3. Статичні схеми дерев’яних рам

Рамні конструкції є одними з найбільш поширених типів несучих конструкцій. Вони добре вписуються в поперечний переріз більшості виробничих і громадських будівель.

Рамні конструкції належать до класу розпірних.

Дерев'яні рами зазвичай застосовують однопрогонові при прольотах

12 ... 30 м.

У світовій практиці будівництва зустрічаються рами прольотом до 60 м.

Рами класифікуються за кількома ознаками.

- За статичною схемою рами можуть бути:

1) трьохшарнірними (статично визначеними)

Рис. 1 - Трьохшарнірна рама

2) двохшарнірними жорстко опертими (такі рами є статично невизначені)

Рис. 2 - Двохшарнірна жорстко оперта рама

3) двохшарнірними шарнірно опертими (теж статично невизначені)

Рис. 3 - Двохшарнірна шарнірно оперта рама

Найбільш поширеними є трьохшарнірні рами, тому що в статично визначених системах не відбувається перерозподілу зусиль при деформації від тривало діючого навантаження, що забезпечує відповідність їх розрахунковим зусиллям.

4. Конструкції дерев’яних рам

- За конструктивним вирішенням розрізняють:

1) рами, котрі виготовляються на місці будівництва;

2) рами заводського виготовлення.

Рами місцевого виготовлення з дощок і брусів збирають безпосередньо на будівельному майданчику. У цих рамах використовуються переважно податливі види з'єднань: болти, цвяхи, упори.

Ригель та стійки таких рам можуть мати суцільний переріз або виконуватись у вигляді гратчастих систем.

а) б) в)

Рис. 4 – Рами,котрі виготовляються на буд майданчику:

а) з підкосами в карнизному вузлі; б) з опорними підкосами; в) з гратчастими стійками.

До рам розглянутих вище відносяться також рами з перехресною стінкою на цвяхах. Конструкція таких рам аналогічна конструкції балки з перехресною стінкою на цвяхах.

Рами місцевого виготовлення відрізняються великою кількістю вузлів і вимагають великих затрат праці і високоякісних матеріалів, тому більш поширені рами заводського виготовлення - клеєні рами.

Залежно від технології виготовлення або використовуваних матеріалів клеєні рами можна поділити на три групи:

1) гнутоклеєні (з клеєних по пласту дощок);

2) дощатоклеєні з прямолінійних елементів;

3) клеєфанерні, що мають дощаті пояси і стінки з водостійкої фанери.

Рис. 11 –Види гнутоклеєних рам

Рис. 13. Види клеєфанерних рам

5. Розрахунок дерев’яних рам

Розрахунок рами виконують в такій послідовності:

1) статичний розрахунок, тобто обчислення зусиль в елементах рами від дії зовнішніх навантажень (сніг, вітер), власної ваги рами і ваги покриття;

2) перевірка перерізів рами;

3) розрахунок вузлів рами.

При статичному розрахунку визначають зусилля і будують епюри M, N, Q від дії рівномірно розподіленого навантаження окремо від власної ваги конструкцій, від снігового навантаження ліворуч, праворуч від гребеневого вузла і на всьому прольоті, а також- від дії рівномірно розподіленого навантаження від вітру зліва і справа.

При висоті стійки до 4 м розрахунок на вітрове навантаження можна не проводити.

Зусилля визначаються методами будівельної механіки в характерних точках по периметру рами, наприклад А, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Кількість точок визначається характером епюр.

Для прикладу покажемо епюри M, N, Q від рівномірно розподіленого навантаження ліворуч від гребеневого вузла.

Рис. 16 - Епюри M, N та Q

Доцільно спочатку визначити зусилля і епюри від рівномірно розподіленого одиничного навантаження (q₁ = 1), а потім з урахуванням коефіцієнта k = q/q₁, (де q - реальне навантаження, q₁ - одиничне навантаження) визначати зусилля від реальних навантажень.

В результаті статичного розрахунку визначаються розрахункові зусилля в перетинах рами при основних і додаткових сполученнях навантажень:

а) розрахункова постійна і тимчасова на всьому прольоті;

б) постійна на всьому прольоті, тимчасова - на половині прольоту;

в) за схемами а і б в поєднанні з вітром.

Перевірка перетинів рами

Найбільш напруженими перерізами по нормальним напруженням, якщо звернути увагу на епюри M і N, для рам є карнизні вузли, а для рам з підкосами – перерізів біля кінців підкоса в місцях примикання його до стійки і ригеля.

1. Розрахунок на міцність елементів трьохшарнірних рам в їх площині допускається виконувати за правилами розрахунку стиснуто-згинаних елементів з розрахунковою довжиною, яка дорівнює довжині піврами по осьовій лінії:

2. Стійкість плоскої форми деформування трьохшарнірних рам допускається виконувати за формулою:

Криволінійні ділянки гнутоклеєних рам

Рис. 17 - Криволінійна ділянка гнутоклеєної рами

Криволінійні ділянки гнутоклеєних рам при відношенні h / r ≥ 1 / 7 (h - висота перерізу, r - радіус кривизни центральної осі криволінійної ділянки) належить розраховувати

Тут під час перевірки напруження по внутрішній кромці розрахунковий момент опору необхідно множити на коефіцієнт k_rb:

Розрахунок вузлів рами.

Для рам заводського виготовлення виконується розрахунок опорного і гребеневого вузлів. Опорні шарнірні вузли клеєних рам можуть бути дуже різноманітними.

Покажемо кілька варіантів опорних вузлів:

Рис. 18 - Варіанти опорних вузлів

Для всіх варіантів опорних вузлів поздовжня стискаюча сила N сприймається зминанням вздовж волокон деревини стійки. У цьому випадку перевірку виконують за формулою:

Поперечна сила Q може передаватися на фундамент через болти або глухарі, що кріплять стійку до сталевих елементів, заанкерених у фундамент. У цьому випадку розраховується кількість болтів, що сприймають силу Q.

В іншому варіанті опорного вузла поперечна сила передається через дерев'яний брусок або через вертикальний лист сталевого черевика. У цьому випадку

Гребеневий вузол найчастіше вирішується з дерев'яними накладками на болтах, хоча можливі й інші варіанти гребеневого вузла (при великих величинах поперечної сили), наприклад, з металевими з'єднувальними деталями.

Рис. 19 - Гребеневий вузол

Кількість болтів розраховується з умови сприйняття ними поперечної сили.

Лобові упори з'єднання ригелів розраховують на зминання під кутом і вздовж волокон на дію поздовжньої сили N.