2Запропоновано і розроблено б. А. Освенским

1 Пропозиції і розробки г. Г. Карлсеном і б. А, Освенским

Рис. ІХ.12. Клеєфанерний косяк: а)вузол ;б) з’єднання

Рис. ІХ.13. Клеєфанерний косяк з безшарнірним вузлом

Рис. ІХ.14. Безшарнірний вузол сітчастого склепіння. 1- накладка ; 2-стальні деталі

Рис. ІХ.15. Схема розташування прямолінійних косяків

На кінцях косяка до поясів приклеюють з двох сторін ступінчасті накладки. Зусилля розтягу від згинального моменту, який діє в стиснутому перерізі між торцями накладаючи косяків, що сприймаються зварними сталевими деталями (див. рис. ІХ.14), розташованими

Відсутність шарнірного з'єднання у вузлах призводить до того, що поперечна сила в косяках зменшується в багато разів і стає рівною поперечній силі в арці. При цьому значно стає легшою конструкція склепіння,підвищується її жорсткість, надійність.

Центрування вузлів сітки не тільки збільшують архітектурну гідності склепіння, а також покращує його роботу, виключаючи виникнення згинальних моментів, що діють з площини косяків.

Склепіння з клеєфанерних косяків з безшарнірними вузлами можна зробити з косокутної (ромбічної) і прямокутною сітки. Остання менш економічніша , якщо довжина перекриваючого будинку істотно більша за його ширину (тобто проліт склепіння).

Сітка склепіння роблять (рис. IX. 16) з двох типів косяків № 1 - правого і лівого, які відрізняються тільки напрямком кутів закручування. Лівий косяк є дзеркальним відображенням правого косяка. Кут закручування правого косяка спрямований (якщо дивитися зі сторони торців) за годинниковою стрілкою, а лівого - проти годинникової стрілки.

По контуру зводу з'єднання сітки з окаймляющими конструктивними елементи (фронтонна арка і опорні бруси) виготовляють за допомогою двох косяків у кожному вузлі, з яких косяк № 1 є основним, а косяк № 2 виходить з відповідного косяка № 1 перепилюванням його посередині довжина нормально до повздовжньої осі. Таким чином, з одного косяка № 1 правого або лівого отримують відповідно два однакові косяка № 2 (правий або лівий ). На одній половині склепіння у всіх опорних і фронтонних вузлах до арки прикріплюють лівий косяк № 1 і правий № 2, а на інший стороні склепіння - правий косяк № 1 і лівий № 2.

Клеєфанерний косяки прийнята коробчастого перерізу з двома фанерними стінками, прикріпленого з внутрішніх сторін поясів. Зовнішнє вигляд сітки склепіння через прямолінійності верхньої кромки косяка є злегка хвилястий . Щоб уникнути цього до верхньої межі косяків прикріплюють клиновидні накладки. Фронтонні арки роблять з двох шарів клеєфанерних косяків коробчастого перетину.

Розрахунок кругло-сітчастих склепінь. Кругло-сітчасте склепіння являє собою складну просторову стержневу систему, точний розрахунок якої дуже складний. У практиці застосовують розрахунок за наближеному методу, точність якого, як показали численними разів , цілком достатня для використання при проектуванні і правильно відображає дійсну роботу цієї конструкцій. Цей метод полягає в наступному.

Зі склепіння нормального до його осі виділяють розрахункову смугу шириною, яка дорівнює кроку сітки с (див. мал. IX.5 я IX.8). У відповідності зі схемою склепіння виділяємо полосу розглядаючи її як плоску двох-або тришарнірної арку постійної

Рис. ІХ.16. Схема сітки склепіння. а- поперечний розріз склепіння; б-повернута поверхня сітки покриття.

жорсткості, навантажену приходящою на неї навантаженням. Площа перерізу арки приймають рівної площі перетину двох косяків, а момент інерції арки прирівнюють моменту інерції одного косяка (у кругло-сітчастому склепінні з клеєфанерних косяків з безшарнірним вузлом момент інерції арки прирівнюють моменту інерції двох косяків).

Рис. ІХ.14. Визначений момент в косяках.

