1906

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

(ПГУАС)

В.М. Вдовин

КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛЕЕДОЩАТЫХ И КЛЕЕФАНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, БАЛОК, АРОК И РАМ

Рекомендовано Редсоветом университета в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению

08.03.01 «Строительство»

Пенза 2016

УДК 624.011.1 ББК 38.5я73

В25

Рецензенты: кандидат технических наук, профессор, генеральный директор ООО «СоюзD проект», В.С. Абрашитов; кандидат технических наук, доцент

кафедры «Строительные конструкD ции» В.Н. Карпов (ПГУАС)

Вдовин В.М.

Конструкции из дерева и пластмасс. Проектирование В25 клеедощатых и клеефанерных конструкций, балок, арок и рам:

учеб. пособие. – Пенза: ПГУАС, 2016. – 208 с.

Приведены основные положения по конструктивному расчету клееных дереD вянных балок, арок и рам, рекомендации по их автоматизированному проектироD ванию с использованием ЭВМ. Излагается методика расчета, подбора поперечных сечений, проверки несущей способности и жесткости клеедощатых и клеефанерD ных конструкций. Даны примеры проектирования и расчета клеедощатых арок, гнутой клееной рамы и рамы из прямолинейных клеедощатых элементов, клеедощатой и клеефанерных балок с плоской и волнистой фанерной стенкой и клеефанерной гнутой рамы.

Учебное пособие подготовлено на кафедре строительных конструкций и предназначено для использования студентами направления подготовки 08.03.01 «Строительство», изучающими дисциплину «Конструкции из дерева и пластмасс», при курсовом и дипломном проектировании. Пособие может быть использовано и инженерамиDпроектировщиками.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 2016

Вдовин В.М., 2016

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

индустриальных деревянных конструкций путём рассмотрения практических примеров проектирования клеедощатых и клеефанерных балок, арок и рам. Цель пособия заключается в необходимости дать практические рекомендации в разъяснении отдельных положений действующих норм на примерах расчёта и проектирования конкретных видов клееных конструкций. Пособие состоит из двух частей – проекD тирование клеедощатых конструкций и проектирование клеефанерных конструкций. К каждой части даются краткие теоретические обосноD вания в виде рекомендаций по конструированию и расчёту рассматD риваемых конструкций, после чего рассматриваются конкретные практические примеры проектирования их. Из клеедощатых конструкD ций рассмотрены примеры проектирования клеёной балки, стойки, арки, гнутоклеёной рамы и рамы из прямолинейных элементов. Во второй главе рассмотрены практические примеры проектирования клеефанерных балок с плоской и волнистой стенкой и гнутой клеефанерной рамы.

Рассмотренные практические примеры проектирования несущих клееных деревянных конструкций помогут студентам строительных вузов при выполнении ими курсовых и дипломных проектов, а также позволят проектировщикам расширить возможности ознакомления с методами конструирования и расчета индустриальных деревянных конструкций с целью более масштабного их применения в практике строительства.

Предлагаемое учебное пособие позволит выпускникам вуза:

знать основные свойства древесины и пластмасс как конструкD ционного материала; нормативную базу в области проектирования и расчета по определенным состояниям; основы отечественных и зарубежных строительных норм;

уметь проектировать основные типы деревянных конструкций, оценивать величины действующих нагрузок и определять надежные сечения элементов несущих конструкций;

владеть методами автоматизированного проектирования, навыками получения расчетных характеристик материалов древесины и пластD масс и пользоваться ими в конкретных расчетах.

3

т.е. применением клеефанерных конструкций, склееных из досок и фанеры.

Благодаря ценным техническим свойствам фанеры обеспечивается широкая возможность применения её в ограждающих и несущих строительных конструкциях: при изготовлении панелей стен, покрыD тий и перекрытий, несущих конструкций – балок, арок, рам, косяков кружальноDсетчатых сводов и куполов. Склеенная в виде различных профилей (уголков, швеллеров, труб) фанера с успехом применяется при изготовлении сквозных стержневых конструкций – ферм, арок и т.п. Большие возможности открываются для применения фанеры при возведении цилиндрических резервуаров, сводов кругового очертания, оболочек двоякой кривизны, складок, а также в качестве опалубки для изготовления железобетонных конструкций. Производство фанеры и области её применения в строительстве в нашей стране и за рубежом из года в год расширяются. Вместе с тем, увеличивается и производство клеефанерных конструкций.

Однако в настоящее время вопросы проектирования и расчета клеефанерных конструкций не нашли достаточно полного освещения в существующей нормативной и технической литературе.

Цель настоящего пособия – оказать помощь студентам и инженерам при проектировании современных и перспективных видов конструкD ций, выполненных с применением клеёной древесины и водостойкой фанеры. В пособии освещается ряд вопросов, не нашедших отражение в СНиП ПD25D80 [1], но вызывающих трудности не только у студентов, но и у специалистов, занимающихся проектированием деревянных конструкций.

