Вузол в

Елементи, що сходяться у вузол, з’єднуються за допомогою металевої вставки. Верхній пояс впирається в стальний лист товщиною 10 (мм) ,

підсилений ребрами жорсткості. Розрахунок міцності листа не приводиться, оскільки перевірка проводиться аналогічно перевірці відповідної деталі опорного вузла.

Зусилля від опорного розкосу передається на вузлову вставку за допомогою двох кутників 50x 5. Міцність кутників достатня. Так як зусилля в опорному розкосі менше зусилля в нижньому поясі, який складений із тих же кутників.

Довжину зварних швів, прикріпляючих кутник до фасонних вставок ,

призначаємо : біля пера - 130 (мм), біля обушка – 120 (мм). Висота швів відповідно 4 та 5 (мм).

Перевіряємо міцність швів :

Зусилля опорного розкосу передається з дерев’яного бруса на кутники також за допомогою зварного упора з плитою товщиною та розмірами 130 x 150(мм). Перевірка міцності плити аналогічна перевірці упора в опорному вузлі.

Опорні ребра упора приварюємо до кутників зварними швами = 5(мм). Плита упора приварюється до кутників також швами = 5(мм).

Перевіряємо міцність швів :

Кутники 50 х 5 розглянутого розкосу приварюємо до фасонок вставки швами, довжина яких становить : біля пера – 60 (мм), біля обушка – 90 (мм). Висота швів відповідно 4 та 5 (мм).

Перевіряємо міцність швів :

Вузол Д

Окремі елементи верхнього поясу, які сходяться у вузлі, з’єднуються між собою парними металевими накладними на болтах d =12 мм. Необхідний ексцентриситет забезпечується прорізом.

Змінне розтягуючо – стискуюче зусилля від розкосу ДЕ передається на металеві накладки за допомогою кутників 50 х 5.

Довжину зварних швів, прикріплюючих кутник до фасонних вставок,

призначаємо : біля пера – 130 (мм), біля обушка – 120 (мм). Висота швів відповідно 4 та 5 (мм).

Перевіряємо міцність швів:

Умова виконується.

Питання для самоперевірки

1. Які схеми і конструкцію мають дерев'яні арки?

2. Які навантаження діють на арки?

3. Які опорні реакції і зусилля виникають в перерізах арок?

4. Як перевіряються розрахунком перерізи елементів арок?

5. Як конструюються і розраховуються вузли арок?

Розділ 7

ДЕРЕВ'ЯНІ РАМИ

7.1. Конструкції дерев'яних рам

Рами є одним з основних класів несучих дерев’яних конструкцій. Їхня форма цілком відповідає большості виробничих і громадських споруд. Вертикальні стійки і похилі ригелі служать основами для настилів покритів і обшивок стін. Однак рами вимагають більшої витрати деревини на виготовлення, ніж арки, оскільки форма їх осей менше відповідає закономірностям діючих в них розподілених і особливо зосереджених навантажень. У вітчизняному будівництві в основному застосовують однопролітні двосхилі рами при прольотах 12...24 м, можуть бути до 60 м. Дерев'яні рами можна розділити по ряду признаків.

По статичним схемам дерев'яні рами можуть бути статично визначними й один раз статично невизначеними.

Трьохшарнірна рама (рис. 7.1, а) є статично визначеною. Перевагою цієї схеми є незалежність діючих у її перерізах зусиль від осідання фундаментів і відносна простота рішень шарнірних опорних вузлів. До недоліків відноситься виникнення великих згинальних моментів у карнизних перерізах чи вузлах.

Рис 7.1. Статичні схеми дерев'яних рам:

а—трьохшарнірна; б—двухшарніирна жорстко обперта; в-двухшарнірна шарнірно обперта

Двухшарнірна схема з жорсткими опорними вузлами (рис. 7.1, б) є один раз статично невизначеною. Перевагами цієї схеми є відсутність згинальних моментів у шарнірних з'єднаннях ригеля зі стійками. Це спрощує їхню конструкцію і дає можливість застосування як ригеля клеєдеревяних балок, арок із затяжками, сегментних і трикутних ферм. Недоліками цієї схеми є наявність жорстких опорних вузлів, у яких діють згинальні моменти і конструкції яких складніше шарнірних, а також залежність величин зусиль у таких рамах від просідань опор.

