13, Деревянные арки. Схемы и конструкции.

В строительстве применяют треугольные, круговые и стрельчатые арки, собираемые из блоков (полуарок) прямоугольного сечения (рис.6.16). Такими арками перекрывают пролеты до 45 м.

Распор большепролетных арок передается на бетонные фундаменты сталь-ными шарнирами. У арок малых пролетов (12…18м) распор воспринимается затяжками из круглой стали или парных уголков. Арки могут быть двух- и трехшарнирными, последние встречаются значительно чаще. Способ соединения арок в коньке (накладки на болтах, стальной шарнир или штыри) выбирают в зависимости от стрелы подъема, угла примыкания блоков и величины распора.

Блоки арок изготавливают на горизонтальных или вертикальных ваймовых (винтовых) прессах со сменными цулагами, обеспечивающими получение элементов заданной кривизны. Толщина досок во избежание больших начальных напряжений от гнутья должна быть не более 40мм и не более 1/300 радиуса кривизны. Доски в арках стыкуются впритык с приторцовкой, а в крайних зонах пакета – зубчатым шипом на высоту 0,1 высоты сечения. Учитывая возможность некоторого выпрямления арок после снятия с пресса, в процессе монтажа и после нагружения, радиус кривизны изготовляемых элементов принимают несколько больше проектного.

Применение большепролетных дощатых арок затрудняется сложностью их транспортирования, а также необходимостью иметь большие производственные площади для изготовления. Эти затруднения устраняются при изготовлении арок из унифицированных клеевых блоков длиной 6,5м, жестко соединяемых в промежуточных узлах. Применение блоков дает возможность собирать арки с пролетом, кратным 12м.

Треугольные арки делают из клееных дощатых блоков или клееных фанерных балок (рис.6.17).

Эти арки имеют пролет 12 и 18 м. Блоки арок склеивают из досок толщиной 33…35мм. В растянутой зоне элементов используют доброкачественные цельные доски, в остальных зонах допускается стыкование досок в крайних третях длины элемента. Обрезанные по шаблону блоки соединяют в замке арки деревянными накладками на болтах. Затяжку делают из арматурной стали с подвесками. Для удобства транспортирования в затяжках устраивается монтажный стык с натяжной муфтой.

К числу простейших индустриальных конструкций относятся трехшарнир-ные арки из балок на пластинчатых нагелях. Арки имеют пролет до 12 м при стреле подъема от 1/8 до 1/4. При наличии нестандартных брусьев длиной более 10 м можно изготавливать арки пролетом 18 м. Усилия в коньке и опорных узлах передаются на верхний пояс с эксцентриситетом, уменьшающим изгибающий момент от вертикальной нагрузки. В коньковом узле балки соединяются деревянными парными накладками, а в опорах – затяжкой из круглой или профильной стали.

Треугольные арки из прямолинейных блоков более пригодны для индустриального изготовления, нежели арки криволинейного очертания. Передача распора на затяжку позволяет устанавливать арки на стенах, столбах и колоннах.

Клееные дощатые трехшарнирные арки применяют для покрытий складов минеральных удобрений, зернохранилищ, мастерских, гаражей, спортивных сооружений, выставочных павильонов и т.п.

Весьма экономичны арки, собираемые из балок с волнистой фанерной стенкой (рис.6.16,з). Их пролет 18м при стреле подъема 1/4…1/5, высота сечения блока 450…500 мм. В коньке фанерные блоки соединяются бобышкой и парными накладками на болтах. Затяжка делается из круглой стали с защитным покрытием. Эти арки предназначены для покрытий животноводческих зданий и чердачных покрытий малоэтажных жилых домов.

Арки могут быть также образованы элементами двутаврового сечения. Из-вестный пример таких конструкций – дощато-гвоздевые арки. Криволинейные пояса в них выполняют из брусков, сбитых гвоздями, стенку – из сколоченных перекрестно досок. Распор арки воспринимается стальной затяжкой или передается на фундамент. Пролет арок 20…40м, стрела подъема 1/2…1/4, отношение высоты сечения к пролету 1/15…1/20. Аналогичные конструкции делают из клееных фанерных балок сегментного или трапециевидного очертания. В этих конструкциях возможно появление сжимающих усилий в нижнем поясе. Поэтому, помимо обычного крепления прогонами верхнего пояса, к нижнему поясу крепят связи, располагаемые в плоскости ребер жесткости, а также подшивают дополнительные доски, увеличивающие жесткость пояса.

Применяются треугольные арки из клееных дощатых блоков, у которых распор передается не на затяжку, а на фундаменты. Пролет таких арок 40…50 м, стрела подъема 1/2.

Находят применение арки, образованные фермами сегментного и серповидного очертания или фермами с параллельными поясами (рис.6.16 е, ж). Эти конструкции применяют в качестве кружал при постройке мостов, куполов, а также для покрытий складов, спортивных сооружений, выставочных павильонов.

16, какие схемы и конструкции имеют рамы.

Рамные конструкции отличаются от арочных своим очертанием, которое значительно влияет на распределение изгибающих моментов в пролете. При ломаном очертании в жестких карнизных узлах моменты сильно увеличиваются, что ограничивает длину пролетов, перекрываемых рамами, до 18…30м. Рамы обеспечивают поперечную жесткость здания без защемления стоек и без устройства жестких поперечных стен.

