ответы деревянные консрукции. 1. Области рационального применения Деревянные конструкции

• Название: 1. Области рационального применения Деревянные конструкции
• Анкор: ответы деревянные консрукции.docx
• Дата: 13.05.2017
• Размер: 358.92 Kb.
• Имя файла: ответы деревянные консрукции.docx
• Тип: Документы; #7513
• страница: 5 из 9

27. Прогоны и балки

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из досок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхода древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочныхи неразрезных прогонах из спаренных досокстыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статически определимыми системами. Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,147l (l - пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значению максимальным моментам в пролетах, и получается так называемое равномоментное решение прогона.

Для выравнивания моментов, в первом и последнем пролетах значение этих пролетов, надо уменьшить до 0,85l. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,211l, то получится равнопрогибное решение, при котором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми. .

При уменьшении крайних пролетов до 0,79l прогибы в этих пролетах будут равны прогибам в остальных пролетах.

Если крайние пролеты равны остальным, т. е. l₁=l, то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет M_оп=ql²/10, а прогиб прогона в крайнем пролете f₁= 2,5q_нl⁴/384EJ.

При этом сечение прогона в крайних пролетах должно быть усилено, а опорная реакция первой промежуточной опоры будет больше остальных на 13 %, что потребует проверки и возможного усиления опорной конструкции.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шарниров косым прирубом. Во избежание смещений под действием случайных усилий в середине косого прируба ставят болты. В случае равномоментного решения болты не должны быть затянуты, чтобы обеспечить перелом упругой линии прогона, образующийся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. При равнопрогибном решении прогона в местах расположения шарниров упругая линия проходит плавно и перелома не имеет, что позволяет плотно затягивать болты (болты принимают не менее 12мм).

К недостаткам консольно-балочных прогонов можно отнести то, что при обычной длине лесоматериала, равной 6,5 м, перекрываемый пролет невелик и не превышает 4,5 м. Кроме того, необходимо либо уменьшить крайние пролеты, либо увеличить поперечное сечение прогонов в этих пролетах. При этом следует иметь в виду, что давление на первую и последнюю промежуточные опоры при равных пролетах больше, чем на остальные опоры. Поэтому при пролетах более 4,5 м целесообразно применять спаренные неразрезные прогоны.

Поэтому при необходимости перекрывать большие пролеты прогоны подкрепляют подкосами или устраивают в виде балки усиленной подбалкой.

Балки усиленные подбалкой

Они представляют собой многопролетную статически определимую неразрезную систему. Подбалки уменьшают расчетный пролет балок на величину 2а – положение точки, в которой углы наклона косательных к упругим линиям балки и подбалки, одинаковы, зависит от соотношения жесткостей балки и подбалки.

В практических расчетах таких систем пользуются графиком:

изгибающие моменты балки и подбалки

28. Спаренные неразрезные прогоны состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см. Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем пролете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяют исходя из того, что поперечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q≈ М_0П/2х_ГВ, в то же время равна Q=n_ГBT_ГВ, откуда n_ГВ = М_оп/2х_ГВ Т_ГВ

где х_ГВ — расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учитывая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное Т_ГВ. Т – несущая способность одного среза гвоздя из условия смятия древесины или изгиба.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21l. При этом крайние пролеты l₁ должны быть меньше или равны 0,8l.




29. Клееные балки

Дощатоклееные балки обладают рядом преимуществ перед другими составными балками:

- они работают как монолитные;

- их можно изготовить с поперечным сечением большой высоты;

- в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине с помощью зубчатого шипа и, следовательно балки не будут иметь стыка, ослабляющего сечение;

- в дощатоклееных балках можно рационально размещать доски различного качества по высоте. Слои из досок первого или второго сортов укладывают в наиболее напряженные зоны балки, а слои из досок второго или третьего сортов — в менее напряженные места. В дощатоклееных балках можно также использовать маломерные пиломатериалы.

При пролетах свыше 6м до 15м можно использовать в качестве стропильной конструкции дощатоклееные балки. Под мало уклонные кровли балки выполняют прямослойными, под кровлю из волнистых асбестоцементных листов гнутоклееные балки. В перекрытии используют также балки постоянного поперечного сечения.

Толщина досок рекомендуется 33мм. Ширина сечения до 18см, т.е. из 1 доски по ширине.в прямослойных балках устраивают строительный подъем не менее 1/200 пролета.

Расчет: в балках переменного сечения положение самого напряженного поперечного сечения зависит от соотношения размеров на опоре и в середине пролетов.

