Конструкции из дерева и пластмасс. Волик А.Р. 2005

l

Рис. 11.6. Клеефанерные балки с плоской и волнистой стенкой:

а – двутаврового сечения с плоской фанерной стенкой с вертикальным расположением досок в поясах; б – то же, с горизонтальным расположением досок в поясах; в, г – коробчатого с вертикальным расположением досок в поясах; д, е – то же, двух- и трехстенчатого с горизонтальным расположением досок в поясах; ж, к – одностенчатого сечения с волнистой фанерной стенкой; з, и – двустенчатого сечения с дощатыми и фанерными поясами; л – горизонтальное сечение одностенчатой балки; м – деталь сопряжения стенки с поясом; 1 – пояс; 2 – фанерная стенка; 3 – ребро жесткости

161

Узлы опирания балок на нижележащие конструкции показаны на рис. 11.7.

50

Рис. 11.7. Опирание балок каркасных зданий:

а – с перекрытием концов балок накладками на болтах; б – с помощью вкладыша; в – на двухветвевую стойку; г – не деревянную стойку; 1 – стойка; 2 – балка; 3 – болт; 4 – деревянная накладка 30 мм; 5 – вкладыш; 6 – планка; 7 – тавровый профиль; 8 – удлиненное отверстие для болта

Расчет балок:

В большинстве случаев рассчитываются как однопролетная шарнирно опертая балка на изгиб, на равномерно распределенную нагрузку (от собственного веса, покрытия, снега):

162

1. Расчет на нормальные напряжения при изгибе производят по

формуле σm.i.d = Mi.d. . При расчете балок с переменной высотой сечения

Wi.d.

следует учитывать влияние ската на изгибающие напряжения: при α <100 изгибающие напряжения в крайних волокнах, параллельных поверхности,

определяются по формуле σm.d. = (1+ 4 tan2 α) b6Mhd2 , а на скатной поверх-

ности – по формуле σm.α.d. = (1−4 tan2 α) b6Mhd2 . В крайних волокнах кро-

мок ската напряжения должны удовлетворять условию

случая сжимающих напряжений параллельно скатной поверхности.

2. Проверка на устойчивость плоской формы деформирования

производится по формуле σm.d ≤ kinst fm.d , где kinst – коэффициент устойчивости изгибаемого элемента. Для изгибаемых балок постоянного сечения, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба, kinst опре-

следует умножать на дополнительный коэффициент kg.m. , принимаемый по

табл. 7.5. СНБ 5.05.01-2000.

3. Расчет балок на скалывание производится в сечениях над опорами на действие поперечных сил Vd по формуле

где Ssup – статистический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси; Isup – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси.

163

Расчет клеефанерных балок:

Расчет клеефанерных балок производят с учетом совместной работы поясов и фанерных стенок без учета податливости соединений.

Проверка нормальных напряжений в полках балки производится в сечениях, где они достигают максимальной величины.

1. Верхняя полка проверяется на сжатие от изгиба с учетом ее устойчивости из плоскости балки по формуле

где kc – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента:

Гибкость элементов определяется по формуле λ = lid , а расчетную

длину элемента принимают равной шагу ребер жесткости.

2. Нижнюю полку балки проверяют на растяжение от изгиба по формуле

3. Прочность фанерных стенок проверяется при срезе и скалы-

вании над опорами, где действуют максимальные поперечные силы, с помощью формулы для расчета деревянных элементов, работающих на скалывание.

Скалывающие напряжения τw.d в стенке балки на уровне ее нейтральной оси определяются по формуле τw.d = (Vd Ssd ) /(Id bd ) , где Ssd – статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси; bd – расчетная ширина сечения; bd = ∑bw , где ∑bw –

суммарная толщина стенок.

4. Прочность фанеры по клеевым швам, соединяющим стенки с поясами, проверяют по общей формуле скалывающих напряжений, при

164

этом ширина площади скалывания (расчетная ширина сечения) bd = n h f , где h f – высота поясов; n – число вертикальных швов.

Скалывающие напряжения τw.f.d в швах между поясами и стенкой балки должны удовлетворять условиям

τw.d ≤ f pv.90.d , τw. f .d ≤ f pv.0.d .

5. Стенка должна проверяться на прочность при действии нормальныхикасательныхнапряженийпоформуле

где fpt.α – расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом α,; σw

– нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов; τw – касательное напряжение в стенке на уровне внутренней кром-

ки поясов; α – угол, определяемый из зависимости tg2α= 2τw .

