3. Деревянные клееные балки с волнистой фанерной стенкой

К леефанерные балки с волнистой стенкой (рис. 35.5) относятся к классу малогабаритных балок. Они имеют двутавровое сечение, постоянное по длине. Полки выполняют из деревянных прямоугольных брус­ков или досок, в пластях которых выбраны волнообразные 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.

Рис. 35.5. Клеефанерная балка с волнистой стенкой

4. Балки, армированные стальными стержнями

Армированные балки (рис. 35.6) представляют собой дощатоклееные балки, в крайние, наиболее напряженные зоны которых вклеиваются стержни стальной арматуры. Такие балки целесообразно применять в тех покрытиях, где требуются балки минимальной строительной высоты, или с целью экономии древесины 1-го сорта.

Армированные балки имеют прямоугольное сечение шириной, необходимой для размещения не менее двух арматурных стержней. От кромок досок прорезаются прямоугольные или полукруглые пазы на 5 мм шире диаметра арматуры. По длине такие балки имеют постоянное сечение.

Для вклеивания арматуры применяют, в основном, эпоксидно-цементные клеи, надежно соединяющие стальную арматуру с клееной древесиной.

Рис. 35. балка; 2 – стальная арматура

Распорные конструкции треугольного очертания

Р аспорные конструкции треугольного очертания из прямоугольных клееных балок, поставленных под углом к горизонту, соединенных затяжкой для восприятие распора и скрепленных в коньке накладками, показаны на рис 35.7. Возможно решение без затяжек с восприятием распора фундаментами.

Рис. 35.7. Распорная система треугольного очертания с клееными

элементами:

б — конструкция треугольной системы с затяжкой

Дощатоклееные арки

Очертание клееных арок принимают обычно круговое с отношением высоты к пролету не менее 1/8. Клееные арки с отношением высоты к пролету более 1/2 называют стрельчатыми. При этом полуарки делают одного радиуса, но со смещением центров окружности с оси симметрии.

Сечение арки представляет собой клееный многослойный пакет гнутых досок.

Дощатоклееные арки бывают двух- и трехшарнирными (рис. 35.9).

Распор может восприниматься фундаментами или затяжками из профильной или круглой стали.

Рис. 35.9. Дощатоклееные арки: а — двухшарнирная кругового очертания со стальной затяжкой; б — то же трехшар- нирная; в, г — трехшарнирная стрельчатого очертания; д — узлы арок

Рамы

В рамах, как и в арках, материал работает на сжатие с изгибом. Если в арках превалирует сжатие, то в рамах — изгиб. Рамы являются распорными конструкциями.

Рамы рекомендуется делать трехшарнирными, так как в статически определимых системах, какой и является трехшарнирная рама, не происходит перераспределения усилий при деформировании под длительно действующей нагрузкой, что обеспечивает соответствие их расчетным значениям.

Дощатоклееные гнутые рамы (рис. 35.10, а, б) имеют прямоугольное, переменное по высоте поперечное сечение. Криволинейность карнизных узлов создается выгибом досок на заводе при изготовлении рам. Радиус кривизны обычно невелик и составляет 2—4 м_у поэтому толщина досок не превышает 16—20 мм.

Рис. 35.10. Деревянные клееные рамы: а — дощатоклееная с переменной высотой сечения; б — то же, со ступенчатым изме­нением высоты сечения; в — с карнизным узлом с накладками из фанеры; г — с кар­низным узлом на зубчатом шипе; д — с консолями и ригелем, опирающимся на стойки и подкосы; е — то же, с ригелем, опирающимся только на подкосы; ж - клеефанерная

Дощатоклееные рамы из прямолинейных элементов (рис. 35.10, е) более технологичны, чем дощатоклееные гнутые рамы, так как на заводе собирают и склеивают из прямолинейных досок отдельно стойку и ригель каждой полурамы. Недостаток этих рам — необходимость сборки карнизных узлов в построечных условиях, поэтому от удачного решения стыка в этом узле (где действует наибольший изгибающий момент) зависит успех всей конструкции.

