Конструкции из дерева и пластмасс. (Деревянные решетчатые стойки)

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

В.А. Танаев

ДЕРЕВЯННЫЕ РЕШЕТЧАТЫЕ СТОЙКИ

2-е издание, дополненное и исправленное

Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС

в качестве учебного пособия

Хабаровск Издательство ДВГУПС

2012

1

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

УДК 624.011.1 (075.8)

ББК Н 55 я73

Т 180

Рецензенты:

Кафедра «Строительные конструкции» Тихоокеанского государственного университета (заведующий кафедрой кандидат технических наук,

доцент Н.Е. Медведев)

Главный инженер Хабаровского проектно-изыскательского института «Дальжелдорпроект» – филиала ОАО «Росжелдорпроект»

В.И. Ерошенко

Танаев, В.А.

Т 180 Деревянные решетчатые стойки : учеб. пособие / В.А. Танаев. – 2-е изд., доп. и испр. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. – 74 с. : ил.

Рассмотрены типы конструкций и принципы проектирования деревянных решетчатых стоек в составе каркаса одноэтажного производственного здания. Основное внимание уделено методике компоновки каркаса, сбору нагрузки и расчету конструкций. Приведен пример проектирования деревянных конструкций поперечной рамы, включая покрытие, ферму, ступенчатую стойку.

Предназначено студентам всех форм обучения, выполняющим курсовой проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс».

УДК 624.011.1(075.8)

ББК Н 55 я 73

© ДВГУПС, 2006, 2012

2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ВВЕДЕНИЕ

Среди других видов составных стоек деревянные решетчатые стойки обладают наибольшей несущей способностью и могут применяться в качестве опорных конструкций в пролётах зданий и мостовых кранов грузоподъёмностью до 10 т.

Деревянные решетчатые стойки относятся к конструкциям построечного изготовления, которые оказываются эффективными там, где древесина является местным строительным материалом.

На Дальнем Востоке во многих районах древесина является местным строительным материалом, а строительные объекты расположены в удалении от индустриальных центров, где затруднена перевозка заводской продукции.

Поэтому возможность построечного изготовления строительных конструкций из дерева здесь является преимуществом по сравнению с конструкциями заводского изготовления из железобетона, стали или клееной древесины. Особенно это проявляется при строительстве временных и вспомогательных производственных объектов.

Отсюда следует необходимость изучения в курсе «Конструкций из дерева и пластмасс» особенностей компоновки составных решетчатых стоек и их расчётных схем, методики проектирования.

Учебное пособие состоит из двух частей.

Вчасти 1 рассмотрены конструкции решетчатых стоек, методика их расчёта со сбором нагрузок и определением расчётных сочетаний усилий. Подробно рассмотрены расчётные схемы ступенчатой решетчатой стойки для её надкрановой и подкрановой частей и методика подбора поперечных сечений стойки.

Вчасти 2 рассмотрен числовой пример проектирования конструкций одноэтажного производственного здания с мостовыми кранами, включая компоновку поперечной рамы, расчёты несущих конструкций покрытия в виде настила и прогона кровли, стропильной металлодеревянной фермы с подбором сечений поясов и решётки, разработкой узлов фермы, а также расчётом деревянной решетчатой стойки поперечной рамы и элементов её крепления к фундаменту.

При расчёте стропильной фермы используется ПЭВМ.

Все расчёты выполнены с соблюдением международной системы единиц СИ.

Вприложении к учебному пособию приведены чертежи со спецификациями материалов крайней стойки, а также двух вариантов промежуточной решетчатой стойки со сквозной и качающейся шатровыми ветвями, сортамент пиломатериалов и геометрические характеристики поперечных сечений круглого лесоматериала.

Изучив учебное пособие, студент имеет возможность самостоятельно освоить проектирование деревянных конструкций, пользуясь литературой, указанной в прилагаемом библиографическом списке.

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ЧАСТЬ 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕШЕТЧАТЫХ СТОЕК

1. КОНСТРУКЦИИ РЕШЕТЧАТЫХ СТОЕК

Решетчатые стойки применяются в составе рам для обеспечения их поперечной устойчивости и жёсткости, а также в торцевых стенах зданий

(рис. 1).

В капитальных зданиях стойки располагаются внутри здания. В виде контрфорсов треугольного очертания решетчатые стойки устанавливаются снаружи здания.

Ветви стоек состоят из одного или двух окантованных брёвен или брусьев и соединяются между собой брусками решётки на болтах. Угол наклона решётки к горизонту принимается в пределах 45….55°. Стойки воспринимают вертикальную нагрузку от покрытия, снега и кранов, а также горизонтальную – ветровую и торможение тележек кранов. Вверху стойки шарнирно соединяются с фермами или балками покрытия. Фермы (балки) покрытия устанавливаются на опорные брусья и закрепляются с боков накладками (рис. 2, а), или уголками на болтах (рис. 3). К фундаментам стойки крепятся жёстко при помощи конструкции, состоящей из анкерных болтов, траверс и прокладок (рис. 2, б).

