48. Плоскі конструкції суцільного перерізу

До плоских конструкцій суцільного перерізу належать :

- балки і прогони з цільної деревини

- клеєні балки

- арки

- рами

Балки і прогони виконують з дощок на ребро, брусів, окантованих колод і

використовують у якості несучих конструкцій покриттів (настилів та

обрешіток). Через обмеженість сортаменту цільної деревини, такі конструкції

ефективні за прольотів до 6 м та відносно невеликого навантаження.

Балки покриттів (кроквяні ноги, похилі балки) розташовують вздовж скатів

даху і опирають на поздовжні стіни та гребеневі прогони. їх розраховують на

згин як вільно оперті балки. Окрім згинаючих моментів, у балках присутні

поздовжні сили від скатної складової навантаження. Проте, за кутів нахилу

даху до 45° ці зусилля практично не впливають на несучу здатність, тому у

розрахунках не враховуються.

Прогони являють собою поздовжні ряди балок, опертих на основні несучі

конструкції та поперечні стіни. За конструктивною ознакою прогони поділяють

на розрізні, консольно-балочні та нерозрізні.

Розрізні прогони (рис. 8.1, а ...в ) найбільш прості у виготовленні, проте

найменш економічні за витратою матеріалів. Вони стикуються на опорах встик

з накладками або косим прирубом. Щоб збільшити прольоти прогонів

використовують підбалки та підкоси.

Розрізні прогони працюють і розраховуються на косий згин. Останній

чинник суттєво збільшує розміри поперечного перерізу прогону, тому доцільно

компонувати конструкції даху таким чином, щоб скатні зусилля не

передавалися на прогони. Наприклад, в гребені з'єднують між собою кроквяні

ноги суміжних скатів або об’єднують прогони у решітчасті щити за допомогою

розкосів та стійок.

Консольно-балочні прогони (рис. 8.1, г) використовуються в покриттях та

горищних перекриттях будівель за умови рівномірного розподілу

навантаження по усіх прольотах. Стики прогонів розташовують по два через

проліт.

Клеєні дощаті балки використовують як основні несучі конструкції покриттів

будівель громадського та промислового призначення, а також у вигляді

прогонів, коли, внаслідок великих прольотів та навантажень, використати

деревину цільного перерізу неможливо. Часто їх застосовують у якості

стиснуто-зігнутих елементів наскрізних конструкцій - ферм, арок, рам. Клеєні

балки доцільно використовувати також у будівлях з хімічно агресивним

середовищем, де вони більш довговічні, аніж сталеві та залізобетонні.

Вважається, що для дощатоклеєних балок оптимальними є прольоти до

18 м, Проте відомі випадки ефективного використання таких конструкцій

прольотами ЗО м і більше.

За обрисом балки бувають (рис. 8.2, а): односхилими постійної висоти,

двосхилими, складеними, гнутоклеєними. Форми поперечних перерізів

дощатоклеєних балок також доволі різноманітні (рис. 8.2, б). Традиційним є

прямокутний переріз, рідше - тавровий та двотавровий, оскільки вони менш

технологічні при виготовленні.

Балки склеюють із дощок хвойних порід деревини (сосни, ялини, модрини)

товщиною після обробки не більше 42 мм (для гнутоклеєних балок - не

більше 33 мм). Використання тонших дощок дає збільшення несучої здатності

за рахунок меншого впливу короблення, але при цьому зростає витрата

матеріалів та трудомісткість виготовлення. Перед самим склеюванням дошки

фрезерують на 2,5.. .3,5 мм, а після склеювання кромки балок обробляють у

середньому на 5 мм.

Ширину перерізу балок приймають зазвичай не більше 17 см, що дозволяє

виготовляти їх із цільних по ширині дощок. Балки більшої ширини формують із

склеєних по кромках дошках, що збільшує трудомісткість та вартість виробу.

Ширина перерізу балки диктується забезпеченням їх стійкості із площини

згину і приймається Іі/Ь<6 для балок з постійною висотою перерізу і іі/Ь<8,5 -

для двосхилих балок. За більших співвідношень додатково перевіряють

стійкість плоскої форми балки при згині.