Расчетная схема - эпюра→

Расстояние от опоры до наиболее напряженного сечения определяется по формуле

Изгибающие моменты в сечении х:

Проверка балки по касательным напраряжению:





Балки, армированные стальными стержнями

Хорошая адгезия заливочных компаундов на основе эпоксидных вяжущих не только к древесине, но также и к стали позволяет при ограниченном габарите балок по высоте увеличить их несущую способность, армируя их стальными стержнями. Компаунд обеспечивает надежную совместную работу арматуры и дерева, если давление при запрессовке во время изготовления балок будет 0,2—0,3 МПа. Склеиваемые поверхности древесины и стали должны быть без масляных пятен и пыли.

Предпочтительно в качестве арматуры использовать круглые стальные стержни периодического профиля с пределом текучести не менее 400 МПа.

Пазы в древесине для укладки арматуры выбирают фрезерным станком. Они могут быть полукруглыми или квадратными, размером, не превышающим диаметра арматуры более чем на 1—1,5 мм. Процент армирования конструкции не должен превышать 3—4:



Расчетное сопротивление стальной арматуры принимают по нормам проектирования бетонных и железобетонных конструкций СНиП 2.03.01—84. Рассчитывают армированные деревянные конструкции по приведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сечение рассматривают как цельное.

Расчетное сопротивление стальной арматуры принимают по нормам проектирования бетонных и жб конструкций. Рассчитывают армированные деревянные конструкции по приведенным геометрическим характеристикам, а их поперечное сечение рассматривают как цельное.

Приведенный к древесине момент инерции армированных балок прямоугольного сечения определяют при двойном симметричном армировании по формуле:

I_пр=I_др+F_an_a(h₀/2)², где n_a – коэф приведения стальной арматуры к древесине; I_др=bh³/12

n_a=E_a/E_др-1=20.

При одинарном армировании определяют F_пр, центр тяжести приведенного сечения и далее момент инерции по формуле: I_пр= I_др+F_др(h_сж-h_p/2)²+ F_an_a(h_p-a)².

Приведенный к древесине момент сопротивления соответственно будет равным: при двойном симметричном армировании W_пр=2I_пр/h, при одинарном армировании W_пр=I_пр/h_сж, где h_сж – расстояние от оси балки до наиболее удаленного сжатого волокна древесины.

Нормальные напряжения σ=M/M_пр≤R_и; касательные напряжения τ=QS_пр/I_прb≤R_ск,

где S_пр – приведенный статический момент сдвигаемой части сечения относительной нейтральной оси приведенного сечения; b – ширина сечения; R_ск – расчетное сопротивление скалыванию для клееных элементов.

Прогиб вычисляются как для клеедощатой балки с введением жесткости E_дрI_пр.

30. Клеефанерные балки

Это самые легкие из всех сплошных несущих деревянных конструкций. Применяют в покрытиях пролетом до 18м. различаются: балки с плоской стенкой и балки с волнистой стенкой. Балки с волнистой стенкой всегда постоянного сечения. Балки с плоской стенкой: постоянного сечения и двускатные. Поперечное сечение балки могут быть двутавровое и коробчатое. Пояса склеиваются из досок в двутавровых балках вертикально поставленных, коробчатые доски располагают горизонтально.

Размеры верхнего и нижнего поясов принимают одинаковыми – симметричными. Стенку изготавливают из фанеры толщиной 10-12мм. В балах с волнистой стенкой устанавливают опорные вертикальные ребра, обеспечивающих устойчивость фанерных листов стенки. Их устанавливают по расчету. При этом шаг ребер обычно назначают кратным шагу прогонов, опирающихся на балку.

В балках с плоской стенкой волокна рубашечных слоев фанеры направленно вдоль пролета. Фанера сращивается на ус или с накладками, стыки располагают над ребрами. В балках с волнистой стенкой волокна направлены перпендикулярно оси балки. Фанеру сращивают на ус, но стык не равнопрочный.

Расчет: расчеты балок с плоской и волнистой стенкой принципиально различны. В балках с плоской стенкой нормальные напряжения воспринимаются и поясами и стенкой. В балкой с волнистой стенкой только поясами. Касательное напряжение в балках обоих типов воспринимаются фанерной стенкой. С плоской стенкой рассчитывают как элементы плоской комплексной конструкции из разнородных материалов методом приведенных сечений. Геометрические характеристики поперечного сечения, момент инерции I, момент сопротивления W, статический момент S приводятся к тому материалу в котором в данном расчете ищутся напряжения. , 1,2 – коэф учитывающий различие модулей упругости фанеры при работе ее на изгиб из плоскости и на растяжение и сжатие в плоскости. .