Двухшарнірная схема із шарнірними опорними вузлами (рис. 7.1, в) теж один раз статично невизначена. Перевагами цієї рами є відсутність згинальних моментів у шарнірних опорних вузлах, що дозволяє просто вирішувати їхню конструкцію, і можливість застосовувати як ригель клеєдерев'яні балки і ферми, що мають опорні стійки, наприклад п’тикутні. Недоліком цієї схеми є наявність жорстких карнизних вузлів, у яких діють згинальні моменти, що ускладнюють їх конструкцію.

По конструкції поперечного перерізу дерев'яні рами поділяються на клеєдерев’яні, суцільнодеревяні і клеєфанерні. Трьохшарнірні клеєдеревяні рами заводського виготовлення є одним з основних видів дерев'яних рам. Вони бувають беспідкосними і можуть мати від двох до чотирьох підкосів (рис. 7.2). Елементи цих рам мають прямокутні клеєдерев’яні перерізи До недоліків ломаноклеєної рами відноситься те, що їх важко транспортувати, деревина в зоні перелому осі і зубчатого стику, де діють максимальні згинальні моменти, працює на нормальні напруження від стиску з згином під значним кутом до напрямку волокон.

Рис. 7.2. Клеєдеревяні трьохшарнірні рами:

а — гнутоклеєная; б — ломаноклеєная; в — четирьохпідкосна; г — двопідкосна; д -із внутрішніми опорними підкосами; е — із зовнішніми опорними розкосами

Гнутоклеєна трьохшарнірна рама (рис. 7.2, а) складається з (напіврам Г-образної форми прямокутного перемінного перерізу, вигнутих при виготовленні в зоні майбутнього карнизу. Перевагою цієї рами є те, що вона складається тільки з двох великих елементів — напіврам, що з’єднуються при зборці всього трьома вузлами-двома опорними і |одним коньковим. Друга перевага - це змінна висота перерізів — максимальна в зоні згина, де діють максимальні згинальні моменти, і мінімальна в вузлах, де моменти відсутні

Технологія виготовлення гнутих клеєдеревяних напіврам змінного перерізу більш складна і трудомістка, ніж прямих елементів. При виготовленні цих напіврам застосвуються тонкі дошки, які дозволяють гнути їх по мінімальному що допускається радіусу r >=150. Це підвищує трудомісткість виготовлення, витрату деревини при остружці і клею. Крім того, у зонах карниза для обпирання на них настила покриття вимагаються додатково похилі стержні

Ломаноклеєна рама (рис. 7.2,б), або клеєдеревяна рама з прямолінійних піврам на зубчатих шипах складається з двух напіврам. Кожна напіврама має Г-образну форму з переломом осі в місці карнизного вузла. Напіврама складається з двох прямих елементів — стійки і напівригеля, що мають змінні перерізи, максимальні в зоні перелому осі. Ці елементи з'єднуються під необхідним кутом похилим зубчастим шипом. Ломаноклеєна рама має тіж переваги, як і гнутоклеєна.

Клеєдерев’яна трьохшарнірна чотирьохпідкосна рама (рис. 7.2, в) складається з двох стійок, двох напівригелів перемінної висоти перерізу і чотирьох підкосів постійного перерізу, що з'єднують стійкі з ригелем. Підкоси створюють додаткові опори для ригеля, що приводить до зменшення згинальних моментів у ригелі в порівнянні з безпідкосною рамою. Особливо зменшуються при цьому моменти в стійках. Ця рама є збірно-розбірною і складається з прямих клеєдерев’яних елементів, простих у виготовленні, що легко можуть транспортуватися будь-яким видом транспорту. Основним недоліком цієї рами є більше, чим у беспідкосних рамах, число елементів і вузлів, что підвищує трудомісткість виготовлення і зборки. Підкоси також зменшують вільний простір приміщень, тому застосування цих рам найбільше раціонально в покриттях навісів.