У кожному вузлі сітки звичайного склепіння згинальний момент сприймається повністю тільки одним наскрізним косяком. Отриманий з розрахунку згинальний момент М_а, що діє в площині арки, не збігається з площиною наскрізного косяка, що додатково викликає у косяках крутний момент, однаково сприйнятий обойми косяками (сковзни і накладаючим). Якщо уявити згинальний момент, що діє в даному перетині, у вигляді сили N, прикладеної з відповідного плеча по відношенню до центру розрахункового січення (рис. IX. 17), то згинальний момент М₁ , який сприймає наскрізний косяк, буде створюватися складовою N', а складові N'' , що діють нормально до осей косяків, створять у них крутні моменти М". Таким чином, згинальний момент в наскрізному косяку

М₁ = М_а/sinα, (IX.1)

де М_а – розрахунковий момент в арці ; α- кут між косяками і зведеного склепіння .

Крутячий момент у розрахунку косяків звичайно не враховують , так як він в основному сприймається настилом, прикріплених до косяків.

У безшарнірному вузлі з клеєфанерних косяків, де обидва направлення косяків сприймають згинальний момент.

М₁ = М_а/2sinα, (IX.2)

Рис. ІХ.18. Схема роботи косяка в площині їх меншого момента інерції.

Завдяки просторової роботі покриття на значення згинальних косяки моментів відказують вплив жорсткі фронтонами, що збільшують жорсткість покриття і зменшують прогину і згинальних моментів в косяках. Розвантажувальні дію жорстких фронтонів визначають коефіцієнти k_ф (табл. IX. 1) у залежно від відношення В/Sд, де В - відстань між жорсткими фронтонами; Sд- довжина дуги поперечного перерізу склепіння.

Таблиця IX. 1. Коефіцієнти k_ф фронтонів .

В/Sд	1 і менше	1.5	2	2.5 і більше
kф	2	1.4	1.1	1

Таким чином, розрахунковий згинальний момент в косяку рівний

М_роз=М_а /ᶓk_фsinα , (IX. 3)

а в безшарнірному варіанті з клеєних косяків

М_роз=М_а /ᶓk_ф 2sin α , (IX. 4)

Рис. ІХ.19. Схема розташування нормальних сил у вузлі склепіння. а- в середньому вузлі ; б- в торцевому вузлі ;

При відцентровому вузловому з'єднанні неминуча поява додаткових згинальних моментів, діючих в напрямки меншого моменту інерції косяків (рис. IX.18). Однак, як правило, за наявності повздовжнього настилу ці додаткові моменти зазвичай в розрахунку не враховуються. Необхідно мати на увазі, що прикріплювати кожний елемент настилу до кожного косяка обов'язково треба не менш як двома цвяхами.

У виділеній арочної смузі нормальне сили N_а сприймаються однаково обома косяками (рис. ІХ.19). На кожний косяк передається зусилля

N₁= N_а/ 2sin α, (IX. 5)

Перевіряють напругу в косяках за формулою

N_а/2F_нтsin α+ М_а /ᶓk_фW_нт sin α≤R_c, (IX.6)

де F_нт W_нт - площа і момент опору нетто косяка в середині його довжини ; α - кут між поздовжньою віссю косяка зведеного склепіння;

(IX.7)

де - гнучкість склепіння , що визначається для варіанту з вузлами на болтах з косяків цільного перерізу за формулою:

≈ (IX.8)

де 0,6 - емпіричних коефіцієнт, враховуючи просторову роботу сітки склепіння.

Для зведення стрілчастого виду цей коефіцієнт дорівнює 0,7.

Так як сумарна деформація склепіння визначається довжиною, на якій відбувається накопичення елементарних деформацій під дією згинального моменту, тоді враховуючи косий напрямок косяків, розрахункова довжину склепіння збільшується діленням на sin α.

Вільну розрахункову довжину дуги склепіння приймають при наявності однобічного навантаження l₀=0,58S_a.

Для склепіння з безшарнірними вузлами з клеєфанерних косяків.

= (IX.9)

де 0,6 – емпіричний коефіцієнт.

Для склепінь з вузловим з'єднаннями на шипах.

(IX.10)

де 0,75 – емпіричний коефіцієнт

При стріловому виді склепіння коефіцієнт треба приймати 0,85.

