4. 2. Рамы

Деревянные рамы являются одним из основных классов несущих деревянных конструкций и могут применяться в одно- и многопролетных зданиях различного назначения. Пролеты рам могут быть 12 … 30 м. Вертикальные стойки и наклонные ригели служат основами для настилов покрытий и обшивок стен.

В современных покрытиях применяют гнутые клееные и клееные рамы из прямолинейных элементов. Отличаются такие рамы главным образом устройством карнизного узла (рис. 4. 10, 4. 11).

Шарнирные коньковый и опорный узлы отличаются простотой решения, а усилия, действующие в сечениях рам, не зависят от осадки фундаментов, что является преимуществом. К недостаткам можно отнести возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях. Распор в таких рамах обычно передается на фундаменты или воспринимается затяжкой, расположенной на уровне опор (в полу).

.

Рис. 4.9. Геометрические схемы осей трехшарнирных рам:

а - гнутоклееная рама; б - рама с зубчатым карнизным стыком; 1-5 - номера расчетных сечений

Конструктивно рассматриваемые рамы имеют Г-образную форму, и прямоугольное поперечное сечение наибольшей высотой в карнизной части для восприятия максимального изгибающего момента. Уклон внутренней кромки относительно наружной принимают не более 15 %.

Статический расчет рам выполняют по общим правилам строительной механики при наиболее невыгодном сочетании нагрузок:

- постоянная g и снеговая s нагрузки на всем пролете;

- постоянная нагрузка на всем пролете и снеговая на половине пролета;

- ветровая нагрузка W в сочетании с вышеназванными нагрузками при высоте стоек рамы более 5 м.

В расчетных сечениях на половине рамы определяют изгибающие моменты М. Продольные силы N допускается определять лишь в узлах, включая карнизный, а поперечные силы Q – в опорном и коньковом узлах.

Рис. 4.10. Схема к определению усилий в карнизном узле гнутоклееной рамы

Прочность наибольшего сечения карнизного узла в гнутой клееной раме проверяют на сжатие с изгибом по формуле для внутренней сжатой кромки

σ = N/F _рас + М _Д / W_рас k _{г. в} ≤ R _c, (4. 4)

где k _{г. в} = (1 – 0,5 h/r)/(1 – 0,17 h/r) при h/r ≥ 1/7; k _{г. в} = 1 при h/r < 1/7;

h и r показаны на рис. 4. 11.

Для наружной растянутой кромки в формулу (4. 4) вместо k _{г. в} подставляют

k _{г. н} = (1 + 0,5 h/r)/(1 + 0,17 h/r).

Устойчивость плоской формы деформирования проверяют по формулам п. 6. 19 [1], в которых за расчетную длину l₀ принимают длину геометрической оси на половине рамы. Опорный узел стойки рассчитывают на смятие вдоль и поперек волокон

σ = N/F _см ≤ R _c; σ = N/F _см ≤ R _{см 90}. (4. 5)

Стойку рамы в опорном узле к фасонкам сбоку стального башмака крепят монтажными болтами.

Коньковый узел рассчитывают на прочность при смятии под углом к продольным волокнам, а количество болтов для крепления накладок по формуле (60) [1].

Для дощатой клееной рамы с карнизным зубчатым стыком усилия в стойке и ригеле определяют так же, как и для дощатой клееной гнутой рамы. Проверку прочности карнизного узла выполняют по следующим формулам:

для сжатой зоны вдоль оси абсцисс (х) под углом α к волокнам

σ _{х. с} = N/F _рас + М _Д/(k ₁ W _рас)≤ R _{см α}; (4. 6)

для растянутой зоны вдоль оси х под углом α

σ _{х. р} = -N/F_рас + М _Д/(k ₂ W _рас) ≤ R _и m _α; (4. 7)

для сжатия вдоль оси y под углом β = 90^о – α

σ _{y. c} = М _Д/(k ₃ W _рас) ≤ R _см, (4. 8)

где F _рас, W _рас – площадь и момент сопротивления биссектрисного сечения;

М _Д определяют по формуле (31) [1], ξ – по формуле (32) [1];

R _и, R _см – соответственно расчетные сопротивления древесины изгибу и смятию под углами α и β к волокнам ;

K ₁, k ₂, k ₃, m _α принимают по рис. 4.12

Рис. 4.11. График изменения коэффициентов k₁,k₂, k₃, m_α

П р и м е р 4. 4