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

Подождите немного. Документ загружается.

Арки с перекрестной дощатой стенкой на гвоздях. Аналогично

гвоздевым балкам с двойной перекрестной дощатой стенкой могут быть

выполнены и арочные конструкции – кружала во временных сооружениях (см.

рис. 35.). Для создания криволинейности верхнего пояса арки его

1 - 1

f / l > 1 / 6

Рис. 35. Схема трехшарнирной дощатогвоздевой арки

Рис. 36. Схема дощатоклееных арок

а – трехшарнирная треугольного очертания; б – трехшарнирная круговая;

в – двухшарнирная круговая; г – стрельчатая

выполняют из брусков. Пролет этих арок достигает примерно 24 м.

Особенность их работы заключается в том, что в нижних поясах полуарок

возможно возникновение сжимающих сил. Поэтому нижние пояса полуарок

необходимо развязывать вертикальными связями. Арки обычно связывают

вертикальными связями попарно в местах установки ребер жесткости.

Опорный и коньковый шарниры выполняют из металлических элементов

При пролете арок более 30 м одну из опор делают неподвижной.

Дощатоклееные арки. Проектируются и изготавливаются аналогично

дощатоклееным балкам. Поперечное сечение арок обычно прямоугольное,

склеенное из досок на пласть, что менее трудоемко. Арки могут быть с

затяжкой или без нее, могут быть двухшарнирные или трехшарнирные (см. рис.

36).

Трехшарнирные арки треугольного очертания из прямолинейных

элементов применяют для пролетов 12 – 20 м при f / l = 1/2 – 1/6. Здесь в

опорном и коньковом шарнирных узлах устраивают эксцентриситеты

продольных сил для создания разгружающего момента.

Криволинейные арки делают обычно с постоянным радиусом кривизны,

так как изгибать доски по окружности менее трудоёмко.

Двухшарнирные арки по условиям их изготовления и транспортирования

целесообразны для пролетов 12 – 20 м при f/l = 1/3 – 1/6.

Трехшарнирные арки могут перекрывать значительные пролеты (до 80

м и

более). Они могут быть круговые или стрельчатые. В арках обычно соблюдают

условие h/b ≤ 5 (здесь h и b - высота и ширина сечения). При этом толщину

досок применяют не более 1/300 радиуса кривизны и не более 40 мм.

Коньковый узел выполняют обычно с деревянными накладками на болтах.

Затяжку изготавливают из круглой или профильной стали

Рамные конструкции. Рамные конструкции имеют ломаное очертание

верхнего пояса. Поэтому наличие вертикальной нагрузки вызывает

значительные изгибающие моменты в карнизных узлах. Это обстоятельство

ограничивает пролет рам до величины 20 – 30 м.

Рис. 37. Схема рамы двутаврового сечения с двойной перекрестной

стенкой на гвоздях

1 – стойка; 2 – ригель; 3 – стальная полоса; 4 – стык трехлобовым

упором; 5 – диагональное ребро

Рамы обычно делают

трехшарнирными, чтобы избежать непредсказуемого

перераспределения внутренних усилий.

Рамы двутаврового сечения с двойной перекрестной стенкой на гвоздях.

Аналогичны балкам одноименной конструкции. Такие рамы изготавливают по

частям: стойки и ригели готовят отдельно (см. рис. 37), а далее их собирают.

Растягивающее усилие в верхнем поясе в месте карнизного узла

воспринимается стальной полосой, присоединяемой к верхним поясам

шурупами.

Сжимающее усилие в нижнем

поясе воспринимается трехлобовым упором,

образованном нижними поясами и сжатым диагональным ребром,

соединяющим изломы внешнего (верхнего) и внутреннего (нижнего) поясов.

Диагональное ребро состоит из двух частей, принадлежащих стойке и

ригелю. Рамы являются конструкциями построечного изготовления.

Дощатоклееные гнутые рамы. Выполняются трехшарнирными, что

облегчает изготовление и монтаж (см. рис. 38). Криволинейность углов

достигается выгибом досок

по дуге круга при выклейке полурам по радиусу 2-4

м.

Этот тип конструкций по сравнению с арками более трудоемок в

изготовлении и требует большего расхода древесины.

Рис. 38. Схема дощатоклееной гнутой рамы

Плавное изменение высоты сечения вызывает дополнительные

технологические затраты, поэтому рамы могут изготавливать также и со

ступенчатым изменением высоты сечения

по стойке и ригелю.

