1906

сечения, т.е. преимущественно нижним поясом. Варианты узлов таких арок, выполненных из прямолинейных клеефанерных элементов, приведены на рис. 37.

Рис. 37. Узлы арок треугольного очертания: а – без затяжки; б – с затяжкой

Существенную экономию пиломатериалов, облегчение веса и уменьшение стоимости конструкции при пролетах до 24 м можно получить, применяя клеефанерные рамы (см. табл. 18). Такие рамы легче даже клеедощатых на 30 40 %.

Рамы могут быть двух и трехшарнирными. Наибольшую трудность при проектировании и изготовлении рам представляют жесткие кар низные узлы. В табл. 18 показаны четыре типа рам, отличающихся

121

способом выполнения карнизных узлов. В рамах типа 1 (нумерация согласно табл. 18) жесткий карнизный узел выполняется с примене нием работающей на растяжение металлической полосы, которая с помощью шурупов или глухарей крепится по внешней стороне узла к стойке и ригелю (рис. 38, а). Узел собирается непосредственно на строительной площадке. В заводских условиях изготавливаются лишь элементы стоек и ригели.

Рис. 38. Жесткие карнизные узлы рам

К монтажным (сборно разборным) узлам можно отнести узел ра мы, выполненной по типу схемы 2 (табл. 18). В таких рамах вместо металлической полосы для восприятия растягивающих усилий в узле ставятся вклеенные в пояса стойки и ригеля стальные стержни, соединенные между собой специальной металлической деталью. Общий вид такого узла показан на рис. 38, в.

Нетрудно представить, что такой узел является все же трудоемким и достаточно сложным, тем не менее за последнее время соединения на

122

вклеенных стальных стержнях находят всё большее применение, в связи с этим способ их расчета включен в СНиП [1].

Сопряжение поясов в жестком карнизном узле рамы (рис. 38, г) по рекомендациям кафедры "Конструкции из дерева и пластмасс" Ленинградского инженерно строительного института [7] желательно выполнять с использованием гнутоклееных вставок, соединенных с до щатыми поясами рам зубчато шиповым стыком (схема 3, табл. 18). Ука занные стыки могут размещаться как в одном сечении рамы, так и вразбежку. В последнем случае достигается увеличение надежности работы рамы.

Гнутоклееные вставки выполняются из более тонких досок, фанеры или шпона. В этом случае радиус кривизны вставки можно принимать предельно минимальным без существенного снижения несущей способности гнутых вставок, а следовательно, и рамы.

Наиболее просты в изготовлении и надёжны в работе рамы с подкосами (схемы 4 и 5, табл. 18). Ригель таких рам представляет собой клеефанерный балочный элемент. Стойка и подкос могут быть выполнены цельнодеревянными или клеедощатыми.

Опорные и коньковые узлы рам шарнирные и могут быть выпол нены подобно аналогичным узлам для клеедощатых рам (рис. 39). При этом на концах клеефанерных элементов делают сплошные ребра жесткости на длине участка, равном (1–1,5)h, и эти сечения фактически полу чаются сплошными.

Рис. 39. Опорный (а) и коньковый (б) узлы рам

123

3.Расчет клеефанерных конструкций

3.1.Расчет балок с плоской фанерной стенкой

Вбалках с продольным расположением волокон рубашки фанеры учитывается совместная работа поясов и стенки при восприятии нор мальных напряжений, поэтому расчет их производят по приведенным геометрическим характеристикам. Приведение осуществляют к мате риалу того элемента, в котором находят напряжения. При определении напряжений в поясах приведенные характеристики определяются по следующим формулам:

Aпр Aдр Eф Aф ; (41)

E

др

где Адр, Аф, Jдр, Jф, Sдр, Sф – соответственно площадь, момент инерции и статический момент деревянных поясов и фанерной стенки;

Eдр, Eф – модули упругости соответственно фанеры и древесины.

Для балок переменной высоты (двух или односкатных) опасное сечение при действии равномерно распределенной и с некоторым приближением другой симметричной нагрузки находится на рас стоянии х от опоры, определяемом по формуле

124

Величина расчетного изгибающего момента в этом сечении от действия распределенной нагрузки:

3.1.1. Предварительное назначение размеров поперечного сечения балок

В начальной стадии проектирования балок размеры поперечных сечений неизвестны и ими приходится задаваться. При этом необхо димо учитывать много факторов (конструктивных, технологических, архитектурных и т.д.), которые в дальнейшем так или иначе должны быть учтены в точных проверочных расчетах.

Приведем некоторые рекомендации по предварительному назна чению размеров поперечных сечений.