5

Глава 1.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛЕЕДОЩАТЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Общая характеристика клееных деревянных балок, арок и рам

Наиболее простой конструктивной формой несущих пролетных инструкций являются балки. Они просты в изготовлении, удобны при транспортировке, монтаже, благодаря повышенной массивности долговечны, огнестойки и более надежны в эксплуатации. Однако они являются менее рациональными по расходу материалов, поскольку при всех прочих одинаковых условиях в них возникают значительно бόльшие усилия, чем в конструкциях других типов. Поэтому клеёные балки обычно эффективны при перекрытии пролетов, не превыD шающих 18D24 м.

Клееные деревянные арки и рамы являются более эффективными как с экономической, так и с эстетической точек зрения. Они имеют широкий диапазон применения к зданиях и сооружениях различного назначения. Арочные и рамные конструкции используются в покрыD тиях производственных, складских, зрелищных, выставочных, спорD тивных, общественных и других зданий и сооружений как больших, так и малых пролетов.

Арки и рамы являются распорными конструкциями. Наличие распора уменьшает расчётные изгибающие моменты в них по сравнеD нию с моментами балочных конструкций, что в свою очередь приводит к уменьшению рабочих сечений, а следовательно, к снижению расхода материалов. Распор может быть воспринят фундаментами или стальD ными затяжками, которые в случае необходимости могут размещаться в конструкции пола или перекрытии.

Основные схемы клеёных деревянных балок, арок и рам, приD меняемых в строительстве, приведены в табл. 1, 2, и 3.

Конструктивную основу балок, арок и рам составляет клеёная древесина, представляющая собой многослойный пакет склеенных между собою досок. Помимо общих достоинств (таких, как монолитD ность, повышенная прочность, долговечность, огнестойкость и др.), коD торыми располагает клеёная древесина, использование её в балках, арках и рамах позволяет снизить материалоёмкость конструкций путем изменения высоты сечения в соответствии с эпюрой изгиD бающих моментов, что в ряде случаев вызывает технологические трудности при изготовлении. Но в связи с возросшим уровнем цен на материалы в целом это приводит к снижению стоимости конструкций. В современном отечественном строительстве изменение высоты поперечного сечения обычно выполняют в балочных и трехшарнирных

6

рамных конструкциях, где эпюра изгибающих моментов по их длине подвержена большей неравномерности.

Т а б л и ц а 1 Основные схемы клеедощатых балок и их характеристики

7

Т а б л и ц а 2 Основные схемы клеедощатых арок и их характеристики

8

Т а б л и ц а 3 Основные схемы клееных рам и их характеристики

9

Переменность высоты сечений может быть достигнута либо распиловкой ранее склеенного прямолинейного пакета постоянной высоты (для рам), либо путем плавного обрыва досок с общим уклоном 1:5–1:7 (для балок и рам). Возможна опиловка ступенчатых элементов изнутри рамы или сверху балки для придания им трапециевидной формы. Уклон одной кромки относительно другой в таких элементах допускается не более 15%. В дощатоклеёных гнутых рамах допускается ступенчатое изменение высоты сечения с одной или двумя ступенями по длине ригеля, как более технологичное и менее трудоемкое.

Клеёные деревянные арки могут быть запроектированы двухD и трехшарнирными. При пролетах до 30 м предпочтение следует отдаD вать двухшарнирным, так как такие арки могут быть изготовлены из одного гнутого клеёного элемента. При больших пролетах из условия изготовления и транспортировки арка собирается из двух или более гнутых элементов. В таких случаях её следует проектировать трехшарD нирной.

Очертание арок принимается, как правило, круговым, описанным по дуге окружности из одного или двух центров. В последнем случае арки называют стрельчатыми (см. табл.2, схема 6). Стрельчатые арки применяют в покрытиях помещений большой высоты, близкой к 1/2D 1/3 пролёта с опиранием на фундаменты. Целесообразно применять в двухскатных покрытиях арки треугольного очертания, выполненные из двух наклонно поставленных клееных балок (см. табл.2, схемы 2 и 3). Такие арки просты в изготовлении, хотя и требуют большего расхода материалов по сравнению с арками кругового очертания.

Простота изготовления, надежность и экономичность арок споD собствуют применению их в покрытиях различных зданий пролетом от 12 до 60 м и более.

Клеёные деревянные рамы рекомендуется проектировать однопроD лётными трехшарнирными. Рамы типа 1D5 (см. табл.3) собираются из целых полурам заводского изготовления. Рамы типа 6D7 (см. табл.3) поставляются заводами в виде клеёных прямолинейных элементов (ригелей, стоек, подкосов), которые собираются в полурамы или целые рамы на месте строительства.

Рамная система типа 8 (см. табл.3) представляет собой "самоD напрягаемую" конструкцию. Она позволяет регулировать усилия путём натяжения подкоса таким образом, что можно примерно уровD нять моменты в ригеле, на опоре и в пролете. Усилия в элементах рам зависят от длины консоли ригеля, угла наклона подкоса и жесткости элементов ригеля и затяжек.

10