σw

6. Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси балки расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие ка-

сательных и нормальных напряжений при условии hw bw > 50 (hw – вы-

сота стенки между внутренними гранями полок; bw – толщина стенок) по формуле

где hw – расчетная высота сечения стенки, которую следует принимать равной hw при расстоянии между ребрами a ≥ hw и а – при a < hw .

При поперечном по отношению к оси балки расположении наружных волокон фанерной стенки проверку устойчивости следует производить по этой же формуле на действие только касательных напряжений в

тех случаях, когда hw bw > 80.

По II группе предельных состояний расчет заключается в определении его наибольшего прогиба Umax от нормативных нагрузок и проверке

условия, чтобы он не превосходил предельные прогибы элементов зданий и сооружений, указанных в нормативных документах.

165

Деформации деревянных конструкций или их определенных элементов следует определять с учетом сдвига и податливости соединений, т.е. поперечных сил.

Наибольший прогиб изгибаемых элементов постоянного и переменного сечения определяют по формуле

где U0 – прогиб балки постоянного сечения, высотой h без учета деформа-

ций сдвига; U0 = k Fk l3 ,

E Isup

11.2. Цельнодеревянные, клеедеревянные и составные стойки. Конструирование и расчет

Стойки

цельнодеревянные

составные (рис.11.8)

клеедеревянные (рис. 11.9)

решетчатые (рис. 11.9)

Цельнодеревянные стойки представляют собой деревянные элементы (брусья, толстые доски, круглые или окантованные бревна). Размеры стоек и их несущая способность ограничена сортаментом лесоматериала. Длина должна быть не более 6,5 м, а размеры сечения – до 20 см. Это малотрудоемкие элементы конструкций, имеющие небольшую сложность. Широко распространены в строительстве. Применяются для различного рода опор.

Составные стойки состоят из цельных брусьев или толстых досок, соединенных по длине болтами или гвоздями. Стержни составных стоек

166

соединяются плашмя вплотную или имеют зазоры, выполненные с помощью прокладок из досок или брусков (рис. 11.8.).

Рис. 11.8. Составные стойки

Клеедеревянные стойки могут иметь квадратное или прямоугольное сечение.

Сечение стойки (рис. 11.9, а)

постоянное переменное ступенчатое

Решетчатые стойки применяют в качестве опор несущих конструкций покрытий и стен деревянных производственных зданий в районах, где нет возможности изготовить клеедеревянные стойки. Их высота может достигать 10 м и более. Они состоят обычно из брусьев, соединяемых в узлах болтами (рис. 11.9, 11.10). Такие стойки могут иметь прямоугольную форму с двумя вертикальными поясами или треугольную с одним вертикальным и другим наклонным поясами.

167

l

Рис. 11.9. Виды стоек:

а – клеедеревянные стойки (виды сечений по высоте стойки); б – решетчатые стойки

Рис. 11.10. Узлы решетчатых стоек:

а – верхние; б – опорные; в – промежуточные; 1 – пояса; 2 – болты; 3 – стальная балка; 4 – анкеры; 5 – стальной уголок; 6 – стержни решетки; 7 – стальные накладки

Опирание стоек может быть жестким или шарнирным (рис. 11.11.).

168

Рис. 11.11. Опорные узлы жестко защемленных (а – г) и шарнирно опирающихся сжатых стоек (д, е): 1 – фасонка; 2 – уголок; 3 – тяж; 4 – стояк; 5 – изоляция; 6 – анкер из полосовой стали; 7 – фундамент; 8 – болт; 9 – планка; 10 – сварной столик; 11 – анкер из круглой стали; 12 – швеллер; 13 – зубчатая шпонка; 14 – штырь; 15 – нагель; 16 – квадратная труба; 17 – гнутая фасонка

169

Расчет колонн:

В зависимости от схемы нагружения колонна рассчитывается на центральное сжатие и сжатие с изгибом и проверяется на устойчивость плоской формы деформации.

Сечение колонны подбирается методом последовательного приближения на воздействие наиболее невыгодного сочетания нагрузок, задаваясь в рекомендуемых пределах значениями высоты и ширины сечения.

Центрально сжатые стойки рассчитываются:

зависимости от гибкости элемента. Гибкость элементов определяется по формуле λ = lid , а расчетную длину элемента следует определять умноже-

нием его свободной длины l на коэффициент µ0 , учитывающий закрепление

элемента и нагрузку, действующую на элемент.

Внецентренно сжатые стойки рассчитываются:

коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе по направлению соответствующей оси от действия продольной силы, опреде-

ляемый по п. 7.1.9.2. СНБ 5.05.01-2000.

противления брутто на рассматриваемом участке lm .

170