Клеефанерные рамы. Клеефанерные рамы имеют очертание, аналогичное

очертанию дощатогвоздевых рам. Поперечное сечение этих рам аналогично

сечению клеефанерных балок – двутавровое или коробчатое. Волокна

наружных слоев шпона фанерной стенки располагают вдоль осей стойки и

ригеля. Для обеспечения устойчивости стенки устанавливают дощатые ребра

жесткости.

7. Проектирование плоскостных сплошных конструкции

7.1. Настилы. Прогоны и балки. Стропила наслонные.

Клеефанерные плиты покрытий

Настилы.

Настилы бывают двух типов: сплошные настилы из досок на

пласть (одинарные и двойные) и сплошные настилы из досок на ребро

(деревоплита).

Настилы из досок на пласть. Этот вид настилов часто применяют в

покрытиях зданий в качестве несущей конструкции под кровли различных

типов. Они имеют вид обрешетки или сплошной конструкции.

Настилы

из досок могут быть сборными и проектируются в этом случае по

двухпролетной схеме (см. рис. 39).

Рис. 39. Схема сборного настила из досок

1 – прогон; 2 – настил из сборных щитов

Конструктивный расчет прочности сборных настилов выполняют на два

сочетания расчетных нагрузок.

Первое сочетание включает нагрузку от собственного веса и

временную.кратковременную - от снега. Несущая способность настила в

расчетном сечении над средней его опорой выполняют по формуле

М / W

РАСЧ

≤

где М - расчетный изгибающий момент, определяемый по формуле

М = (q

ПОСТ

+ q

СНЕГА

) l

/8, здесь q

- расчетные нагрузки на 1 пог. м; l - пролет

щита; W

РАСЧ

- расчетный момент сопротивления поперечного сечения щита; R

расчетное сопротивление древесины изгибу, принимаемое по табл. 3 норм. В

этом случае расчет щита по деформациям выполняют по формуле

f = 2,13 (q

ПОСТ

+ q

СНЕГА

) l

/ 384 EJ

≤

ПРЕД

Здесь q

- нормативные нагрузки; E - модуль деформации древесины щита; J -

момент инерции поперечного сечения щита; f

ПРЕД

- предельный прогиб для

щитов покрытия, определяется по табл. 16 норм.

Второе сочетание включает расчетную нагрузку от собственного веса и

расчетную нагрузку P = 100 кгс с коэффициентом надежности по нагрузке,

равным 1,2. В этом случае расчет выполняется только по несущей способности.

Расчетный изгибающий момент в сечении, расположенном на расстоянии х =

0,432 l от крайней опоры определяется при этом по формуле

М = 0,07 q

ПОСТ

+ 0,207 P l.

В связи с кратковременным действием нагрузки Р к расчетному сопротивлению

древесины изгибу вводится коэффициент условий работы к

= 1,2 ( в

соответствии с табл. 6 норм).

Деревоплита. Это сплошной настил из досок или брусков, поставленных на

ребро один к другому и сшитых между собой гвоздями или деревянными

нагелями. Деревоплита применяется в покрытиях отапливаемых

производственных зданий или в полах спортивных сооружений.

Для изготовления деревоплиты требуется большой расход древесины,

поэтому применение деревоплиты должно

быть экономически обосновано.

Материалом деревоплиты служит обрезной пиломатериал без специальной

отбраковки по порокам древесины, кроме гнили.

Деревоплита выполняется в виде многопролетной неразрезной плиты,

имеющей обычно равные пролеты. Величина пролета деревоплиты может

достигать 6,5 м. В неразрезных плитах стыки соседних брусков устраивают

впритык и располагают вразбежку с двух сторон от опор на расстоянии

от

последних на 0,2-0,25l, где l – расстояния между опорами деревоплиты.

Бруски плиты толщиной обычно 40-50 мм сшивают гвоздями диаметром

3,5 мм, длиной 80 мм. Гвозди размещают по двум продольным рискам на

расстоянии от кромок 20 мм, с шагом 500-800 мм. Гвозди, которые крепят

отдельный брусок, располагают по продольным рискам в шахматном порядке:

сверху и снизу

Высоту брусков определяют расчетом плиты на прогиб и

теплотехническим расчетом.

Деревоплиту можно собирать из заранее заготовленных щитов шириной

40-50 см. Длина щита равна длине пролета плюс расстояние до шарнирного

стыка. Щиты собираются на деревянных нагелях диаметром 16 мм или на

гвоздях. Смежные щиты соединяют забитыми наискось гвоздями через 50-80

см. Крепление деревоплиты к

опорам производят гвоздями, пробивающими

плиту насквозь и заходящими в опору (прогон) на глубину 50 мм. Такие гвозди

забивают в каждый пятый брусок плиты.

