4.6. Балки дервягина (на пластинчатых панелях)
1. В виде треугольной арки
2. Балки двутавровые с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Эти балки являются конструкциями построечного изготовления, они состоят из дощатых или трубчатых поясов, перекрестной стенки из досок и ребер жесткости, могут быть двускатными или постоянного сечения.
В балках пояса выполняются чаще из досок толщиной 40-60мм. Перекрестная стенка состоит из двух слоев досок, общая толщина которых должна быть равна толщине доски пояса, доски стенки должны быть наклонены к нижнему поясу так, чтобы его уклон был равен 0,5. Пояса со стенкой соединяют расчетным количеством гвоздей. Ребра жесткости ставят с шагом а=(1/5÷1/10)l. Обычно в сечениях, где прикладывается сосредоточенные нагрузки, толщина досок ребер жесткости принимается равной толщине доски поясов. Крепятся ребра жесткости гвоздями конструктивно. Оба слоя досок стенки в пределах между поясами скрепляются друг с другом гвоздями, концы которых загибают и гвозди располагают так, чтобы каждая доска прикреплялась ≥2 гвоздями, а ее свободная длина во избежание выпучивания ≤30 толщин доски.
В статическом отношении в балке с перекрестной стенкой рассматривается как ферма многорешетчатой системы с растянутыми нисходящими от опор и сжатыми восходящими раскосами, образующими вертикальную стенку.
Усилия в поясах определяют как
-
расстояние между осями поясов (нижний
пояс растянут)
Сжатый верхний пояс проверяют на продольный изгиб – устойчивость из плоскости балки с расчетной длиной равной расстоянию между закрепленными точками (расстояние между прогонами).
Растянутый нижний пояс проверяют на прочность.
Гвозди соединение пояса со стенкой рассчитывают на сдвиговые усилия.
Высота балки принимается h=(1/8÷1/12)l
4.7. Расчет и конструирование клееных балок
Они делятся на дощатоклеенные и клеефанерные.
Для дощатоклеенных балок применяют доски высушенные до влажности 9-12% свежеостроганные с максимальной толщиной 33 мм. Максимальная ширина доски в пакете 180 мм
Дощатоклееные балки
Преимущества дощатоклееных балок:
они работают как монолитные;
их можно изготовить с большим поперечным сечением выгодной формы (двутавровое сечение);
в балках длиной более 6,5м сращивание отдельных досок производится вразбежку, следовательно, балка не имеет стыков, ослабляющих ее сечение;
в дощатоклееных балках можно рационально размещать доски различного качества по высоте поперечного сечения и по длине балки. Слои из досок первого или второго сортов укладывают на наиболее напряженные зоны балки, а слои из досок второго или третьего сортов - в менее напряженные места. В дощатоклееных балках можно также использовать маломерные пиломатериалы.
Рис.
Доски
II
сорта менее качественные, но дешёвые.
Расчетное сопротивление
берется
поI
сорту. Для небольших (до 6,5м) пролетов
используют малогабаритные балки.
Недостатки дощатоклееных балок:
сложность склеивания;
большая вероятность возникновения дефектов клеевого шва
Дощатоклееные
балки рекомендуется применять при
пролетах
м.
Высоту
балок приближенно принимают
,
ширину
,
толщину стенки
Двутавровое сечение менее технологично, чем прямоугольное.
Расчет дощатоклееных балок производят как для цельных изгибаемых элементов.
Нормальные напряжения:
,
где
- коэффициент условия работы, учитывающий
влияние
размеров
поперечного сечения
-
коэффициент, учитывающий толщину слоев
-
коэффициент, учитывающий породу древесины
Выполняют проверку прочности по касательным напряжениям:
,
где
-
расчетная поперечная сила;
-
статический момент брутто сдвигаемой
части поперечного сечения элемента;
-
момент инерции брутто сдвигаемой части
поперечного сечения элемента относительно
нейтральной оси;
-
ширина балки; при двутавровом сечении
- ширина стенки
-
расчетное сопротивление скалыванию
при изгибе для клееных элементов
Выполняют проверку общей устойчивости:
,
где
-
максимальный изгибающий момент на
рассматриваемом участке;
-
максимальный момент сопротивления
брутто на рассматриваемом участке
В
шарнирно опертых балках при изготовлении
следует предусматривать строительный
подъем
Клеефанерные балки
Клеефанерные балки состоят из фанерных стенок и дощатых поясов. Фанерная стенка может выполняться плоской и для обеспечения местной устойчивости укрепляться ребрами жесткости, либо выполняться волнистой.
Клеефанерные балки с плоской стенкой
Стенки балок выполняют из водостойкой фанеры толщиной не менее 8 мм. Пояса выполняют из вертикальных слоев досок. В балках коробчатого сечения допускают горизонтальное расположение слоев.
Материал
разнесен от нейтральной оси (пояса),
следовательно, использование таких
балок очень эффективно. Ребра жесткости
ставят с шагом
от
пролета
Располагать фанеру необходимо так, чтобы ребра наружных слоев (шпона) были направлены вдоль балки. В этом случае модуль упругости становится выше на 20 % . И можно выполнять стык на ус.
Клеефанерные балки рассчитывают с учетом модуля упругости по приведенным геометрическим характеристикам. Приведение делается по наиболее напряженному материалу - древесине поясов.
Приведенные геометрические характеристики сечения:
;
;
,
где
,
,
- соответственно момент инерции,
статический момент и площадь поясов;
,
,
- соответственно момент инерции,
статический момент и площадь фанерной
стенки
Расчет производится с учетом работы фанерной стенки на нормальные напряжения. Но основная доля напряжений воспринимается поясами. Поэтому при определении напряжений надо сравнивать их с расчетным сопротивлением древесины растяжению, а не сжатию и изгибу, как это делается в обычных балках:
,
где
- приведенный к материалу поясов момент
сопротивления;
-
коэффициент продольного изгиба для
пояса из плоскости изгиба;
-
расчетное сопротивление древесины
поясов растяжению
Работа балок с волнистой стенкой отличается от работы балок с плоской стенкой тем, что волнистая стенка не может воспринимать напряжения, так как при изгибе балки она способна скалываться и распрямляться в распоре. То есть, волнистая стенка обладает податливостью, в результате чего пояса балки будут упруго сдвигаться друг относительно друга.
Расчет производится как для составных балок на податливых связях, роль которых выполняет волнистая стенка. Момент инерции балок как цельного элемента определяется без учета работы стенки.
При изготовлении таких балок в поясах высверливают волнистый желобок, и в него вклеивается стенка.
Дощатоклееные балки, армированные стальными стержнями
1.Одиночное армирование 2. Двойное армирование
(только в растянутой зоне)
Армирование применять рационально, если необходимо увеличить несущую способность сечения при ограниченной высоте. Применяют арматуру с пределом текучести более 400 МПа.
Пазы в древесине для укладки арматуры выбирают фрезерным станком. Они могут быть круглыми и квадратными, на 1,5 мм больше, чем диаметр арматуры. Склеивание производится заливочными смесями на основе эпоксидных смол.
Коэффициент
армирования
Расчет армированных конструкций производится по приведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сечение рассматривается как цельное.