Проверка прочности нормальных напряжений:

- для нижнего пояса

, - коэф продольного изгиба из плоскости балки.

=3000/λ²_у λ>70

=1-0,8(λ_у/100)² λ<70

λ_у=l_р/0,289b_п

Проверка стенки: проверка прочности приклейки стенки к поясам

b_расч=2h_п, S_п=А_пу_ц.п.

b_расч – суммарная ширина приклейки фанеры пояса. Схему двутавра см→

Проверка прочности стенки на разрыв фанеры над действием главных напряжений

Такие проверки выполняют в первой и второй от опор панелях, стенки на уровне ц.т. сечения и вдоль верхней полки растянутого пояса.

m_ф- коэф учитывающий стыкование фанеры на ус = 0,8.



Здесь же в крайних панелях производится проверка фанерной стенки на устойчивость по направлении действия главных сжимающих напряжений.

к_u и к_τ – размерные коэф определяемые по графикам СНиП II-25-80.

h_расч – расчетная высота стенки принимаемая большей из двух размеров


Прогибы:



балки с волнистой стенкой рассчитывают как составные элементы на податливых связях. Податливой связью является волнистая стенка допускающая ограничение смещения поясов. Пояса проверяют на растяжение и устойчивость как в балке с плоской стенкой, но сечение рассматривают, как состоящее только их поясов. Фанерная стенка проверяется на устойчивость и растяжение.

31. Клеефанерные панели покрытия

Целесообразность применения клеефанерных панелей определяется малой массой при высокой несущей способности, что обеспечивается совмещением в фанерной обшивке ограждающих и несущих функций как поясов панели, так и настила, который воспринимает местную нагрузку. Клеефанерные панели являются жесткой коробчатой конструкцией, которая состоит из дощатых ребер толщиной после острожки 33 или 43мм и фанерных обшиврк толщиной не менее 8мм. При необходимости ребра можно делать клееными.

В качестве утеплителя применяют, как правило, несгораемые и биостойкие теплоизоляционные материалы, например пенопласт или стекломаты. При изготовлении панели на верхнюю обшивку наклеивают один слой рубероида, образующий кровельное покрытие, второй и третий слои рубероида приклеивают после установки панелей на место.

Клеефанерными панелями можно перекрывать пролеты 3-6 м, а если их ребра клееные — более 6 м. Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания. Высота панели обычно составляет 1/30-1/40 пролета. Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль оси панели, так как при этом создается возможность, во-первых, стыковать фанерные листы по длине «на ус» и, во-вторых, лучше использовать прочность фанеры.

Количество продольных ребер определяют в основном по условию расчета на изгиб поперек волокон наружных шпонов верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной расчетной нагрузки 1000 Н с коэффициентом перегрузки 1,2 - при этом считается, что действие сосредоточенной нагрузки распределяется на ширину 100 см.

1,2 – фанерные обшивки; 3 – продольные дощатые ребра; 4 – соедениетльные бруски, предотвращающие взаимное смещение соседних плит (сбиваемых гвоздями); 5- продухи в поперечных ребрахз от верстия не менее 40мм; 6 – пароизоляция; 7 – утеплитель; 8 – прижимные бруски; 9 – один слой рубероида, наклеиваемы на заводе.

Расчет плит производится по приведенным геометрическим характеристикам поперечного сечения. При вычислении приведенных характеристик учитывается различие модулей упругости древесины и фанеры и неравномерном распределении нормального напряжения по ширине обшивок. Расчетное соединение в плитах с двумя обшивками – двутавровое, с одной обшивкой – тавровое, расчетное сечение определяется по формуле. Предварительно определяют шаг продольных ребер С из расчета верхней обшивки на изгиб, в направлении поперек плиты под действием сосредоточенного груза Р=1,2кН передающиеся на ширину обшивки 1м.



Проверки прочности плиты производят на действие момента, проверяют прочность нижней обшивки на растяжение с учетом расслабления фанеры в местах склейки.

=0,6 для березовой фанеры; =0,8 для бакелизированной фанеры.

Верхняя облицовка проверяется на сжатие вдоль волокон рубашечных слоев с учетом возможной потери устойчивости.



- коэф устойчивости

λ _ф – условная гибкость фанеры

=1250/λ²_у λ_ф≥50

=1-λ²_ф/5000 λ_ф<50

λ_ф=b₀/δ^в_ф

Ребра проверяются в местах приклейки и обшивки на скалывание между шпонами фанеры и на прочность самих ребер по касательным напряжениям.

1-я проверка: Q=ql/2

2-я проверка:

S – статический момент фанерной обшивки.