Двохпідкосна клеєдеревяна трьохшарнірна рама (рис. 7.2, г) складається з двох стійок, двох напівригелів перемінного перерізу і двох підкосів постійного перерізу. До недоліків цієї рами відноситься наявність значних розтягуючих зусиль у карнизних вузлах, для спрйняття яких необхідне застосування металевих кріплень і гвинтів. Крім того, згинальні моменти в стійках і ригелях цієї рами значно більші, ніж у рамах з парними підкосами. Підкоси зменшують вільний простір приміщення.

Клеєдеревяна трьохшарнірна рама з опорними підкосами (рис. 7.2, д) складається з двох напівригелів перемінного перерізу, двох підкосів і двох стійок постійного перерізу. Основні переваги цієї рами ті ж, что й інших підкісних рам. Основні недоліки — це робота стійок на розтягання і згин від вітрового навантаження, що ускладнює конструкцію їх вузлових кріплень, та значна довжина стиснутих підкосів, переріз яких визначаються з умови гнучкості, що гранично допускається.

Клеєдеревяна трьохшарнірна рама з зовнішніми розкосами (рис. 7.2, е) відрізняється від попередньої тільки зовнішнім розташуванням розкосів. Переваги її і недоліки ті ж, що й інших підкосних рам. Зовнішні розкоси працюють у цій рамі на розтяг і можуть виготовлятися як із клеєної деревини, так і сталі. При цьому вони не зменшують внутрішнього простору приміщення .

Рис. 7.3. Двухшарнірні клеєдерев’яні рами:

. а- з жорсткими опорами й аркою; б-із жорсткими опорами і фермою; в - із шарнірними опорами і клеедере’вянною балкою.

Двухшарнірні клеєдерев’яні рами (рис. 7.3) складаються з трьох .конструктивних елемент - двох вертикальних стійок і горизонтального ригеля. Їхня основна перевага — це відносна простота виготовлення і транспортування прямих стійок і балкових конструкцій ригелів у порівнянні з гнутими і ломаними напіврамами. Крім того, їх горизонтальні ригелі зручні для кріплення до них необхідної в деяких приміщеннях підвісної стелі.

Опорні і конькові вузли гнутоклеєних і ломаноклеєних рам можуть мати конструкції аналогічні конструкціям опорних і конькових вузлів клеєдерев’яних арок. Опорні вузли цих рам виготовляються з використанням металевих башмаків з опорними листами, подвійними фасонками і діафрагмами,які перадають зусилля в стійках на фундаменти. При цьому в гнутоклеєній рамі з постійним перерізом стійки діафрагма може бути приварена до опорного листа (рис. 7.4, а), а в ломаноклеєній рамі з стиками перемінної висоти між діафрагмою й опорним листом може бути залишений зазор (рис. 7.4,б).

Рис. 7.4. Опорні вузли клеєдерев’яних рам:

а — зі стійкою постійного перерізу; б — зі стійкою перемінного перерізу; 1 — стійки; 2 сталевий башмак; 3 — болт. 4 — анкер; 5 — зварювання

Конькові вузли цих рам можуть виконуватися аналогічно коньковим вузлам трьохшарнірних арок із застосуванням сталевих кріплень чи двосторонніх клеєдеревяних накладок і болтів. Карнизні стики ломаноклеєних рам вирішені з застосуванням зубчастих шипів, іноді з використанням вставок з деревяного пластика підвищеної міцності (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Карнізні стики ломаноклеєних рам:

а — із зубчатим шипом; б — із вставкою з деревяного пластику; 1— стійка; 2 — ригель;

3 — зубцюваті шипи; 4 — вставка

Суцільнодерев’яні рами з брусів або колод з товстих дощок (рис.7.6) мають свої переваги. Вони можуть бути виготовлені на будь-якому будівельному майданчику, в приміщенні або під навісом у будь-який час року і не обов'язково в заводських умовах. Їхня вартість нижче клеєдерев’яних.

До недоліків відноситься те, що їх виготовлення важко механізується, вимагає витрати дефіцитних лісоматеріалів великих перерізів і великих витрат ручної праці робітників високої кваліфікації. Прольоти цих рам невеликі, звичайно до 15 м.Основна область використання - невеликі будинки, які будуються в районах, де немає заводського виготовлення дерев'яних конструкцій.