Рамы иногда проектируют с карнизным узлом, решенным с помощью парных накладных косынок из фанеры (рис. 35.10, в). Недостаток такого решения состоит в возможности разрушения клеевого шва при усушке и разбухании пакета досок, приклеенного к фанерной косынке больших размеров.

Большей надежностью отличаются рамы из прямолинейных элементов с ригелем, имеющим консоли, опирающимся шарнирно на стойки и подкосы (рис. 35.10, д, е). Элементы таких рам работают как сжато-изгибаемые стержни.

Клеефанерные рамы (рис. 35.10, ж) в поперечном сечении могут быть двутавровыми или коробчатыми. Они экономичнее по расходу древесины, но более трудоемки при изготовлении, а также менее огнестойки. Фанеру, как и у клеефанерной балки, лучше располагать так, чтобы волокна рубашек были параллельны оси рамы.

Карнизный узел решают на металлических накладках или гнутоклееных фанерных вставках, являющихся закругленным продолжением прямолинейных поясов ригеля и стойки.

Плоские сквозные деревянные конструкции

Фермы

Конструкции, состоящие из поясов и связывающих их решеток, называют сквозными.

В отличие от сплошных плоскостных конструкций в сквозных (фермах) имеются узловые соединения элементов решетки между собой и с поясами, требующие специальных средств соединения.

Чтобы обеспечить надежную работу ферм, применяемых в покрытиях капитальных зданий, стремятся исключить работу дерева на растяжение. Этому требованию удовлетворяют металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы выполняют из металла, а сжатые и сжато-изогнутые — из дерева.

Сжатые элементы металлодеревянных ферм выполняют из бревен, брусьев и клееных пакетов из досок. Растянутые — из круглой и профильной стали. Решетки соединяют с поясами при помощи лобовых врубок, лобовых упоров, стальных или деревянных накладок, прикрепленных к элементам ферм нагелями.

По очертанию верхнего пояса металлодеревянные брусчатые фермы бывают двускатными, односкатными, треугольными, многоугольными и с параллельными поясами.

К фермам заводского изготовления относятся металлодеревянные фермы, верхний пояс и решетка которых выполнены из клееной древесины, а нижний — из стали. Эти фермы могут иметь пятиугольное, трапециедальное, треугольное и сегментное очертания (рис. 36.1). Могут применяться также фермы с параллельными поясами.

Рис. 36.1. Схемы металлодеревянных ферм из клееных элементов: а — пятиугольная; б — трапециедальная; в — треугольная; г — сегментная; 1 — дощатоклееные элементы; 2 — элементы из стальных профилей; 3 — стальной тяж

К фермам построечного изготовления относятся металлодеревянные треугольные, многоугольные и пятиугольные фермы (рис. 36.2), элементы которых выполнены из цельных неклееных брусьев и стальных профилей; фермы из бревен и брусьев с узловыми соединениями на лобовых врубках (рис. 36.2, д, в, г), шпренгельные фермы из брусьев и бревен, а также простейшие фермы из досок с узловыми соединениями на гвоздях.

Фермы на лобовых врубках имеют треугольное или пятиугольное очертание (рис. 36.2, в, г). Схема решетки в этих фермах принимается таким образом, чтобы раскосы были сжаты, а стойки — растянуты. Растянутые стойки (тяжи) выполняют из круглой стали.

В пятиугольных фермах раскосы вблизи середины фермы при одностороннем расположении снеговой нагрузки могут получить растягивающие усилия и выключиться из работы, так как лобовая врубка не работает на растяжение. Для сохранения геометрической неизменяемости решетку фермы снабжают дополнительными нисходящими раскосами (рис. 36.2, г), которые в этом случае компенсируют выход из работы средних восходящих раскосов.

Многоугольные фермы

Многоугольные фермы применяют для пролетов 12—24 м с шагом до 6 м. Особенностью многоугольных ферм является решение почти всего верхнего пояса из одинаковых прямолинейных балок, выполненных из брусьев (в некоторых случаях из клееных элементов) с передачей усилий в узлах через металлические вкладыши. Соединения перекрывают в узлах накладками на болтах. Нижний пояс делают, как правило, металлическим из профильной стали (рис. 36.3).

