6. Металлические, железобетонные и деревянные балки. Их типы, особенности расчета и конструирования (материал – по выбору студента).

Балкой называется элемент у которого длина на много больше ширины и высоты

По форме поперечного сечения могут быть:

-прямоугольной формы

-трапецеидальной формы

-тавровой и двутавровой формы

Н аиболее экономичное попер.сеч.балок – двутавровое.

Балки могут быть как в виде самостоятельных элементов, так и входить в состав других конструктивных форм.

Размеры поперечного сечения балок назначают исходя из следующих требований:

– согласно конструктивным требованиям, высота балок

h=(1/8-1/15)L, окончательно принимается с кратностью 50мм до 600мм и кратностью 100мм свыше 600мм

– ширина поперечного сечения балок должна быть: b=(0.3…0.5)h→150, 180, 200, 220, 250, 300 и дальше кратно 50мм

–толщина стенки b_w=(80…110мм)

Рабочая арматура балок должна быть установлена строго исходя из расчета на прочность по нормальным сечениям и на прочность по наклонным сечениям соответственно для продольной и поперечной арматуры.

Армирование выполняется как сварными так и вязаными каркасами.

Возможно армирование как плоскими так и пространственными каркасами

1 пространственный сварной каркас

2 плоский сварной каркас

3 пространственный вязанный

Продольное армирование:

Кол-во и площадь попереч. сечения продольных стержней назначается по расчету на прочность по нормальным сечениям и не менее чем минимальная требуемая площадь

Монтажная арматура в изгибаемых эл назначается конструктивно диаметр от 10 до 12мм

Поперечное армирование:

Площадь и шаг поперечной арматуры арматуры назначается исходя из расчета по наклонным сечениям, а также согласно конструктивным требованиям:

Ø_w≥5мм h≤800мм

Ø_w≥6мм h>800мм

S₁ шаг в крайних четвертях

S₁≤h/2≤150 (h≤450)

S₁≤h/3≤300 (h>450)

S₂≤3/4 h≤500

Кратность шага 50мм. Минимальный шаг 100мм.

При высоте балок до 150мм поперечное армирование не устанавливается, а при высоте от 15о до 3оомм армируется толька приопорная зона 1/4L.

. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты прочности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже.

7. Прогоны и плиты покрытий. Конструктивные схемы, основы расчета и конструирования.

Прогоны предназначены для восприятия нагрузки от кровли и передачи ее на основные несущие конструкции покрытия. Применяют прогоны разрезные, консольно-балочные и неразрезные (спаренные) прогоны.

Разрезные прогоны целесообразно применять при шаге расстановки несущих конструкций до 4м (из цельной древесины) и свыше 6м (из клееной древесины). Прогоны стыкуются на опорах (несущих конструкциях) впритык на накладках. Разрезные прогоны рассчитываются как однопролетная балка на действие равномерно распределенной нагрузки.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

M_max=F_d·l_d²/8

Максимальный прогиб определяется по формуле:

Umax=5·F_k·l_d⁴·γ_n/(384·E₀·k_mod·I_sup)

Консольно-балочные прогоны применяются при шаге несущих конструкций от 3,6 до 4,7м. Стыки-шарниры таких прогонов размещают попарно через пролет, выполняя их косым прирубом с постановкой одного или двух болтов. При расположении шарниров на расстоянии l_ct=0.15·l_d и выполнении крайних пролётов длиной 0.85·l_d максимальные моменты на опорах и в пролете равны, то есть получается равномоментная схема.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

M_max=F_d·l_d²/16

Максимальный прогиб определяется по формуле:

Umax=2·F_k·l_d⁴·γ_n/(384·E₀·k_mod·I_sup)

Неразрезные (спаренные) прогоны применяются при шаге конструкций от 4,5 м до 6 м и состоят из двух досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями. Доски стыкуются вразбежку слева и справа от опор. Стык досок устраивается в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей длине, равен нулю, т.е. на расстоянии l_CT=0,21·l_d от опор и осуществляется при помощи расчетного количества гвоздей. При выполнении крайних пролетов длиной 0,21·l_d получается равнопрогибная схема.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле:

M_max=F_d·l_d²/12

Максимальный прогиб определяется по формуле:

Umax=F_k·l_d⁴·γ_n/(384·E₀·k_mod·I_sup)

Клеефанерные плиты укладываются непосредственно на несущие конструкции покрытий. Плиты и щиты состоят из до­щатого каркаса и фанерных обшивок, соединенных на клею. Клеефанерные коробчатые плиты с двумя обшивками применяются в утеплен­ных покрытиях с рулонной кровлей. Пространство между обшивками заполня­ется эффективным плиточным утеплителем, приклеенным к нижней обшивке. Клеефанерные ребристые щиты с одной верхней обшивкой применяются в хо­лодных покрытиях также с рулонной кровлей.

Каркас плит и щитов состоит из продольных и поперечных ребер толщи­ной не менее 32 мм после острожки.

Обшивка плит и щитов состоит из листов фанеры повышенной водостой­кости марки ФСФ

Высота сечения плит и щи­тов обычно принимается 1/20... 1/40 пролета и уточняется в результате расчета.

Расчет:

1. Определяются приведенные геометрические характеристики поперечного сечения и приведенные моменты сопротивления сечения относительно нижней и верхней грани сечения:

3. Принятое поперечное сечение проверяется из условия прочности:

— для панели – на растяжение нижней обшивки:

_f,t,d=М_max/ k_pf_pt,0,d;

— для щита – на растяжение нижней кромки ребра:

_t,0,d=М_max/ f_t,0,d,

4. Верхняя сжатая обшивка проверяется:

а) на устойчивость:

_f,c,d=М_d/( k_pf)f_pc,0,d,

б) на местный изгиб от действия сосредоточенной силы

_f,m,d=M_d/W_d f_pm,90,d,

5. Проверяются клеевые швы между шпонами фанеры на скалывание

f_pv,0,d,

6. Определяется относительный прогиб панели или щита от нормативной нагрузки:

,