41. Балки клеефанерные с плоской стенкой, проектирование, схема расчета.

Балки с плоской фанерной стенкой по фор­ме сечений бывают коробчатыми и двутавровыми. 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, и она получается близкой к 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 строительной 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. При поперечном по отношению к поя­сам расположении наружных волокон фанерных стенок их соединёние по длине более трудоемко и осуществляется при помощи стыковых накладок. Пояса клеефанерных балок изготовляют прямоугольной формы из досок. Пояса коробчатых балок представляют собой одиночные клееные брусья, расположенные между двумя фанерными стенками. Пояса двутавровых балок состоят из двух клееных брусьев, распо­ложенных по обе стороны стенки. Доски поясов могут располагать­ся как горизонтально, так и вертикально. По плоскостям склеивания с фанерными стенками пояса должны иметь прорези для того, чтобы ширина клеевых швов не превосходила 10 см для предотвра­щения перенапряжения швов в результате различных деформаций древесины поперек волокон и фанеры при колебаниях влажности. По длине доски поясов соединяются зубчатым стыком. В месте перелома двускатных балок в коньке верхний пояс соединяется по длине угловым зубчатым соединением.

Р ис. Клеефанерная ребристая балка:

1~ дощатые пояса; 2 —фанерные 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 диагональные либо промежуточные поперечные ребра. Волокна рубашек фанеры располагают, как пра-вило, в продольном направлении, стыкуя листы фанеры на ус. При значительных поперечных нагрузках волокна рубашек направляют перпендикулярно поясам. При этом стыки фанерных листов выполняют впритык с накладками. Иногда, для повышения местной устойчивости фанерной стенки в крайних панелях при соответствующем технико-экономическом обосновании волокна рубашек фанеры ставят по диагонали панели. Балки, составленные из двух материалов, рассчитывают по геометрическим характеристикам, приведенным к тому материалу, проверка которого выполняется. При приведении к древесине: F_пр=F+F_фЕ_ф/Е, I_пр=I+I_фЕ_ф/Е, S_пр=S+S_фЕ_ф/Е а при приведении к фанере: F_пр.ф=F_ф+FЕ/Е_ф, I_пр.ф=I_ф+IЕ/Е_ф, S_пр.ф=S_ф+SЕ/Е_ф, F, I, F_ф, I_ф, S_ф— площадь, момент инерции, статический момент соответственно древесины и фанеры; Е, Е_ф — модули упругости соответственно 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 Е_ф вдоль волокон наружных слоев следует повышать на 20 %. Находят требуемый момент сопротивления в расчетном сечении по формуле W_тр = М/R_р, где R_р — расчетное сопротивление древесины нижнего пояса растяжению; М = М_макс — в балках с параллельными поясами; М = М_х — в двускатных балках. Ординату х находят из выражения , γ=h_1оп/(ltgα); h_1оп — высота балки на опоре в осях; α — угол наклона верхнего пояса. Определяют , h-высота балки в расчетном сечении, I_x^п, I_x.ф^ст- моменты инерции. , δ_ф — 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 σ_р=M/W_пр<=R_р, 2) верхнего пояса σ=M/(W_прφ_y)<=R_с, 3) фанерной стенки σ_р.ф=M/W_пр(Е_ф/Е)<=R_р.φm_ф., φ_y — коэффициент продольного изгиба пояса относительно оси y, 1₀ — расстояние между закрепленными точками из плоскости балки; r_у — радиус инерции пояса; m_ф = 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: , σ_cт и τ_ст – соответственно нормальные и касательные напряжения сечения на стыке стенки и поясов Проверяют местную устойчивость стенки в середине первой от опоры панели при h_ст/δ_ф>50: , фанерную стенку на срез: ,прочность клеевого шва , h_расч— меньший размер панели стенки; — общая длина клеевого шва. Проверяют устойчивость плоской формы деформирования: σ=M/(W_обφ_y)<=R_с а жесткость по σ=M/(W_брφ_м)<=R_и, 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 h_cт/δ_ф>80 по формуле определения устойчивости стенки в середине первой от опоры панели на действие только касательных напряжений.