книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие

Г л а в а V I I I

КЛЕЕНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ И ФАНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

§ 36. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Интенсивное развитие производства синтетических клеев соз­ дало большие возможности для широкого внедрения в строитель­ ство клееных деревянных конструкций и получение листового материала в виде водостойкой строительной и бакелизированной фанеры.

В настоящее время конструктивную основу цельнодеревянных несущих элементов зданий и сооружений массового строи­ тельства должна составлять клееная древесина (в том числе и водостойкая фанера).

Клееные монолитные элементы конструкции, составленные из пакета досок, так же как и листовые из фанеры, радикально разрешают задачу получения рационального сортамента кон­ структивных элементов составного сечения с неподатливыми свя­ зями на клею, отличаются наиболее эффективным использова­ нием механических свойств древесины (маломерного пиломате­ риала) и фанеры.

В тех же случаях, когда при компоновке большепролетных балочных и арочных клееных конструкций оправдывается приме­ нение рабочего сечения переменной высоты по длине элемента (наличие кососрезанных досок в растянутой зоне сечения) и ког­ да в сечении элемента могут появляться растягивающие попереч­ ные силы, следует от многослойной дощатой конструкции пере­ ходить к клеефанернон.

Фанеру как листовой конструкционный материал можно ши­ роко применять в ограждающих и несущих конструкциях.

Целесообразность использования клеефанерных деревянных конструкций в ограждающих частях отапливаемых зданий опре­ деляется прежде всего малым весом и малой теплопроводностью поперек волокон древесины и высокой несущей способностью клееных панелей, в которых фанера служит одновременно и непродуваемым ограждением, и настилом, и конструктивными поя­ сами пространственно жесткой коробчатой конструкции [18].

За рубежом производство фанеры и использование ее в стро­ ительстве достигло огромных размеров. Фанера применяется

в ограждающих конструкциях в виде щитов стен, покрытий и пе­ рекрытий, щитовых дверей и панелей, а также несущих конструк­ ций — балок, арок, рам, косяков кружально-сетчатых сводов и т. п. Она употребляется при устройстве опалубки для изготов­ ления железобетонных конструкций, для возведения цилиндриче­ ских резервуаров, сводов, куполов и т. п.

В Советском Союзе производство строительной и бакелизированной фанеры идет возрастающими темпами. Это открывает большие возможности применения клееных фанерных конструк­ ций в жилищном, промышленном и сельскохозяйственном строи­ тельстве.

Клееные фанерные конструкции изготовляются в заводских условиях, где используется различное прессовое оборудование, осуществляется прогрев деталей в процессе склеивания и кон­ троль качества клееных швов, поэтому они обладают более вы­ соким качеством, чем другие конструкции, выполняемые в мастер­ ских на строительстве [9].

§ 37. КЛЕЕНЫЕ БАЛКИ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ

Клееные балки используются в междуэтажных и чердачных перекрытиях жилых и гражданских зданий и в покрытиях про­ мышленных зданий. Основные типы таких балок показаны на рис. 60.

Клееные балки имеют ряд преимуществ: они могут быть из­ готовлены с различными профилями поперечного сечения (дву­ тавровые, тавровые, рельсовидные, прямоугольные) и длиной, превышающей размеры стандартного пиломатериала. По высоте сечения балки можно, не снижая ее прочности, размещать раз­ личные по качеству пиломатериалы согласно категорий деревян­ ных элементов несущих конструкций (табл. 3).

Клееные балки в виде многослойного пакета досок прямо­ угольного или двутаврового сечения (рис. 61) применяются для покрытий пролетом до 18 ж.

Толщины склеиваемых досок в прямолинейных элементах должны быть не более 5 см. Стыки досок по длине прямолиней­ ных растянутых элементов, в растянутой зоне изгибаемых эле­

досок. По ширине балки доски склеивают по кромкам впритык, сдвигая швы в соседних слоях досок не менее чем на 4 см.

132

" is го

а — двутаврового сечения со стенкой из досок на ребро (ftC B =8 —10> kM •= 0 — 1%); б — многослойные из пакета склеенных плашмя досок (ftc в — 4 — 6, ftM = 0—1,5%); в — клеефанерная (Ас в - 3 — 4, ftM = = 0 - 1%) .

В последнее время этот тип балок не нашел широкого применения в строительстве.

Расчет клееных балок производится так же, как и балок цельного сечения, но вследствие возможного многообразия форм

133

и размеров сечения первых к моменту сопротивления вводятся поправочные коэффициенты, учитывающие влияние размеров та

/г = т б & ф .

Для предотвращения разрушения стенки балок двутавровых, рельсовидных и тавровых профилей от скалывания при изгибе

и. _/_

hi ' h '

При рельсовидном сечении клееных балок величина b в табл. 22—23 означает ширину нижней полки.