Рис. 36.2. Схемы ферм из бревен и брусьев: а — металлодеревянная треугольная; б — мет ал л о деревянная многоугольная; в — треугольная на лобовых врубках; г — пятиугольная на лобовых врубках; 1 — деревянные элементы; 2 — стальные профили; 3 — стальные тяжи круглого сечения

Сегментные фермы

Применяют главным образом металлодеревянные сегментные фермы с клееным верхним поясом и с прямолинейным нижним поясом из профильной или круглой стали. Пролеты могут достигать 36 м.

Верхний пояс изготовляется неразрезным на половину пролета или ферма состоит из отдельных блоков, соединяемых в узлах. Стыки гнутоклееных блоков выполняют непосредственным упором торцов или через сварные вкладыши в узлах, закрепленных от выхода из плоскости фермы.

Э лементы решетки сегментных ферм изготовляют либо из брусьев, либо из клееной древесины.

Дощатые фермы на металлических зубчатых пластинах

Фермы с накладками типа металлических зубчатых пластин (МЗП) (рис. 36.6). Они могут быть треугольными, многоугольными, односкатными и др. Доски в узлах ферм соединяют с помощью металлических пластин с выштампованными зубьями.

Рис. 36.6. Дощатая треугольная ферма с соединениями на металлических

зубчатых пластинах: 1 — доска; 2 — металлическая зубчатая пластина

13.Область примениния пластмасс в строительстве.Конструкционные синтетические материалы.Тепло- и звукоизоляционные материалы.Трехслойные панели и поиты покрытий с примением пластмасс.Пневматические строительные конструкции.

Основными конструкционными строительными материалами являются следующие: высокопрочный стеклопластик, состоящий из непрозрачной полимерной термореактивной смолы л взаимно пересекающихся рядов непрерывных стекловолокон; прозрачный

м енее прочный стеклопластик, состоящий из термореактивной прозрачной смолы и хаотически расположенных коротких стекловолокон; оргстекло (органическое стекло) — оно прозрачно и состоит из термопластичной полимерной смолы; Синтетические смолы являются основными компонентами пластмасс. Они образуют основную массу материалов, служат

