Гаскин В.В., Иванов И.А.Конструкции из дерева и пластмасс

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 50. Варианты стыка дощатоклееной колонны с фундаментом

а - стык с использованием вклееных стальных стержней; б - стык с

применением стальных траверс, присоединенных к колонне с помощью

стальных нагелей (болтов); 1 - вклееные стальные стержни; 2 - анкерные болты;

3 - траверсы; 4 - 2 слоя толя; 5 - железобетонный элемент, заделываемый в

фундамент; 6 - железобетонный фундамент

Рис. 51. Расчетная схема однопролетной рамы

Предельная гибкость для колонн равна 120. При определении гибкости

расчетную длину колонны в плоскости рамы принимают l

= 2,2 H (при

отсутствии соединения верха колонн с жесткими торцами здания

горизонтальными связями). При вычислении гибкости колонны из плоскости

рамы расчетную длину принимают равной расстоянию между узлами

вертикальных связей, поставленных по колоннам в плоскости продольных стен.

Наиболее ответственным в колоннах является жесткий узел, образованный

опорной частью колонны и фундаментом. Для варианта узла, показанного на

рис. 50, б, усилия в анкерах N

и анкерных болтах N

а.б

находят, исходя из

расчетной схемы, показанной на рис. 52.

Рис. 52. Расчетная схема стыка дощатоклееной колонны с фундаментом

При определении усилия N

снеговую и другие временные вертикальные

нагрузки, не вызывающие изгибающего момента, не учитывают, а момент берут

максимальным.

В соответствии с расчетной схемой показанной на рис. 52 составляют

систему линейных уравнений второго порядка

N + N

- D

= 0 ;

- N h

/ 2 + М

- N

+ D

(х/3) = 0 .

Определяя из первого равенства значение N

и подставляя его во второе

равенство, получаем полином второй степени относительно х. Решая этот

полином и отбрасывая непригодный корень, получаем требуемое значение х.

Подставляя х в первое уравнение, получаем равнодействующую усилий в

анкерных болтах. Учитывая, что анкерных болтов на рис. 50, б всего два (по

одному с каждой грани колонны), расчетное усилие в одном болте получаем по

формуле

a.б

= N

/ 2

⋅

0,85,

где 0,85 - коэффициент, учитывающий возможную неравномерность усилий в

анкерных болтах.

Требуемую площадь анкерного болта определяем по формуле

a.б

НТ

= N

a.б

/ R

a.б

где F

a.б

НТ

- площадь анкерного болта нетто (по сечению, ослабленному

нарезкой); R

a.б

- расчетное сопротивление стали, принимаемое по табл. 60 СНиП

11-23-81 (как для фундаментных болтов).

Отметим, что необходима также проверка прочности площадки смятия

деревянной клееной колонны, а также прочности траверсы и нагельного её

крепления к колонне.

8. Распорные сплошные плоские конструкции

8.1. Арочные конструкции

Трехшарнирные арки из балок Деревягина. Трехшарнирные арки из

балок Деревягина, как отмечено выше (см. раздел 6), проектируют таким

образом, чтобы был создан разгружающий момент, противоположный по знаку

изгибающему моменту в полуарках. Для этого в опорном и коньковом узлах

создают внецентренное опирание полуарок. С этой целью в опорном узле центр

опорной площадки диафрагмы располагают ниже центра тяжести

полуарки, а в

коньковом узле устраивают зазор шириной 1 - 2 см требуемой глубины. Расчет

арки на прочность производят по формуле расчета сжато-изогнутых составных

стержней

N / F

НТ

+ M

РАСЧ

/ W

НТ

≤

Здесь M

РАСЧ

= М

- N e

СР

; М

- балочный изгибающий момент в полуарке; e

СР

величина среднего эксцентриситета приложения продольного усилия в

полуарке между эксцентриситетом в опорном e

ОП

и коньковом e

узлах

соответственно, вычисляемая по формуле e

СР

= (e

ОП

+ e

) / 2 .

Кружальные арки. Кружальные арки обычно применяют в виде кружал

при возведении каменных или бетонных сводов, или придают форму

кружально-сетчатым сводам. Таким образом, кружальные арки являются

временными конструкциями. Изготовление косяков может быть организовано в

заводских условиях.

Достоинством кружальных арок является их связанная со стандартностью

косяков возможность индустриального изготовления, а недостаток состоит в

малой несущей способности и высокой деформативности.

Кружальные арки могут быть двух - и трёхшарнирными. В результате

статического расчета определяются величины внутренних усилий - изгибающие

моменты, поперечные

и продольные силы.

Конструктивный расчет тела арок выполняется как сжато-изогнутого

элемента. При этом изгибающий момент в поперечном сечении арки

воспринимается лишь сквозными косяками, продольное усилие - всеми

косяками.

