Волик А.Р. Конструкции из дерева и пластмасс

Подождите немного. Документ загружается.

161

Рис. 11.6. Клеефанерные балки с плоской и волнистой стенкой:

а – двутаврового сечения с плоской фанерной стенкой с вертикальным расположением

досок в поясах; б – то же, с горизонтальным расположением досок в поясах;

в, г – коробчатого с вертикальным расположением досок в поясах; д, е – то же, двух- и

трехстенчатого с горизонтальным расположением досок в поясах; ж, к – одностенчато-

го сечения с волнистой фанерной стенкой; з, и – двустенчатого сечения с дощатыми и

фанерными поясами; л – горизонтальное сечение одностенчатой балки; м – деталь со-

пряжения стенки с поясом; 1 – пояс; 2 – фанерная стенка; 3 – ребро жесткости

162

Узлы опирания балок на нижележащие конструкции показаны на

рис. 11.7.

Рис. 11.7. Опирание балок каркасных зданий:

а – с перекрытием концов балок накладками на болтах; б – с помощью вкладыша; в – на

двухветвевую стойку; г – не деревянную стойку; 1 – стойка; 2 – балка; 3 – болт; 4 – де-

ревянная накладка 30 мм; 5 – вкладыш; 6 – планка; 7 – тавровый профиль; 8 – удлинен-

ное отверстие для болта

Расчет балок:

В большинстве случаев рассчитываются как однопролетная шарнир-

но опертая балка на изгиб, на равномерно распределенную нагрузку (от

собственного веса, покрытия, снега):

163

1. Расчет на нормальные напряжения при изгибе производят по

формуле

dim

=σ

. При расчете балок с переменной высотой сечения

следует учитывать влияние ската на изгибающие напряжения: при

изгибающие напряжения в крайних волокнах, параллельных поверхности,

определяются по формуле

)tan41(

⋅

α+=σ , а на скатной поверх-

ности – по формуле

...

)tan41(

⋅

α−=σ

. В крайних волокнах кро-

мок ската напряжения должны удовлетворять условию

dmdm

.... αα

≤

где

α+α

..90.

...

cossin

– для случая растягивающих напряже-

ний параллельно скатной поверхности;

α+α

..90.

...

cossin

– для

случая сжимающих напряжений параллельно скатной поверхности.

2. Проверка на устойчивость плоской формы деформирования

производится по формуле

dmdm

.inst.

≤

σ , где

inst

k – коэффициент устой-

чивости изгибаемого элемента. Для изгибаемых балок постоянного сече-

ния, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба,

inst

опре-

деляется по формуле

inst

140= . Если высота сечения меняется,

inst

следует умножать на дополнительный коэффициент

..mg

k , принимаемый по

табл. 7.5. СНБ 5.05.01-2000.

3. Расчет балок на скалывание производится в сечениях над опо-

рами на действие поперечных сил

V по формуле

dvdv

.o..o.

≤τ ,

sup

.o.

=τ

где

sup

S – статистический момент брутто сдвигаемой части поперечного

сечения элемента относительно нейтральной оси;

sup

I – момент инерции

брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси.

164

Расчет клеефанерных балок:

Расчет клеефанерных балок производят с учетом совместной работы

поясов и фанерных стенок без учета податливости соединений.

Проверка нормальных напряжений в полках балки производится в

сечениях, где они достигают максимальной величины.

1. Верхняя полка проверяется на сжатие от изгиба с учетом ее

устойчивости из плоскости балки

по формуле

dccdcf

.0...

≤

σ ,

dcf

=σ

где

k – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости

от гибкости элемента:

rel

−=

k при

rel

λ≤λ

;

rel

2λ

k при

rel

λ>λ ;

..o.

nom,0

rel

Eπ

=λ

Гибкость элементов определяется по формуле

=λ , а расчетную

длину элемента принимают равной шагу ребер жесткости.

2. Нижнюю полку балки проверяют на растяжение от изгиба по

формуле

dtdtf

.0...

≤

σ ,

dtf

=σ

3. Прочность фанерных стенок проверяется при срезе и скалы-

вании над опорами

, где действуют максимальные поперечные силы, с

помощью формулы для расчета деревянных элементов, работающих на

скалывание.

Скалывающие напряжения τ

w.d

в стенке балки на уровне ее ней-

тральной оси определяются по формуле )/()(

. ddsdddw

bISV

, где S

–

статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно

нейтральной оси; b

– расчетная ширина сечения;

∑

bb , где ∑b

–

суммарная толщина стенок.

4. Прочность фанеры по клеевым швам, соединяющим стенки с

поясами, проверяют по общей формуле скалывающих напряжений, при

165

этом ширина площади скалывания (расчетная ширина сечения)

hnb

⋅

= ,

где

h – высота поясов; n – число вертикальных швов.

Скалывающие напряжения τ

w.f.d

в швах между поясами и стенкой

балки должны удовлетворять условиям

dpvdw

.90..

≤τ ,

dpvdfw

.0...

≤

5. Стенка должна проверяться на прочность при действии нормаль-

ных и касательных напряжений

по формуле

≤τ+

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

ptw

f ,

где

pt.

– расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом

– нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки

поясов;

τ – касательное напряжение в стенке на уровне внутренней кром-

ки поясов;

– угол, определяемый из зависимости

=α

6. Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси балки

расположением волокон наружных слоев следует проверять

на действие ка-

сательных и нормальных напряжений

при условии 50>

– вы-

сота стенки между внутренними гранями полок; b

– толщина стенок) по

формуле

100100

≤

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

где h

– расчетная высота сечения стенки, которую следует принимать

равной h

при расстоянии между ребрами

ha ≥ и а – при

ha < .