Исходными данными для проектирования являются следующие величины: l – пролет балки; – уклон верхнего пояса; lу – шаг рас становки связей покрытия (расстояние между ближайшими точками раскрепления балок связями), а также размеры стандартных листов фа неры и размеры (по сортаменту) досок, из которых будут склеиваться пояса балок. Стандартные размеры необходимо уточнить технологиче скими требованиями изготовления клееных конструкций: учесть острож ку досок перед склеиванием, раскрой и обрезку кромок фанеры и т.п.

До назначения размеров поперечных сечений выполняется первая стадия расчета по сбору нагрузок на балку.

Высота балки (в середине пролета) обычно назначается в пределах (1/8 1/12)l (см. табл. 16). Этот размер уточняется в соответствии со стандартными размерами листов фанеры.

Для назначения ширины сечения b воспользуемся условиями одно временного удовлетворения прочности растянутого и устойчивости сжатого поясов, т.е. формулами (53) и (54), откуда нетрудно получить требуемое значение коэффициента продольного изгиба:

125

можно получить формулы для определения требуемого значения размера b:

Окончательный размер ф принимаем с учетом стандартных размеров фанеры по толщине.

Зная полную ширину сечения b и толщину фанерных стенок, нетрудно подсчитать размер ширины пояса по формуле

bп b ф .

Этот размер необходимо уточнить в соответствии со стандартными размерами досок по ширине – при горизонтальном расположении досок в поясе или с n (n – количество досок, – толщина доски) – при вертикальном расположении досок.

Для назначения остальных размеров пояса сначала для опасного сечения х подсчитываем требуемый момент сопротивления, а по нему требуемый момент инерции, т.е.

126

Пренебрегая моментом инерции поясов относительно собственных центральных осей, находим требуемую площадь пояса, а по ней тре буемый размер высоты пояса hn, т.е.

где hx (0,8 0,85)hx – высота балки между осями поясов в сечении х. Формулы (47) (51) дают приближенные значения размеров b, ф, bп

и hп (в сторону увеличения запаса прочности), поэтому при кор ректировке этих размеров в соответствии с размерами сортамента фанеры и досок необязательно принимать их только в сторону увеличения значения.

Для определения требуемой площади пояса вместо формул (49), (50) и (51) можно воспользоваться менее точной, но более простой формулой

а по ней подсчитать размеры bп и hп. Однако эта формула даст большую степень погрешности и целесообразнее пользоваться вышеприве денными формулами (51).

Назначив таким образом размеры поперечного сечения балки, можно приступать к детальному расчету ее элементов, предварительно подсчитав расчетные усилия М и Q в характерных сечениях балки.

3.1.2. Конструктивный расчет

После определения значений расчетных усилий М и Q пояса и

127

2. Проверка устойчивости сжатого пояса:

M yRc ; (54)

Wпр

где ly – расчетная длина из плоскости, равная расстоянию между точками раскрепления балки связями;

Jпрy – приведенный момент инерции сечения относительно оси Y.

3. Проверка прочности фанерной стенки по нормальным напря жениям:

5. Проверка прочности клеевого шва между шпонами фанеры в

hп – суммарная ширина поясных досок, приклеиваемых к фа нерной стенке;

Rфск – расчетное сопротивление фанеры скалыванию.

128

6. Проверка фанерной стенки на местные напряжения [8] для слу чая, когда нагрузка на балку передается в виде отдельных сосредото ченных сил Р, приложенных на участке между ребрами (рис. 40):

Местные напряжения м от сосредоточенной силы приближенно можно считать распределенными по треугольнику с основанием с:

“ P P

x1 x1

ô ì

Рис. 40. К расчету местных напряжений в стенке балки

При одновременном действии на балку нескольких сосредото ченных сил необходимо воспользоваться принципом наложения эпюр и по ним определить наибольшее суммарное напряжение, возникающее

вфанерной стенке.

7.Проверка прочности фанеры на действие главных растягиваю щих напряжений гл:

– при отсутствии местных напряжений

129

Здесь и – соответственно нормальные и касательные напряжения, подсчитанные на уровне внутренней кромки поясов по

Расчетное сопротивление фанеры растяжению Rфр под углом опре деляется по графику [1, рис. 17], угол определяется из зависимости

8. Проверка местной устойчивости фанерной стенки на действие

где арасч – расчетная высота стенки, принимаемая как минимальная величина между hст и а;

Ки и К – коэффициенты, принимаемые по графикам рис. 41, 42 и 43. Если hст / ф 50 , то проверки стенки на местную устойчивость при

совместном действии и не требуется.

130