Опыты показали, что при l

≥

13 h

(здесь l

- длина косяка; h

- высота

косяка в середине его длины), косяки разрушаются только от изгиба, а не от

разрыва поперек волокон, поэтому при проектировании необходимо соблюдать

указанное соотношение линейных размеров.

Арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Как отмечено выше

(см. рис. 35), указанные конструкции проектируются аналогично дощато-

гвоздевым балкам с двойной перекрестной стенкой, а конструктивные расчеты

выполняют также аналогично.

Дощатоклееные арки. Конструкция этих арок показана на рис. 36. Расчет

указанных арок выполняют как сжато-изогнутых элементов.

При определении величины коэффициента

, расчетную длину круговой

арки l

РАСЧ

принимают равной: при симметричной нагрузке l

РАСЧ

= 0,6 S для

двухшарнирных арок и l

РАСЧ

= 0,7 S для трехшарнирных арок; при

несимметричной нагрузке l

РАСЧ

= 0,5 S.

При расчете трехшарнирных стрельчатых и треугольных арок расчетную

длину определяют по формуле l

РАСЧ

= 0,5 S . В приведенных формулах

определения расчетной длины S - полная длина дуги арки.

8.2. Рамные конструкции

Рамы двутаврового сечения с двойной перекрестной стенкой на

гвоздях.

Проектируются и рассчитываются на прочность аналогично

соответствующим балкам (см. рис. 37).

Дощатоклееные гнутые рамы. Расчет этих конструкций (см. рис. 38)

выполняют по формулам расчета сжато-изогнутых элементов.

Клеефанерные рамы. Расчет указанных конструкций на прочность

выполняют по формулам расчета клеефанерных балок по приведенным

геометрическим характеристикам.

8.3. Изготовление и монтаж распорных конструкций

Трехшарнирные арки треугольного очертания. Монтаж арок

выполняется с помощью стрелового крана.

В случае, если затяжка не может воспринять сжимающего усилия от

собственого веса арки, применяют жесткий распорный элемент.

Для того, чтобы арка не опрокидывалась при установке её на опоры, её

коньковый узел закрепляют на тросе.

После установки арок в проектное положение, из раскрепляют прогонами

или

монтажными связями.

Кружальные арки. Косяки арок изготавливают в заводских условиях.

Сборка арок выполняется на бойке (специальном горизонтально расположенном

дощатом настиле) по предварительно расчерченному контуру. Торцы косяков

взаимно плотно приторцовываются.

Монтаж арок выполняют простейшими приспособлениями с установкой

рвспорок, чтобы не произошло искривления арок.

Арки и рамы с перекрестной дощатой стенкой. Эти конструкции

изготавливают в построечных условиях на бойке, на котором расчерчены оси и

контуры поясов и ребер жесткости.

Если пояса запроектированы гнутыми, то их выполняют в специальных

приспособлениях - ваймах, позволяющих закрепить изогнутые элементы.

Опорные и коньковые оконечности опиливают по шаблонам. Стыки сжатых

элементов тщательно приторцовывают. Разбивку гвоздевого забоя производят

по

шаблону.

Монтаж конструкций ведется полуарками или полурамами. Для монтажа в

середине пролета конструкций устанавливают передвижную башню, на

верхнюю площадку которой в процессе монтажа и опирают полурамы или

полуарки. Причем их опирание осуществляют на раскружаливающие

устройства. После замыкания коньковых и опорных шарнирных устройств,

конструкции раскружаливают и развязывают временными или постоянными

связями.

Дощатоклееные и клеефанерные арки и рамы. Конструкции

изготавливают в заводских условиях в виде полуригелей и полустоек, которые

транспортируют на площадку строительства. Далее конструкции собирают в

полурамы или полуарки монтируют с помощью монтажных башен.

9. Пространственное крепление плоских деревянных

конструкций.

Грамотно спроектированные и качественно выполненные деревянные

конструкции не придают сооружению надежность, если не обеспечена его

пространственная устойчивость. Сооружение может считаться устойчивым

тогда, когда обеспечена устойчивость его основных несущих элементов -

колонн, балок или ферм покрытия и самого покрытия. Общая устойчивость

здания может быть создана следующими способами. В данном случае речь идет

об одноэтажных производственных зданиях.

Первый способ - стойки каркаса здания заделываются в грунте, что

соответствует их пространственному защемлению.

В связи с деформациями грунта возможно перекашивание стоек. Чтобы

этого не происходило, через 20-30 м между стойками устанавливают подкосы в

крайних пролетах торцовых и продольных рам. При этом расположенные в

грунте нижние концы стоек должны

быть антисептированы.

С целью предотвращения загнивания нижних концов стоек, рекомендуется

эти концы закреплять на пасынках, например из железобетона или металла. В

этом случае сами пасынки расположены в грунте, а нижние концы стоек,

закрепленные на верхних концах пасынков проволочными скрутками или

хомутами из полосовой стали, располагаются выше отметки пола.