связующими аналогично цементному раствору в бетоне и делятся на два основных класса — термопластичные и термореактивные. Термопластичные смолы используют для изготовления листовых материалов ( органическое стекло, винипласт), клеев для их склеивания, пенопластов, пленок. Термореактивные смолы переходят из вязкотекучего в твердое состояние только один раз — в процессе отверждения. Этот процесс происходит под воздействием отвердителя или при нагреве или под воздействием обоих факторов. После завершения процесса отверждения термореактивный материал не размягчается при последующем нагреве, а лишь незначительно теряет прочность и жесткость. В конструкционных пластмассах строительного назначения применяют следующие термореактивные смолы: фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные,мочевино-формальдегидные. Термореактивные смолы широко применяют для изготовления фанеры, стеклопластиков, пенопластов, клеев, древесных пластиков, различных фасонных деталей. При формировании полимера применяют и такие материалы, как отвердители, ускорители (вещества, ускоряющие отверждение), катализаторы (вещества, не участвующие в отверждении, но присутствие которых необходимо для протекания процесса отверждения), пластификаторы (вещества, уменьшающие хрупкость готового материала), ингибиторы (вещества, замедляющие процесс отверждения) и др. С целью улучшения механических и технологических свойств, повышения теплостойкости, снижения стоимости в пластмассовые материалы вводят наполнители неорганического и органического происхождения. Их вводят в виде порошков, волокон, листов (древесная мука, цемент, стеклянные и асбестовые волокна, бумага, хлопчатобумажные и стеклянные ткани и т. п.). Окраска пластмассовых материалов осуществляется путем введения красителей в массу материала. Порообразователи служат добавками для получения газонаполненных материалов — пенопластов. Они отличаются предельно малыми собственной массой прочностью и жесткостью: воздухонепроницаемые ткани имеют значительную прочность. Они состоят из основы в виде тканей из полимерных волокон и покрытий из синтетических резин или из эластичных полимерных смол; пленок, армированных синтетическими волокнами. Почти все конструкционные пластмассовые материалы имеют небольшую толщину, измеряемую миллиметрами, и изготовляются в основном в виде плоских или волнистых листов и тканевых рулонов. Пластмассы как конструкционные строительные материалы имеют существенные достоинства. Это материалы легкие, ихплотность примерно вдвое превышает плотность древесины. Однако плотность пенопластов очень мала и не превосходит у наиболее часто применяемых видов 50 кг/м3. В процессе твердения синтетических смол изделиям из стеклопластиков, винипласта и оргстекла можно придавать необходимую форму, не требующую дальнейшей обработки. Конструкционные пластмассы как строительные материалы имеют и существенные недостатки. Они являются сгораемыми и имеют невысокие пределы огнестойкости. Их жесткость невелика и, за исключением высокопрочного стеклопластика, существенно ниже, чем у древесины. Они подвержены старению от атмосферных воздействий, пока дороги и дефицитны. В связи с этим конструкционные строительные пластмассы рационально применять в основном для ограждающих строительных конструкций. Это наиболее легкие плиты и панели покрытий и стен, прозрачные участки ограждений зданий, конструкции зданий с химически агрессивной средой и др. Значительное распространение в нашей стране получили трехслойные плиты и панели покрытий и стен промышленных зданий. Они состоят из среднего пенопластового слоя и наруж ных слоев из листового материала — металла, асбестоцемента или фанеры. Наиболее эффективны плиты и панели с наружными слоями из тонких алюминиевых листов толщиной порядка 1 мм, масса которых не превосходит 20 кг/м2. Они особенно эффективны при строительстве в отдаленных районах, куда их можно доставлять воздушным транспортом из районов изготовления.Пневматические конструкции представляют собой замкнутые оболочки из воздухонепроницаемой ткани или пленки, внутри которых воздух находится под постоянным избыточным давлением. Они бывают воздухоопорными пневмооболочками, пневмовантовыми и пиевмокаркасными пневмоэлементами. Воздухоопорная пневмооболочка состоит из тканевой оболочки, опорного контура, входного шлюза и воздуходувной установки. Эти пневмооболочки имеют цилиндрическую сводчатую или сферическую купольную форму и могут образовывать покрытия пролетом до 60 м. Они имеют небольшую массу (около 1 кг/м2), могут перевозиться любым видом транспорта в сложенном видеи устанавливаться на опорный контур в считанные дни. Пневмовантовая конструкция представляет собой такую же воздухоопорную оболочку, в состав которой включены стальные тросы — ванты. Ванты воспринимают основную часть усилий, действующих в оболочке, и поэтому пролеты пневмовантовых конструкций могут быть значительно больше и достигать 100 м.

Пневмокаркасные конструкции состоят из пневмоэлементов. Это пневмостойки, пневмобалки и пневмоарки, которые представляют собой пневмоэлементы — герметически замкнутые баллоны из особо прочной воздухонепроницаемой ткани с резиновыми камерами внутри. Внутри пневмоэлементов постоянно действует значительное избыточное воздушное давление. Они могут служить стойками, балками и арками небольших сборноразборных тканевых покрытий пролетом не более 12 м. Внутри таких покрытий действует нормальное давление воздуха и они не нуждаются в шлюзах. Небольшое количество воздуха внутрь пневмоэлементов может подаваться автомобильным насосом. Тентовые конструкции — это легкие сборно-разборные конст- рукции из водонепроницаемых тканевых оболочек, которые поддерживаются жесткими деревянными или металлическими каркасами или стоечно-вантовыми системами. Они применяются в виде временных покрытий различного назначения. Для их изготовления не требуются воздухонепроницаемые ткани и не надо постоянно поддерживать избыточное давление воздуха.