб mсл,
φМ = 140 (b2 / lph)Kф.- коэф-т устойчивости. lp-расстояние между опорными сечениями балки, а при закреплении сжатой кромки балки в промежуточных точках от смещения из плоскости – расстояние между этими точками b – ширина поперечного сечения h – максимальная высота поперечного сечения на участке lp, Кф – коэф-т, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp.
+ 4) Прочность клеевого шва, соединяющего арматуру с древесиной: τ =Q*Sа.пр/(Iпр*Σhш) ≤ Rск, где Σhш – поверхность сдвига арматуры, равная половине периметра клеевого шва, который соединяет
арматуру с древесиной.