ГИА 2020 КДП / 5

Консольно-балочные и неразрезные прогоны

В конструкциях перекрытий с одинаковой интенсивностью нагрузки во всех пролетах можно применить консольно-балочные прогоны (рис. 54).

В этих системах, в зависимости от расположения шарниров в их пролетах, можно получить равномоментное или равнопрогибное решение.

Существуют в этих решениях две схемы расположения шарниров: с двумя шарнирами (стыками) через пролет (рис. 54, а) и с одним шарниром в пролете (рис. 54,6). Вторая схема плоха тем, что в случае разрушения одного из пролетов происходит последовательное разрушение прогонов во всех остальных пролетах. Поэтому она не может быть принята для отдельных прогонов, а пригодна только для спаренных прогонов.

Расчет консольно-балочных прогонов с равными пролетами ведется при равномерно распределенной нагрузке расчетный пролет равен

При расстоянии шарниров от опор во всех пролетах x = 0,146*l = 0,15*l изгибающие моменты в середине пролета и на опоре будут:

Наибольший прогиб в тех пролетах, где нет шарниров, будет равен

Стыки прогонов осуществляются косым прирубом. Боковое смещение в шарнире предотвращается установкой одного вертикального болта (рис. 54,в).

При использовании пиломатериалов с предельной длиной 6,5 м величина пролетов консольно - балочной системы не должна превышать 4,5 м.

Рис. Консольно - балочные п неразрезные системы прогонов: а - схема с двумя шарнирами через пролет; б - схема с одним шарниром d пролете; в - конструкция шарнира-стыка прогона; г - общий вид неразрезного прогона

Спаренные неразрезные прогоны проектируются по второй схеме путем соединения двух систем с противоположным расположением шарниров (рис. 54, г). При этом все стыки делаются с прямым упором на расстоянии 0,21*l вправо и влево от опор.

При равных пролетах момент от равномерно распределенной нагрузки будет ql2/10; на второй опоре тоже равен ql2/10, а на последующих ql2/12. При уменьшении крайнего пролета на 20% моменты на опорах выравниваются. В этом случае опорный момент будет M0 = ql2/l2, а пролетный Mn = ql2/24.

Уменьшение крайнего пролета на 20% полезно еще и потому, что при величине средних пролетов 6м крайний элемент прогона вместе с консолью будет иметь такую же длину. В противном случае потребовалось бы для крайних элементов применять длинномер или устраивать стык вблизи крайней опоры, что не рекомендуется.

Рис. Работа стыка в неразрезном прогоне

Стыки досок скрепляются гвоздями, рассчитанными на действие поперечной силы Q, определяемой из условия (рис. 55):

Число гвоздей при расчетной несущей способности на один срез гвоздя Тгв будет:

Полученное число гвоздей необходимо располагать по обеим сторонам стыка. На остальной части прогона ставится по одному гвоздю через 0,5 м.

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из до­сок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхо­да древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или в разбежку. В консольно-балочных неразрезных прогонах из спаренных досок стыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролет­ными статически определимыми системами. Их приме­нение целесообразно в том случае, когда временная на­грузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147l (l- пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значе­нию максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона. 

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,211l, то получится равнопрогибное решение, при ко­тором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми.  .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l1=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет Mоп=ql2/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f1= 2,5qнl4/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах долж­но быть усилено, а опорная реакция первой промежуточ­ной опоры будет больше остальных на 13 %, что потре­бует проверки и возможного усиления опорной конст­рукции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шар­ниров косым прирубом. Во избежание сме­щений под действием случайных усилий в середине ко­сого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспе­чить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах распо­ложения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, рав­ной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превыша­ет 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить край­ние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прого­нов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно приме­нять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой углы наклона косательных к упругим линиям балки и подбалки, одинаковы, зависит от соотношения жесткостей балки и подбалки.

Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соеди­ненных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем про­лете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте сты­ка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каж­дой стороны стыка определяют исходя из того, что по­перечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М0П/2хГВ, в то же время равна Q=nГBTГВ, откуда nГВ = Моп/2хГВ ТГВ

гдехГВ — расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учиты­вая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное ТГВ. Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l1 должны быть меньше или равны 0,8l.