26. Фермы из фанерных труб

Фанерные трубы взялись с заводов химической промышленности, где они использовались в качестве трубопровода для средних химическиактивных жидкостей (благодаря высокой химической стойкости древесины – выше, чем у нержавеющей стали). То есть производство фанерных труб уже было отлажено.

Изготавливаются из листов шпона 1200х1200 либо 1500х1500 мм. шпон наматывается на сердечники, в результате чего получается труба, длинна которой, правда, не превышает 1,3 м – надо соединять. Лучшее соединение – клей => склеиваем. Соединение на зубчатый шип не выгодно, так как требует четкой отцентровки => соединяем на ус.

Классические фермы – конструкции, где все узлы соединены шарнирами, работает на растяжение-сжатие.

При расчете на растяжение форма поперечного сечения не имеет значения (N/A – усилие на площадь).

П ри сжатии же мы производим расчет на потерю устойчивости, при которой происходит изгиб, причем под нагрузкой, не вызывающей изгибающих моментов => изгибается в неопределенном направлении, то есть нам нужна форма поперечного сечения, у которой: жесткость в любом направлении одинакова (круг, квадрат); материал отнесен как можно дальше от центра тяжести, чтобы увеличить момент сопротивления (и инерции, видимо, тоже) => труба – идеальное сечение!

Получается конструкция, стойкая к химической агрессии, с неплохой удельной прочностью, в 15 раз легче стали по объемному весу – те монтаж и транспортировка в 15 раз легче.

О стается вопрос, как решить узлы. Необходим высокопрочный материал, но не сталь => древесноволокнистый пластик. Из стандартных плит можем склеить пластину любой толщины. Клин (конус) засовываем в трубу – получается пробка, из первой и второй пробки торчат накладки, в середине – болт. (узел нижнего растянутого пояса). Для верхнего же сжатого можно ограничиться просто врубками пробок одна в другую. Если несколько стержней нужна фасонка, к ней крепятся раскосы

Т руба завершается пробкой из древесно-слоистого пластика (не гниет):

Решетки ферм малых пролетов: Решетки ферм больших пролетов:

27. Обеспечение пространственной устойчивости каркасного деревянного здания

Плоскостные конструкции (балки, арки, рамы, фер­мы и т. д.) предназначены для восприятия нагрузок, дей­ствующих в их плоскости. В зданиях или сооружениях различные плоскостные конструкции при взаимном сое­динении образуют пространственную конструкцию, кото­рая должна обеспечить надежное восприятие внешних сил любого направления при наиневыгоднейшем сочета­нии их в соответствии с условиями эксплуатации. При этом передача усилий от одних частей сооружения на дру­гие вплоть до его основания должна проходить без какого-либо нарушения пространственной неизменяемости, ус­тойчивости, жесткости и прочности всей пространствен­ной конструкции в целом и отдельных ее частей. При транспортировании и монтаже сборных конст­рукций может возникнуть необходимость устройства спе­циальных креплений, обеспечивающих неизменяемость, прочность и устойчивость этих конструкций. ^