При поперечном по отношению к оси балки расположении наруж-

ных волокон фанерной стенки проверку устойчивости следует произво-

дить по этой же формуле на действие только касательных напряжений в

тех случаях, когда

80>

По II группе предельных состояний расчет заключается в определе-

нии его наибольшего прогиба

max

U от нормативных нагрузок и проверке

условия, чтобы он не превосходил предельные прогибы элементов зданий

и сооружений, указанных в нормативных документах.

166

Деформации деревянных конструкций или их определенных элемен-

тов следует определять с учетом сдвига и податливости соединений, т.е.

поперечных сил.

Наибольший прогиб изгибаемых элементов постоянного и перемен-

ного сечения определяют по формуле

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

max

где

U – прогиб балки постоянного сечения, высотой h без учета деформа-

ций сдвига;

sup

⋅

11.2. Цельнодеревянные, клеедеревянные и составные стойки.

Конструирование и расчет

Цельнодеревянные стойки

представляют собой деревянные элемен-

ты (брусья, толстые доски, круглые или окантованные бревна). Размеры

стоек и их несущая способность ограничена сортаментом лесоматериала.

Длина должна быть не более 6,5 м, а размеры сечения – до 20 см. Это ма-

лотрудоемкие элементы конструкций, имеющие небольшую сложность.

Широко распространены в строительстве. Применяются для различного

рода опор.

Составные стойки состоят из цельных брусьев или толстых досок,

соединенных по длине болтами или гвоздями. Стержни составных стоек

Стойки

цельноде

евянные

составные

(

ис.11.8

)

клееде

евянные

(

ис. 11.9

)

ешетчатые

(

ис. 11.9

)

167

соединяются плашмя вплотную или имеют зазоры, выполненные с помо-

щью прокладок из досок или брусков (рис. 11.8.).

а) - с прокладками

б) - без прокладок

Рис. 11.8. Составные стойки

Клеедеревянные стойки могут иметь квадратное или прямоуголь-

ное сечение.

Решетчатые стойки

применяют в качестве опор несущих конст-

рукций покрытий и стен деревянных производственных зданий в районах,

где нет возможности изготовить клеедеревянные стойки. Их высота может

достигать 10 м и более. Они состоят обычно из брусьев, соединяемых в уз-

лах болтами (рис. 11.9, 11.10). Такие стойки могут иметь прямоугольную

форму с двумя вертикальными поясами или

треугольную с одним верти-

кальным и другим наклонным поясами.

Сечение стойки (рис. 11.9, а)

постоянное переменное ступенчатое

168

б)

а)

прямоугольная треугольная

ступенчатоепостоянное переменное

l/2

Рис. 11.9. Виды стоек:

а – клеедеревянные стойки (виды сечений по высоте стойки); б – решетчатые стойки

б)

а)

в)

Рис. 11.10. Узлы решетчатых стоек:

а – верхние; б – опорные; в – промежуточные; 1 – пояса; 2 – болты; 3 – стальная балка;

4 – анкеры; 5 – стальной уголок; 6 – стержни решетки; 7 – стальные накладки

Опирание стоек может быть жестким или шарнирным (рис. 11.11.).

169

Q=H

пл

III-III

III

I-I

III

II-II

Рис. 11.11. Опорные узлы жестко защемленных (а – г) и шарнирно опирающихся

сжатых стоек (д, е): 1 – фасонка; 2 – уголок; 3 – тяж; 4 – стояк; 5 – изоляция; 6 – анкер

из полосовой стали; 7 – фундамент; 8 – болт; 9 – планка; 10 – сварной столик; 11 – ан-

кер из круглой стали; 12 – швеллер; 13 – зубчатая шпонка; 14 – штырь; 15 – нагель;

16 – квадратная труба; 17 – гнутая фасонка

170

Расчет колонн:

В зависимости от схемы нагружения колонна рассчитывается на

центральное сжатие и сжатие с изгибом и проверяется на устойчивость

плоской формы деформации.

Сечение колонны подбирается методом последовательного приближе-

ния на воздействие наиболее невыгодного сочетания нагрузок, задаваясь в

рекомендуемых пределах значениями высоты и ширины сечения.

Центрально сжатые стойки рассчитываются:

на прочность по формуле

dcdc

.0...0.

≤

inf

..0.

=σ , где

inf

–

площадь поперечного сечения нетто.

на устойчивость для стоек с гибкостью 35≥

dccdc

.0...0.

⋅≤σ ,

=σ

..0.

, где

k – коэффициент продольного изгиба, определяемый в

зависимости от гибкости элемента. Гибкость элементов определяется по

формуле

=λ , а расчетную длину элемента следует определять умноже-

нием его свободной длины

l на коэффициент

, учитывающий закрепление

элемента и нагрузку, действующую на элемент.

Внецентренно сжатые стойки рассчитываются:

на сжатие с изгибом по формуле 1

.0.

≤

dmcm

fkf

, где

–

коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе по на-

правлению соответствующей оси от действия продольной силы, опреде-

ляемый по п. 7.1.9.2. СНБ 5.05.01-2000.

на устойчивость по формуле

.0.

≤

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

dmcminst

dcc

fkkfk

, где

dc .o.

σ – расчетное сжимающее напряжение, определяемое по формуле

max.sup

.o.

=σ

, где

max.sup

A – площадь брутто с максимальными размера-

ми сечения элемента;

dm.

σ – расчетное напряжение от изгиба, определяе-

мое по формуле

max.sup

max

=σ

, где

max.sup

W – максимальный момент со-

противления брутто на рассматриваемом участке

l .