Прогоны и балки. Прогоны и балки цельного сечения выполняют из досок

на ребро, брусьев или бревен.

С целью уменьшения сечения балки, особенно когда она подобрана из

расчета по жесткости, рекомендуется уменьшать расчетные значения моментов

и прогибов, применяя следующие конструктивные схемы:

• балки с подбалками;

• консольно-балочные системы;

• спаренные неразрезные прогоны.

Балки, усиленные подбалками. Подбалки уменьшают расчетные пролеты

балок. Их подкладывают на опоре под стыки

балок и скрепляют с ними болтами

(см. рис. 40).

Рис. 40. Балки (1), усиленные подбалками (2), 3- стойки; 4- болты

Консольно-балочные прогоны. Консольно-балочные прогоны (см. рис. 41)

представляют собой многопролетные статически определимые системы. Их

целесообразно применять при неподвижных равномерно распределенных

нагрузках. Например, для прогонов кровли.

Шарниры в консольно-балочных прогонах располагают по двум вариантам

по два шарнира через пролет (см. рис. 41, а), или по одному шарниру в каждом

пролете (см. рис. 41, б).

а )

б )

Рис. 41. Схемы консольно-балочных прогонов

Однако, в консольно-балочных прогонах применять последовательное

расположение шарниров нежелательно. Такая схема не обладает живучестью и

при аварии в одном пролете разрушается полностью вся цепь. Более

целесообразной является схема со встречным расположением шарниров. В

этом случае при аварии в одном пролете обрушения произойдут лишь в двух

соседних пролетах.

Если шарниры

расположить на расстоянии "х" от опор, равном

х = 0,1465l (здесь l – длина пролета многопролетной балки), то изгибающие

моменты на опорах будут равны по абсолютному значению максимальным

изгибающим моментам в пролетах. Получается "равномоментное" решение

прогона. Для выравнивания моментов в крайних пролетах величину этих

пролетов надо уменьшить до 0,85l.

Если шарниры расположить на

расстоянии х от опор, равном х = 0,2113l, то

прогибы во всех средних пролетах будут равны, получаем "равнопрогибное"

решение. При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах

уравниваются с прогибами в средних пролетах.

Консольно-балочные прогоны выполняются из брусьев или бревен. По

длине они соединяются в местах шарниров стыком косой

прируб. Чтобы не

было смещений концов, в стыке конструктивно устанавливают болт.

Консольно-балочные прогоны имеют следующие недостатки: при длине

лесоматериала, равной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превышает

4,5 м.; необходимо уменьшать длины крайних пролетов или увеличивать

сечение прогонов в этих пролетах.

Спаренные неразрезные прогоны. Спаренные неразрезные прогоны состоят

из двух

рядов досок, поставленных на ребро вплотную и сшитых между собой

гвоздями. Гвозди забиваются конструктивно с шагом 50 см (см. рис. 42).

Рис. 42. Схема спаренного неразрезного прогона (вид сверху)

1 – поставленные не ребро доски; 2 – стыки досок; 3 – оси опор;

Х – расстояние от стыка досок до опоры

Доски одного ряда соединяют по длине впритык, вразбежку

относительно

опор. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных

балках меняет знак. То есть, на расстоянии от опор, равном х=0,2113l. Здесь

величина х дана для равномерно распределенной нагрузки.

Спаренный неразрезной прогон при "равнопрогибном" решении (здесь

величина крайних пролетов должна удовлетворять условию l

КР

≤

0,79l)

расчитывается по несущей способности и по деформациям по формулам

М = q

/ 12

≤

, q

/ 384 EJ

≤

ПРЕД

При этом гвоздевой забой в месте стыка торцов досок прогона определяется по

формулам

≤

ГВ

, Q = М

ОП

/ 2 х

ГВ

Здесь n

ГВ

- количество и несущая способность одного условного

расчетного среза гвоздя; М

ОП

- величина опорного изгибающего момента возле

гвоздевого забоя; х

ГВ

- расстояние гвоздевого забоя от опоры; цифра 2 в

знаменателе обозначает, что поперечная сила воспринимается двумя досками

прогона.

Балки цельного сечения. В жилых и общественных зданиях для перекрытий

применяют стандартные балки из бруса с черепными брусками (см. рис. 43).