Второй способ

состоит в том, что каркас здания образован

пространственными стойками, расположенными внутри здания, которые и

обеспечивают общую устойчивость здания.

Ветви стоек закреплены на фундаменте натяжными анкерами,

воспринимающими растягивающие усилия, возникающие в анкерах от

приложенных к каркасу здания горизонтальных нагрузок.

В плоскости наружных стоек каркаса в крайних пролетах и далее через 20 -

30 м

установлены крестовые связи или подкосы, повышающие общую

надежность здания.

Возможен также и другой вариант второго способа. Здесь поперечная

устойчивость здания обеспечена заанкериванием в фундамент ветвей плоских

решетчатых стоек, а его продольная устойчивость - установкой подкосов по

наружным и внутренним продольным рядам решетчатых стоек.

Третий способ. В этом случае поперечная устойчивость здания

обеспечена

применением подкосных, рамных, арочных и т.п. конструкций, передающих

действующий в них распор непосредственно на фундаменты.

Продольная устойчивость здания обеспечена установкой подкосов вдоль

продольных рядов стоек, При этом, в случае применения арочных систем, арки

развязывают в продольном направлении попарно связями.

Четвёртый способ. Устойчивость каркасного здания, при шарнирном

опирании стоек на фундаменты и шарнирном опирании несущих конструкций

покрытия на стойки, может быть обеспечена установкой в плоскостях стоек

жестких щитовых конструкций. В том числе и ограждающих. В этом случае в

кровле устраивают двойной перекрестный дощатый настил. Такое решение

каркаса аналогично решению зданий с жесткой конструктивной схемой.

Изложенный способ может быть применен только в случае небольших

размеров здания в плане.

Щиты стен могут иметь дощато-гвоздевую или клеефанерную

конструкцию.

Неизменяемость их формы в своей плоскости обеспечивается

устройством внутренних подкосов, диагональной обшивкой из слоев досок или

наклейкой на дощатый каркас фанеры.

Перечисленные выше способы обеспечения устойчивости одноэтажных

промышленных зданий изложены в учебниках классического курса

"Конструкции из дерева и пластмасс", предназначенных для студентов

различных специальностей.

Пятый способ. Применяется при проектировании деревянных

каркасов

современных производственных зданий и основан на типовых конструктивных

решениях, которые приведены в действующих сериях типовых деревянных

конструкций.

В соответствии с типовыми решениями пространственная неизменяемость

деревянного каркаса обеспечивается:

-горизонтальными связями в плоскости покрытия,

-вертикальными связями по опорным сечениям несущих конструкций

покрытия,

-вертикальными связями между колоннами в продольном направлении,

-поперечная

устойчивость каркаса обеспечена жестким стыком колонн с

фундаментами.

Горизонтальная жесткость диска покрытия в его плоскости необходима для

восприятия горизонтальных ветровых нагрузок и их равномерной передачи на

все колонны каркаса.

Эту жесткость диска покрытия создают горизонтально расположенными в

уровне верхних поясов балок или ферм системами распорок и раскосов,

образующими горизонтальные связевые

блоки (горизонтальные фермы). Такие

блоки расположены поперек здания с шагом вдоль его длины не более 18 м.

Поясами этих горизонтальных ферм (см. рис. 53) являются верхние и нижние

пояса балок или ферм покрытия, а решетка образована распорками и раскосами.

Рис.53. Схема расположения горизонтальных связей покрытия

Ф - стропильная конструкция (ферма или балка);

С - раскосы; Р - распорки

Распорки располагают вдоль оката с шагом, равным (0,6 - 0,7) а, где а - шаг

колонн в

продольном направлении. Причем в коньке устанавливают две

распорки, каждая из которых принадлежит соответствующему скату кровли.

Между распорками по однораскосной схеме устанавливают раскосы, при

их зеркальном расположение в соседних скатах кровли.

Рис. 54. Крепление распорки и раскоса к стропильной конструкции

а - план; б - сечение

Если в покрытии применены закрепленные на несущих конструкциях

покрытия клеефанерные плиты, то между связевыми блоками устанавливаются

распорки в уровне верха колонн.

Рис. 55. Схема расположения вертикальных связей по опорным частям

стропильных конструкций и продольным рядам колонн

а - план; б - сечение

Рис. 56. Схема опирания стропильной конструкции на колонну

а - вид сбоку; б -

сечение I - I

В случае прогонного решения кровли, кроме указанных распорок

устанавливают также дополнительные распорки, которые штриховой линией

показаны на рис. 53. Распорки и раскосы крепятся к несущей конструкции

покрытия с помощью болтов и стальных сварных соединительных элементов

(см. рис. 54), которые входят в шлицы на торцах распорок и раскосов.

Рис. 57. Способы обеспечения жесткого стыка

колонны с фундаментом

а - с помощью нагелей; б - со стальными анкерными полосами