Рамы различных конструктивных решений могут быть выполнены из цельной и клееной древесины

Клеедощатые рамы из прямолинейных элементов Эти рамы выполняют из отдельных блоков (рис.6.12), в карнизном узле соединяются швеллерами и парными деревянными схватками на болтах. Швеллеры воспринимают в узле растягивающие усилия, а схватки – сжимающие. Ригели и стойки имеют переменное сечение с учетом изменения изгибающего момента. В коньковом узле рамы скрепляют деревянными парными накладками. Собирают рамы на строительной площадке. Известны также рамы, скрепленные в карнизном узле накладками из водостойкой фанеры. Накладки соединяют с блоками клеями и дополнительно крепят винтами и шурупами.

Сечение рамы делают прямоугольными, а высоту сечения –переменной по длине. Постепенное плавное изменение высоты сечения достигают путем косой распиловки клееных заготовок.

Дощатоклееные гнутые рамы гнутые рамы изготавливают трехшарнирными, чтобы облегчить их изготовление, транспортирование и монтаж (рис.6.13). Криволинейность карнизных узлов достигается выгибом слоев (досок) по окружности при изготовлении рам.

Рамы склеивают из тонких досок толщиной не более 1/150 радиуса кривизны, что значительно увеличивает расход древесины на острожку. Радиус кривизны обычно составляет 2…4м. По длине ригель и стойку рамы делают переменного сечения с плавным переходом от шарнира до начала закругленной части, либо с уступом по высоте сечения, который рекомендуется делать наклонным (рис.6.13). Решение карнизного узла с помощью вставок, соединяемых со стойкой и ригелем зубчатым шипом, позволяет экономить древесину и улучшить работу самого напряженного узла рамы (рис.6.12). Вставка длиной 400…600 мм изготавливают из более тонких досок, чем ригель и стойки рамы.

Опорный и коньковые узлы ввиду относительно небольших усилий выпол-няют в виде простейших лобовых упоров с накладками на болтах или металлических башмаков.

Высоту сечения ригеля в коньке принимают не менее 0,3, а стойки у фундамента не менее 0,4 высоты сечения в карнизном узле.

Гнутые рамы менее экономичны и технологичны по сравнению с рамами из прямолинейных клееных рам.

Клеефанерные рамы Конструктивные разновидности клеефанерных рам практически не отлича-ются от клеедощатых рам (рис.6.12). Применение в рамах водостойкой фанеры позволяет существенно облегчить конструкцию и снизить расход материалов.

Фанерные рамы изготавливают только со стыком стойки и ригеля. Сечение элементов рам рекомендуется принимать коробчатое или двутавровое с двумя стенками.

В гнутоклееных фанерных рамах стык ригеля и стойки может быть решен с помощью гнутых вставок, изготовленных из шпона или тонких досок. Концы вставок сращивают с поясами зубчатым шипом.

В рамах коробчатого сечения карнизный узел, как правило, конструируется монолитным. Рамы небольших пролетов (до 15м) состоят из брусчатого или клееного реечного каркаса, обклеенного с боковых сторон водостойкой фанерой толщиной 6…12мм. При наклейке фанеры в зоне карнизного узла стыки располагают возможно дальше от его середины, а волокна рубашек направляют вдоль ригеля.

В коньке полурамы соединяются парными накладками на болтах. В пятах рамы опираются на стальные сварные башмаки, закрепленные в бетонных фундаментах.

Клеефанерные рамы применяют для покрытия складских зданий, птичников, клубов, ремонтных мастерских и др.

Дощато-гвоздевые рамы Рамы имеют перекрестную сплошную стенку, дощатые или брусчатые пояса и ребры жесткости. Эти рамы являются конструкциями построечного изготовления (рис.6.12).

В рамах с дощатыми поясами нижние и верхние пояса выполняют из досок толщиной 40…60мм. Перекрестная стенка состоит из двух слоев досок, общая тол-щина которых должна быть равной толщине доски пояса. Доски стенки рекоменду-ется наклонять к наружнему поясу так, чтобы угол был ближе к 450. Пояса со стен-кой соединяют расчетным количеством гвоздей. Ребра жесткости ставят равномерно по длине ригеля и стойки. Для повышения жесткости карнизного узла к наружным кромкам ригеля и стойки крепят на шурупах стальные полосы, через которые передается часть растягивающих усилий. Растягивающие усилия воспринимаются также диагонально поставленными ребрами, скрепленными с нижним и верхним поясами рам.

В коньковом узле полурамы соединяются парными накладками на болтах, а торцы ригелей во избежание обмятия древесины обшивают стальными полосами или заключают в стальные скобы.

Дощато – гвоздевые рамы применяют для временных сооружений – навесы, склады, летние павильоны и т.д.

Конструкция дощато-гвоздевой рамы состоит из двух Г – образхных полурам, которые позволяют собирать полурамы из трех сборочных элементов: стойки, ригеля и щита карнизного узла треугольной формы, что позволяет транспортировать рамы к месту монтажа в разобранном виде.

Наружные и внутренние пояса рам выполняются из досок. Стыки поясов раз-мещаются в сечениях с минимальными поперечными силами и перекрываются дере-вянными накладками на болтах.