При проверке скалывающих напряжений по клеевому шву ^

134

расчетная ширина шва Ъ принимается равной 0,6 полной ширины шва (из-за возможной непроклейки, что особенно опасно в тонких стенках двутавровых балок).

В двутавровых и рельсовидных балках нагрузка от перекры­ тий зачастую передается на нижнюю полку балки (рис. 62).

b

>8 см,

Вэтом случае производится проверка на отрыв полки от стенки:

а — ширина опорной планки;

bt — толщина стенки балки или половина толщины при одно­ стороннем приложении нагрузки.

Для двускатных балок прямоугольного сечения, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой, сечение с максимальным нормальным напряжением от изгиба не совпадает с сечением, в котором изгибающий момент достигает максимума. В этом случае проверка прочности по максимальным нормальным на-

135

вого сечения определяется с учетом влияния скалывающих на­ пряжений в тонкой стенке балки

На рис. 63 показана конструкция двускатной двутавровой балки с фанерной стенкой для покрытия пролетом 12 м.

136

Рис. 63. Клееная балка с фанерной стенкой под нагрузку 1,2 т/м:

1 — стыки брусков «на ус»; 2 — стыки досок «на ус»; 3 — фанера толщиной 15 мм; 4 — фанера 10 X 1.5 см на клею; 5 — стык фанерной стенки.

Табл. 24. Поправочные коэффициенты для учета влияния скалывающих напряжений на прогиб балки

Одним из новых видов индустриальных строительных кон­ струкций являются армированные конструкции. Армирование де­ ревянного элемента или конструкции сталью или другими эффек­ тивными материалами (в частности, стеклопластиковой армату­ рой) не только повышает их несущую способность, жесткость и надежность, но улучшает экономические показатели.

Рис. 64. Сечения клееных армирован­ ных балок.

Недостаточная изученность армированных деревянных кон­ струкций •—балок — в значительной мере препятствует их освое­ нию и внедрению в практику строительства.

В настоящее время широкие исследования армированных деревянных элементов проводятся как у пас в Союзе, так и за рубежом.

К наиболее полной работе в области преднапряженного ар­ мирования деревянных клееных балок можно отнести исследо­ вания, проведенные Новосибирским инженерно-строительным институтом имени В. В. Куйбышева и ЦНИИСК имени В. А. Ку­ черенко. Ими было установлено, что наиболее эффективным яв­ ляется армирование балки в обеих зонах, в сжатой и растянутой (рис. 64). Прочность и жесткость армированных балок при про­ центе армирования 1—3% возрастает в 1,4—3,2 раза по сравне­ нию с контрольными — неармированньщи.

138

Повышение жесткости позволит применять булки с большим отношением l/h (по сравнению с неармированными балками) при полном использовании расчетных напряжений.

Эффективность армирования деревянных балок вытекает из естественной особенности древесины — ее пластичности, осо­

конструкций в настоящее время разрабатываются и будут изло­ жены в инструкции по проектированию и изготовлению клееных деревянных конструкций.

§ 39. КЛЕЕФАНЕРНЫЕ БАЛКИ

Наиболее рациональными, экономичными по расходу мате­ риала являются клееные "фанерные балки, применяемые в покры­ тиях пролетом до 15 м.

Балки заводского изготовления, двутаврового (рис. 63) и коробчатого (рис. 65) сечения. Балки в покрытиях зданий исполь­ зуются с параллельными поясами, двускатные и односкатные. Высота клеефанерпых балок в середине пролета принимается равной 1/10—1/12 пролета. Каждая такая балка состоит из до­ щатых поясов и фанерной стенки. Для последней используется водостойкая строительная семислойная толщиной не менее 10 мм клееная фанера марки ФСФ сорта В/ВВ (ГОСТ 3916—69), изго­ товляемая на водостойких фенолформальдегидных клеях. Доща­ тые пояса двутавровой балки рекомендуется выполнять из двух слоев строганых досок, располагаемых с обеих сторон фанерной стенки. Слой досок, примыкающий к фанерной стенке, делают из двух узких досок шириной не более 10 см с небольшим зазором между ними, а наружный слой — из одной доски. Толщина каж­ дой доски поясов балки принимается не более 5 см.

Чтобы обеспечить надежную работу клеефанерной балки на поперечный изгиб, вертикальные стыки фанерных листов должны склеиваться «на ус» (длиной / у с ^ 1 0 б ф ) или впритык с наклад­ ками (рис. 63).

При этом волокна «рубашек» фанеры должны иметь про­ дольное (горизонтальное) направление. В тех случаях, когда требуется повысить расчетное скалывающее напряжение (см. табл. 6) по клеевому шву между фанерой и дощатым поясом бал­ ки, волокна «рубашек» располагают перпендикулярно к оси ниж­ него пояса. Чтобы предотвратить выпучивание фанерной стенки из ее плоскости, по длине балки ставятся вертикальные ребра жесткости из досок на расстоянии 1/8—1/9 пролета. В крайних

139