Поперечная конструкция каркаса с решетчатыми стойками представляет собой раму с жёсткими узлами внизу и шарнирным креплением к ригелю. В зданиях с мостовыми кранами нижняя часть решетчатых стоек конструируется из двух (рис. 4, а, б, в) или трёх ветвей (рис. 4, г) и решётки, соединяющей крайние ветви стойки.

Надкрановая часть стойки состоит из одной ветви, которая является продолжением нижней ветви и вместе с ней образует сквозную шатровую ветвь (рис. 4, а, в, г).

В промежуточных стойках надкрановая часть может быть также в виде самостоятельной качающейся стойки, которая опирается на траверсу решетчатой части (рис. 4, б и прил. 4).

По расходу древесины стойки с качающимися ветвями на 20 % экономичнее стоек, имеющих сквозные шатровые ветви. Однако они несколько сложнее по условиям монтажа.

Верхние ветви в виде качающихся стоек целесообразно применять тогда, когда высота их в 1,5…2 раза больше высоты верхних ветвей крайних стоек (например, при уклоне односкатной к средней стойке кровли, равном 1: 5). В этих случаях поперечная жёсткость рамы мало зависит от схемы закрепления верхней ветви промежуточной стойки, и поэтому могут применяться обе конструктивные схемы промежуточной стойки.

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

а

б

Рис. 2. Конструкция стойки в зданиях без кранов с опиранием балки покрытия на одну ветвь стойки: а – общий вид; б – узел крепления к фундаменту; 1 – дощатоклееная балка; 2 – опорный брус; 3 – накладка; 4 – траверса; 5 – анкерные болты; 6 – гидроизоляция

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис. 4. Конструкции стоек в зданиях с кранами: а, б – крайние стойки рамы; в, г – промежуточные стойки рамы; 1 – шатровая ветвь; 2 – подкрановая ветвь; 3 – качающаяся стойка; 4 – сквозная шатровая ветвь; 5 – траверса

При одинаковой высоте надкрановых ветвей крайних и промежуточных стоек поперечная жёсткость рамы при работе на ветровую нагрузку в большей мере зависит от жёсткости верхних ветвей средних колонн. В этом случае применение качающейся стойки нецелесообразно.

Размеры сечения решетчатых стоек определяются соотношением между пролётом здания и пролётом мостового крана, а также жёсткостью поперечной рамы. Из условия жёсткости рекомендуется принимать отношение ширины h0 к высоте подкрановой ветви, равной 1/5….1/8 для стоек с параллельными ветвями и 1/4…1/6 – для контрфорсов треугольного очертания. Подкрановые ветви стоек обычно располагаются по оси подкрановых путей.

Ветви решетчатых стоек конструируются из двух брёвен диаметром 200…240 мм, окантованных с двух или четырёх сторон и раздвинутых на толщину решётки (100…120 мм). Элементы решётки конструируются из брусков шириной 150 мм.

Соединение решётки с ветвями осуществляется на болтах диаметром 20…25 мм. Расстояние между болтами по длине ветви рекомендуется назначать не более 7 толщин брёвен. В этом случае при расчёте гибкость ветви принимается равной λy0 = 0. Раскосы решётки не крепят-

ся к шатровой ветви (рис. 4, г). Вертикальная нагрузка от покрытия передаётся этой ветвью непосредственно на фундамент.

Стыки наружных ветвей крайних стоек располагаются в любой панели решетчатой части, кроме верхней. В сквозной шатровой ветви промежуточных стоек в целях более жёсткого защемления ветви стык следует располагать в пределах нижней половины решетчатой части стойки.

Продольная жёсткость каркаса здания обеспечивается установкой между крайними колоннами по длине здания вертикальных крестовых связей в виде раскосов из круглой стали с деревянными распорками.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЁТА РЕШЕТЧАТЫХ СТОЕК [5, 6]

При определении усилий в стойке от вертикальной нагрузки можно считать (пренебрегая продольными деформациями ветвей стойки), что нагрузка, приложенная к одной ветви, передаётся непосредственно этой ветвью на фундамент, не вызывая (через решётку) усилий во второй ветви стойки.

В приближённом расчёте ступенчатых решетчатых стоек принимают, что горизонтальные нагрузки от ветра и торможения, приложенные к нижней (решетчатой) части стойки, не вызывают усилий в верхней оди-

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ночной стойке. Поэтому верхнюю часть стоек с ригелем принято рассчитывать на ветровые нагрузки как самостоятельную раму с защемлёнными стойками постоянного сечения (рис. 5, б).

а

б

в

Рис. 5. Расчётные схемы ступенчатых решетчатых стоек: а – исходная схема поперечной рамы; б – расчётная схема надкрановой части рамы на действие ветра и торможения; в – расчётные схемы подкрановых решетчатых стоек

При определении усилий в нижней решетчатой части стойки её рассматривают как консольную ферму, защемлённую в фундаменте и загруженную усилиями от верхней части стоек, а также непосредственно к ней приложенными нагрузками (рис. 5, в).

При определении крановых нагрузок, действующих на решетчатую часть, считаем, что брусья подкрановой ветви, соединённые между собой болтами с прокладками, работают совместно. Поэтому вертикальное давление Dmax и горизонтальное тормозное усилие Tmax считаем приложенными к центру тяжести сечения ветви.

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com