У вузлах кругло-сітчастого склепінь всіх варіантів, крім склепіння з безшарнірними вузлами, слід перевіряти бокові межі наскрізного косяка на зминання поперек волокон торцями накладаючим косяками (рис. ІХ.20). Силу зминання знаходять за формулою

N_c=N_a/(2sinα sin α) (IX. 11)

Розкладання сил у вузлі кругло-сітчастого склепіння з вузловим з’єднанням на болтах показано на рис. (IX.23, а). Натяг болтів

(IX. 12)

Стискаючі зусилля у косяках, з’єднуються до торців стіні дають рівнодіючу в напрямків зведеного склепіння N_р=N_actg α (див. рис. IX.19, б).

Щоб уникнути передачі зусиль N_р на торцеві стіни вони сприймаються дошками поздовжнього настилу (решітками ), прикріплених до верхнього поясу торцевої арки. Стики дощок поздовжнього настилу розташовуються в розбіжку. Необхідна кількість цвяхів для прикріплення однієї дошки поздовжнього настилу шириною b до торцевої арці знаходять за формулою:

n_гв=N_рb/ΔsT_гв (IX. 15)

На ділянці, що дорівнює відстані між стиками двох суміжних дощок, кожну з них прикріплюють до косяків сітки цвяхами у кількості, не меншій отриманого за формулою (IX. 15). Розрахунок поздовжнього настилу ведуть на спільну дію згину від зовнішнього навантаження на проліт між косяками і на розтяг, викликаною силою N_р.

У кругло-сітчастому склепіннях всіх систем, крім клеєфанерних косяків з безшарнірним вузлом, кожний косяк працює в основному як одно прольотна балка з навантаженнями, зосередженим в середині прольоту (рис. ІХ.21).

У склепінні з вузловим з'єднаннями на шипах опорна реакція сприймається шипами і передається на відповідні межі гнізда, а у варіанті з вузловими сполуками на болтах - силами тертя між торцями косяків і боковими гранями наскрізних косяків. Причина такої відмінності в тому, що діаметр гнізда, як вказується вище, приходиться робити більші діаметри болта на 4 мм через розбіжність осі болта з віссю гнізда, що виключає роботу болта як ригеля. Аналіз показує, що сила тертя, рівна k_тр N₁ при відношенні l_к/h _к =10…13 більше сили Q в 1,5-1,7 рази.

У варіанті із з'єднаннями на шипах силу тертя збільшувати не слід, оскільки не можна забезпечити щільність сполучення торців накладаючим косяків з

Рис. IX.20. Розположення сил в у вузлах кругло-сітчастого склепіння. а-на болтах; 6 - на шипах.

боковими граням наскрізного косяка через неможливість виготовлення косяків з допусками (по довжині) рівна нулю. У варіанті із з'єднаннями на болтах у вузлах сила тертя надійно забезпечується болтами за практичних допусках відповідним закручуванням гайок при складанні склепіння.

Передача поперечних сили Q є вузлам на болтах тертя відбувається рівномірно по всій висоті торця, а не зосереджено по лінії верхніх або нижніх граней гнізда та відповідних граней шипі

Рис. ІХ.21. Епюра згинальних моментів у віддільних косяках (а) і характер руйнування косяка (б)

в, що трохи збільшують небезпека розтріскування косяків у цьому варіанті склепіння. Для зменшення цієї небезпеки рекомендується збільшувати довжину косяка (l_к/h _к =13), так як при цьому зменшується поперечна сила (див. рис. ІХ.24), яка рівна.

Конструкція жорстких фронтонів, а також з’єднуюче склепіння до фронтону має бути провірена розрахунком на навантаження, що припадає на одиницю довжини горизонтальної проекції фронтоном арки, за формулою:

g_ф=gB/2[1-(2/3k_ф)], (IX. 15)

де g_ф - відповідна (симетрична або несиметрична) навантаження на горизонтальну проекцію склепіння. Значення В у формулі (IX. 17) слід приймати не більше 2,5 s_д.

У залежності від схеми настільні бруси розраховують на згин: а) при обпиранні на окремо стоять стійки - на косий вигин від дії вертикальний і горизонтальному (розпір) навантаження від склепіння, б) при обпиранні на стіну - на вигин у горизонтальній площині від дії розпору.

Розрахунковий проліт при розрахунку на вертикальне навантаження - відстань між стійками, на горизонтальне навантаження - відстань між затяжками склепіння.