Принципы проектирования конструктивного остова деревянного здания

Общая устойчивость остову деревянного здания мо­жет быть придана следующими способами. Рис. 1. Поперечное сечение деревянного каркасного здания с защемленными в земле стойками,  имеющими на концах пасынки (деревянные антисептированные, железобетонные или металлические): 1-подкосы; 2-пасынки. Рис. 2. Каркас здания с кансольно защемленными в фундаментах стойками сплошной или сквозной конструкции ^ Первый способ. Поперечную и продольную устойчи­вость здания создают пространственным защемлением каждой из стоек каркаса в грунте. Верхние концы стоек связывают через обвязку с элементами покрытия (рис. 1). Во избежание возможного в некоторых случаях перекашивания зданий в связи с деформациями грунта в местах защемления стоек в крайних пролетах продоль­ных и торцовых стен, а также в промежуточных проле­тах целесообразно устанавливать связи с интервалом 20 - 30 м. Для увеличения срока службы такого здания необходимо нижнюю часть стоек, зарытую в землю, антисептировать, чтобы не было быст­рого загнивания. Предпочтительнее нижние концы стоек располагать выше уровня пола и прикреплять их болтами или хомутами к сменяемым деревянным, а еще луч­ше - железобетонным пасынкам. Этот способ получил широкое распространение в строительстве временных зданий. ^ Второй способ. Поперечная устойчивость здания обеспечивается защемлением в фундаментах плоских деревянных стоек, решетчатых или клееных (см. рис. 2). Решетчатые стойки защемляют натяжными анкерами. Прикрепление клееных стоек к фундаменту показано на рис. 3. Рис. 3. Способ защемления деревянных клееных стоек. Анкерами служат стальные полосы, заделываемые в фундамент и рассчитываемые на максимальное отрывающее усилие N_а, определяемое при наиневыгоднейшем сочетании нагрузок. К анкерным полоскам приварены равнобокие уголки. В опорной части клееная стойка на длине l_ск, определяемой по расчету на скалывание с при­жимом, имеет увеличенную высоту сечения для образо­вания наклонных площадок смятия под углом 30 - 45°, на которые укладывают уголки. Сквозь консольные час­ти уголков с двух сторон стойки проходят перекрестные тяжи с нарезкой на обоих концах. В месте пересечения они приварены к стальным пластинкам, прилегающим вплотную к боковым граням клееной стойки.  Усилие в тяже определяют по формуле Усилие, воспринимаемое площадкой смятия Площадка скалывания воспринимает усилие Продольную устойчивость здания с плоскими стойка­ми создают постановкой связей по продольным стенам и между внутренними стойками, если таковые имеются, в продольном направлении. Для неизменяемости каркас­ных торцовых стен в их крайних пролетах также ставят аналогичные связи. ^ Третий способ. Поперечную устойчивость здания обеспечивают, применяя простейшие комбинированные и подкосные системы, рамные системы или арочные конструкции, передающие распор непосред­ственно на фундаменты. Продольная устойчивость здания может быть созда­на постановкой связей по продольным линиям стоек (рис. 4). Рис. 4. Схема каркасного здания при шарнирном опирании стоек на  фундаменты и шарнирном примыкании к элементам кровельного покрытия. Стеновые щиты при этом располагают с наружной стороны стоек. Продольную устойчивость зда­нию с арочными конструкциями, опертыми непосредст­венно на фундаменты, придают связи, расположенные в конструкции кровельного покрытия, а пространственную устойчивость нижним поясам - поперечные связи, соеди­няющие арки попарно. ^ Четвертый способ. Устойчивость каркасного здания при шарнирном опирании стоек на фундаменты и шар­нирном примыкании их к элементам покрытия можно создать лишь в том случае, если конструктивные элемен­ты покрытия и стен не только будут достаточно прочны­ми, жесткими и устойчивыми для восприятия всех дейст­вующих на них нагрузок, но и создадут неизменяемые, жесткие и устойчивые диафрагмы, образуя тем самым неизменяемую, жесткую и устойчивую пространственную коробку. Для этого в плоскости покрытия можно исполь­зовать применяемый в качестве основы под рулонную кровлю щитовой настил, связанный гвоздями с прогона­ми; в стенах могут быть использованы косые обшивки или специальные связи между стойками каркаса (см. рис. 2 и 4). Участие ограждающих частей здания в обеспечении его пространственной устойчивости, которую устанавли­вают поверочным расчетом, возможно только при отно­сительно малых размерах здания. Устойчивость и жесткость зданий, собираемых из го­товых щитов дощато-гвоздевой или клеефанерной конст­рукции заводского изготовления, перекос которых предотвращается устройством внутренних раскосов, диа­гональной обшивкой или оклейкой фанерой, может быть обеспечена, как и в предыдущем случае, жесткой горизон­тальной диафрагмой чердачного перекрытия или наклон­ным кровельным покрытием, надежно сопротивляющим­ся перекосу стен. Для этого необходимо, чтобы жесткость и устойчивость поперечных стен была доста­точной для восприятия в своей плоскости горизонталь­ных сил от ветра, передающихся от продольных стен через горизонтальную диафрагму (рис. 5). При этом щиты продольных стен, непосредственно восприни­мающих ветровую нагрузку, работают как однопролет­ная плита, опертая внизу на фундамент, а вверху на горизонтальную диафрагму. Щиты поперечных стен, па­раллельных направлению ветра, работают в своей плос­кости на перекос и опрокидывание. Рассматривая устойчивость поперечной стены как суммарную устойчивость составляющих ее щитов, свя­занных между собой нащельниками на гвоздях, опреде­ляем расчетное ветровое давление, воспринимаемое по­перечной стеной где n - число щитов в поперечной стене; G₁ - постоянная вертикаль­ная нагрузка от веса перекрытия и кровли, передающаяся через верхнюю обвязку на один щит; G₂ - вес одного щита; b - ширина щита; h - высота стены; Т_гв - расчетное усилие, воспринимаемое одним гвоздем; n_гв - количество гвоздей, прикрепляющих нащельник к одному щиту; W₁ - ветровая нагрузка с наветренной стороны на 1 м длины верхней обвязки продольной стены; W₂ - то же, с за­ветренной стороны; l - расстояние между поперечными стенами; k_З - коэффициент запаса на опрокидывание, принимаемый 1,4.   Рис. 5. Расчетная схема работы стеновых щитов на ветровую нагрузку: 1-щиты чердачного покрытия; 2-стеновые щиты.