14 Клеефанерные балки. Особенности расчета и конструирования.

Ответ:

Одним из путей снижения массы деревянных балок является применение клеефанерных балок. Вместе с тем клеефанерные балки имеют пониженную огнестойкость. Об­ласти применения клеефанерных балок те же, что и клееных деревянных балок: прого­ны покрытий, ребра клеефанерных панелей и т.д. Клеефанерные балки состоят из до­щатых поясов и фанерной стенки. Для изготовления таких балок используются пилома­териалы хвойных пород 1-го и 2-го сортов и водостойкая фанера марок ФСФ и ФБС. Основные правила конструирования клеефанерных балок:

- рекомендуемые пролеты 9-12 м (за рубежом до 40 м);

- размерами поперечного сечения предварительно задаются исходя из проекти­руемых нагрузок: h = (1/10..1/12)l, h_п= (1/6..1/10)h;

- пояса балок выполняются из досок δ<50мм и шириной не более 100мм, при большей ширине, в поясах делаются пропилы для снижения напряжений в клеевом шве между древесиной и фанерой;

- фанерная стенка должна быть толщиной более 8 мм, стыки фанерной стенки по длине выполняются «на ус» или в стык с накладками для лучшего использования несущей способности фанерной стенки, листы фа­неры располагаются так, чтобы волокна ее рубашек были направлены вдоль оси балки;

- устойчивость вертикальной стенки обеспечивается постановкой ребер жестко­сти через 1/10l, в крайних панелях сечение усиливается дополнительным листом фане­ры и подкосом жесткости;

- внутренние полости коробчатых сечений обрабатываются комбинированными составами антисептиков и антипиренов.

Порядок расчета клеефанерных балок тот же, что и клееных деревянных балок.

Особенности расчета клеефанерных балок с плоской стенкой.Ввиду неодинаковых модулей упругости древесины и фанеры, в расчетные формулы вводятся геометрические характеристики сечения, приведенные к наиболее напряженному материалу - древесине:

где h- высота балок в расчетном сечении.

Расчет клеефанерных балок с плоской стенкой ведется с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения, однако основная доля нормаль­ных напряжений в клеефанерных балках воспринимается древесиной поясов, поэтому нижний пояс балок проверяется по формуле

Верхний пояс балок проверяется по формуле

,

где φ – коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба для верхнего пояса.

Проверка прочности клеевого шва меду шпонами фанеры на скалывание

,

где S_п - статический момент пояса балки,

Проверка прочности фанерной стенки на срез выполняется по формуле

,

где .

Устойчивость фанерной стенки с подобным по отношению к оси балки расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений.

Особенности расчета клеефанерных балок с волнистой стенкой.

Клеефанерные балки с волнистой стенкой изготавливаются следующими способами:

а) в деревянных поясах балки на копировальных станках по шаблонам выбираются криволинейные пазы клиновидного сечения. Пазы заполняются клеем. Затем фа­нерная стенка вставляется в пазы и протягивается с помощью лебедки на всю длину балки;

б) деревянный пояс (брусчатый или клееный) распиливается волнообразно на две части, в распил на клею вставляется фанерная стенка и пояса вместе со стен­кой запрессовываются в ваймах.

Порядок расчета клеефанерных балок с волнистой стенкой такой же, что и балок с плоской стенкой, однако в таких балках считается, что нормальные напряжения воспринимаются только поясами, поэтому приведенные геометрические характеристики сечения не определяются, а в формулы подставляются геометрические характеристики деревянных поясов балки. Другой особенностью расчета таких балок является необходимость учета податливости волнистой стенки. В расчет вводятся коэффициенты, учитывающие снижение момента сопротивления и момента инерции, за счет податливости волнистой стенки:

при проверке прочности

при проверке жесткости

где В — податливость волнистой фанерной стенки.

Податливость волнистой фанерной стенки определяется по формуле ,

где S_п - статический момент пояса относительно центра тяжести сечения балки, см; δ_ф - толщина фанерной стенки, см; l - пролет балки, см; Е_д - модуль упругости материала пояса, кН/см2; G_ф - модуль сдвига фанерной стенки, кН/см2.

Прочность соединения фанерной стенки с поясами в опорном сечении балок, из­готавливаемых по способу «а», проверяется по формуле

,

где Р - периметр клеевого шва, Р = 2а + δ_ф (а - глубина паза, см); R_ск - расчетное сопротивление древесины поясов скалыванию, МПа; J_п - момент инерции поясов балки без учета фанерной стенки

При определении прогиба клеефанерных балок с волнистой стенкой в формулу прогибов вводится в знаменатель коэффициент k_ж, учитывающий податливость стенки

.