Рис. 43. Балка цельного сечения (1), черепной брусок (2) и

скрепляющие их гвозди (3)

Черепные бруски должны

быть антисептированы и прибиты к балкам

гвоздями диаметром 4,5 мм, длиной 125 мм с шагом 300 м.

Стропила наслонные. Эти конструкции применяют обычно в

гражданских зданиях или во вспомогательных зданиях промышленных

предприятий.

Основным элементом наслонных стропил являются стропильные ноги,

которые работают на изгиб. Пример дощатых наслонных стропил показан на

рис. 44.

Рис. 44. Схема дощатых наслонных стропил

1 – кирпичная стена; 2 – стропильная нога;

3 – стойка; 4 – опорный брус (мауэрлат)

Длина стропильных ног определяется расстоянием между опорами

(продольными стенами). При недостаточном сечении стропильных ног их

усиливают подкосами. Расстояния между стропильными ногами обычно

принимают от 1,5 до 1,7 м, иногда до 2 м, с тем условием, чтобы настилы или

обрешетки под кровлю можно было бы укладывать непосредственно по

стропильным ногам.

Стропила наслонные изготавливают из пиленого лесоматериала (доски)

или из тонких бревен с сохраненным сбегом.

Если применяют сборные стропила, заготовленные заранее в заводских

условиях, то используют пиломатериал. Если стропила выполняют в

построечных условиях, то используют круглый лес. Для уменьшения

трудоемкости

изготовления стропил из бревен применяют электроинструменты

и шаблоны. Сечения элементов наслонных стропил определяется расчетом. При

этом диаметр в тонком месте бревна стропильной ноги должен быть не менее 12

см, а диаметр бревна для настенного бруса (мауэрлата) – не менее 16 см.

Клеефанерные плиты покрытий. Эти конструкции совмещают несущие

и ограждающие функции. Имеют небольшой вес и высокую несущую

способность.

Образованы несущим каркасом из досок и фанерными обшивками,

соединенными водостойким клеем в одно целое. Если плиты утеплены, то они

имеют коробчатое сечение, если не утеплены, то нижняя обшивка отсутствует

(см. рис. 45).

Ребра каркаса выполняют из досок

на ребро. Их толщина 32 - 44 мм. Они

могут в случае большого пролета быть дощатоклееными, иметь вид ферм или

балок с фанерной стенкой. Шаг ребер определяют из расчета верхней обшивки

на местный изгиб или из ее расчета на устойчивость. Минимальная толщина

ребер определяется из условия обеспечения прочности клеевого шва между

обшивками и ребрами.

а)

б)

Рис. 45. Поперечное сечение клеефанерных утепленных (а)

и холодных (б) плит

1 – верхняя обшивка; 2 – нижняя обшивка; 3 – каркас из досок

Обшивки выполняются из водостойкой или бакелизированной фанеры.

Нижняя обшивка должна иметь толщину не менее 6 мм, верхняя – не менее 8

мм. Направление

волокон наружных слоев шпонов обшивок должно быть

параллельно длинной стороне плиты.

Утеплитель применяется обычно плитный: пенопласт, минеральные или

стекломаты.

Пароизоляция выполняется из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм.

Над утеплителем устраивается вентилируемая воздушная прослойка, для чего в

продольных ребрах делаются отверстия (вентилируемые продухи).

На верхнюю обшивку наклеивают слой рубероида для предохранения

обшивки от

увлажнения в стадиях транспортирования и монтажа.

Клеефанерные плиты целесообразно проектировать в следующем порядке.

1). Назначают ширину плиты из условия раскладки плит по покрытию

2). Назначают толщины обшивок (если кровля холодная, то нижняя

обшивка не требуется).

3). По сортаменту пиломатериала принимают сечение ребер. Их толщина

32 - 44 мм, а высота должна удовлетворять условию - h = (1/13-1/20)l,

где l -

пролет плиты, связанный с шагом прогонов. При этом расстояния между

ребрами в осях "а" должно быть кратным ширине плиты и удовлетворять

неравенству а

≤

1,33

Ф. И

, которое связано с прочностью верхней обшивки

на местный изгиб, вызываемый действием временной кратковременной

нагрузки равной 100 кгс с коэффициентом надежности по нагрузке 1,2 и

коэффициентом условия работы равным 1,2, учитывающим кратковременное

действие указанной силы. Сечение рёбер далее уточняют с учетом припусков на

обработку (фрезерование верхней и нижней граней ребер).