Висота балок залежить від прольоту й приймається ії-1/10...1/151. У

двосхилих балках на опорах висота повинна складати не менше 40 % висоти

пролітного перерізу - іїог,=0,4Ь. Дошки по висоті перерізу розташовують таким

чином, щоб деревина високої якості знаходилась в найбільш напружених

нижній та верхній зонах (рис. 8.2, в). По довжині усі дошки стикують зубчастим

шипом. Стики суміжних шарів розносять не менше ніж на ЗО см.

Арки належать до розпірних конструкцій, для яких характерним є наявність

розпору - горизонтальної складової опорної реакції.

Арки використовують як основні несучі конструкції будівель різноманітного

призначення прольотом від 12 до 80 м. За кордоном з успіхом використовують

арки прольотом 100 і більше метрів.

За статичною схемою арки поділяють на:

- тришарнірні - мають два опорних та один гребеневий (ключовий) шарніри;

- двошарнірні-мають тільки опорні шарніри.

За особливостями опирання на опори арки бувають:

- без затяжок - розпір сприймають фундаменти чи опорні конструкції;

- із затяжками - розпір сприймають затяжками. Проліт таких арок зазвичай

не більший 24 м.

За формою осей (обрису) арки ділять на такі типи (рис. 8.5):

- сегментні - верхні пояси розташовані на одній спільній частині кола;

- стрілчасті - складається з двох напіварок, осі яких розташовані на двох

однакових частинах кола;

- трикутні - складається з двох однакових прямих напіварок, об'єднаних в

гребеневому шарнірі.

- ламані (полігональні) - збираються із двох блоків ламаного обрису.

Трикутні арки називаються іноді трикутними розпірними системами, а коли

вони мають затяжки — безрозкісними трикутними фермами. Однак ці конструкції

працюють і розраховуються так само, як і арки з іншими формами осей. Можливі

також арки, що складаються з напіварок із ламаними осями (рис. 8.5, г).

Арки склеюють із пакету дощок прямокутного перерізу висотою 1/30 .. 1/50

прольоту. Товщину дощок приймають не більше 4 см за радіуса кривизни арки

до 15 м. За великих прольотів доцільним є використання арок зі змінною по

довжині висотою перерізу. Можливе використання цільної деревини для

поясів арок. Найчастіше це трикутні арки незначних прольотів.

Тришарнірні арки є найпоширенішими. Вони статично визначені, і зусилля

в їхніх перерізах не залежать від осадок опор і деформацій затяжок. Наявність

гребеневого шарніру дозволяє передбачати в ньому монтажний стик і

перевозити арки до місця установки у вигляді транспортабельних напіварок.

Двошарнірні арки застосовуються рідше. Зусилля в їх перерізах можуть

різко зростати при нерівномірному осіданні опор та деформаціях затяжок.

Окрім того, немає можливості поділити арку на відправочні елементи, що

робить транспортування незручним.

Арки без затяжок опираються на фундаменти або сусідні конструкції і в

практиці будівництва зустрічаються найчастіше. їх опори необхідно

розраховувати не тільки на вертикальні, але й на горизонтальні опорні реакції.

Арки із затяжками дещо складніші при конструюванні, проте їх опори не такі

масивні, оскільки сприймають тільки вертикальну реакцію. Затяжки виконують

із сталевих кутиків чи арматурних стержнів. Для запобігання надмірного

провисання, затяжки підвішують прутковими підвісками.

Рамні конструкції також належать до розпірних і відрізняються від арок

своїм обрисом. Ламана форма рам полегшує влаштування стінового

огородження й настилів покрівлі, проте немає такого ефективного

використання роботи деревини на стиск, як в арках, тому й прольоти рам

суттєво нижчі. їх використовують переважно у промисловому будівництві для

перекривання прольотів 12 ,,24 м, хоча відомі випадки прольотів рам 60 м і

більше.

Рами можуть сприймати горизонтальне навантаження й тим самим

забезпечувати поперечну жорсткість будівлі без защемлення стійок та

влаштування жорстких поперечних стін.

У статичному відношенні рами бувають статично визначені (тришарнірні) й

статично невизначені із жорсткими або шарнірними опорними вузлами

(рис. 8.11). Перевагою першого типу є незалежність діючих зусиль від

можливого нерівномірного осідання фундаментів та простота вирішення

шарнірних вузлів. Основний недолік - доволі значні моменти в карнизних

вузлах, що значно ускладнює їх конструювання і напряму впливає на проліт.