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: 7 из 9

41. Металлодеревянные фермы сегментного очертания

Рекомендуется для пролетов до 36м. нижний пояс из стальных уголков или швеллеров. Верхний пояс склеивается из досок, ширина не более 17см. Решетка раскосная без стоек. Раскосы могут выполняться из брусьев или клееные из низкосортных элементов. Верхний пояс очерчен по дуге окружности, близкой к кривой давления, поэтому все элементы решетки мало нагружены. Панели верхнего пояса между узлами имеют выгиб вверх, что автоматически создает эксцентриситет и разгружает моменты в нем. Поэтому фермы выполняется крупнопанельными с расстоянием между узлами не менее 6м. При пролетах до 24м включительно, фермы целесообразно изготавливать с неразрезным верхним поясом, а при больших пролетах с разрезным. Высота принимается от1/6-1/7 пролета, в фермах с неразрезными поясами (линзообразными) до 1/8.

Расчет.

Сегментные фермы рассчитываются в два этапа:

1. определение продольных сил. Все узлы считаются шарнирными, все дуги заменены хордами.

2. определение изгибающих моментов в верхнем поясе. При этом учитывается разгружающий момент от эксцентриситета, вызванный выгибом оси.



Результирующий момент в поясе при удачном выборе очертания решетки может быть на порядок меньше момента от межузловых нагрузок, т.е. М_q и М_f – соизмеримы.

В фермах с неразрезным верхним поясом изгибающие моменты определяют как в неразрезных балках. В средних панелях пролетные моменты М=qd₀²/24, опорные М= qd₀²/12. в первой приопорной панели М=qd₀²/10 и в пролете М=qd₀²/14.

В ферме с неразрезным верхним поясом целесообразно обе приопорные панели проектировать на 20%. Верхний пояс проверяют задавшись сечением:

Размер сечение раскосов задается по следующим правилам: ширина равна ширине верхнего пояса, высота сечения определяется по предельной гибкости – равной 150, далее проверяют на устойчивость самый длинный центральный раскос, обычно он проходит с запасом, остальные раскосы принимают такого же сечения, проверяют на растяжение. Нижний пояс выполняют со строительным подъемом не менее 1/200 пролета. В узлах центровые болты рассчитывают на изгиб под действием равнодействующих усилиях в двух приходящих раскосах. Металлические пластины в неразрезных фермах проверяют на смятие от этой же равнодействующей.

42. Фермы с брусчатым верхним поясом.

Применяют при пролетах до 30м, нижний пояс изготавливают из двух уголков или швеллера, все остальные элементы из брусьев.

Фермы очерчивают вписывая узлы по дуге окружности. Высота ферм в пределах 1/6-1/7 пролета, решетка треугольная со стойками по типу шпренгельных балок, стойки сведены для уменьшения изгибающих моментов в брусья верхнего пояса, как в шпренгельных балках. Длина брусьев не превышает 4,5м по условиям прочности при имеющихся размерах поперечного сечения в сортаменте.

Фермы рассчитывают на собственный вес покрытия и на снеговую нагрузку по двум схемам. Наибольшие усилия в поясах получают при загружении снегом всего пролета, усилия в решетке при загружении снега в середине пролета по равномерной или треугольной схеме.

Усилия определяют классическим методом (вырезание узлов и т.д.) в предположении шарнирности всех узлов.

Изгибающий момент в брусьях верхнего пояса определяется как в шпренгельной балке. Эксцентриситеты в узлах допускается до ¼ высоты сечения (т.е. С=h/2). Ферму обязательно проверяют на монтажные нагрузки. Нижнему поясу придают строительный подъем не менее 1/200 пролета.

43. Фермы на металлических зубчатых пластинах (МЗП)

Фермы на МЗП изготавливают из сосновых или еловых досок 1-го или 2-го сортов, толщиной 40-44…60мм. Доски не строгают, если разностолщинность их не превышает 1,5мм. Высота ферм принимается не менее 1/6 пролета. Длина пролетов до 18м у 5 угольных ферм и до 12м у 3х угольных. Обязателен строительный подъем 1/200 пролета. Фермы имеют небольшую несущую способность, поэтому устанавливают с небольшим шагом не более 1,5м. эти фермы отличаются небольшим собственны весом (2,5-3 коэф собственного веса) при монтаже на земле целесообразно применять в пространственные блоки со связями и прогонами по 3-4 фермы и монтировать блочным методом.

Металлические зубчатые пластины изготавливают высштамповыванием зубьев в тонкой листовой стали. Существует 2 типоразмеров: МЗП-1,2 и МЗП-2. Длина пластинок до 34-40см, ширина от 80-140мм (у тонких), 200мм для толстых. Высота зубьев 16 и 25,5мм соответственно. МЗП-2 при толщине досок 60мм и МЗП-1,2 при более тонки.

Пластинки устанавливают с обоих сторон симметрично одного типоразмера. Пластинки допускает устанавливать только при помощи специального гидравлического пресса со строго горизонтальным перемещением траверс.

В соединениях вдоль торцов и кромок зубья отщипляют древесину, поэтому зона соединения шириной до 10мм в каждую строну от торцов и кромок в расчете не учитывают.

А_min=50см² – ферма пролетом 12м.

А_min=75см² – ферма пролетом 18м.

Это площадь рабочей зоны соединяющая по одну сторону от стыка за вычетом отщипленной древесины.

Пластинки защищают оцинковкой от коррозией. Фермы с открытыми пластинками относят к 5 группе огнестойкости. Для повышения огнестойкости до 4 группы прибивают поверх пластинок пластинок доски, толщиной не менее 20мм.

При раскрое досок их отпиливают так, чтобы во всех узлах они плотно прилегали к соседним. Особо важно это в сжатых стыках и при работе их на поперечную силу. В сжатых стыках пластинки устанавливают конструктивно, при работе на поперечную силу, так и на растяжение по расчету.

Пластинки как и гвозди нагели, относятся к податливым связям.

Расчет.

Усилие в фермах определяют в предположении неразрезности их поясов, элементы решетки к поясам прикреплены шарнирно. Пояса проверяют на сжатие с изгибом и растяжение с изгибом (верхний и нижний) из-за малой толщины досок и ограниченной ширины по сортам (ширина доски до 200мм). Расстояние между узлами по условиям предельной гибкости не превышает 2м. Раскосы и стойки подбирают на растяжение и устойчивость на центральное сжатие. Пластинки рассчитывают по прочности металла на растяжение, срез и совместное действие растяжения и среза. Площадь пластинок подбирается по условия работы зубьев на смятие и изгиб.

1.Несущая способность соединений по изгибу зубьев и смятия древесины определяется по формуле: N≤N_c=2RA_p.

N_c – несущая способность соединения.

А_р – площадь пластин по одну сторону от стыка за вычетом от зоны шириной 1см у торцов и кромок и площади за пределом зоны рационального расположения пластины.

Если сила работает вдоль волокон вся пластинка находится в зоне рационального расположения за вычетом 1см.

R – расчетное сопротивление пластинки зависит от угла β между направлением волокон и действующим усилием.

В опорных узлах ферм несущая способность дополняют умножением на коэф η, зависящий от угла наклона к горизонту верхнего пояса.

N≤N_cη=2RA_p.

2.Несущая способность пластинки при растяжении проверяется по формуле N≤N_р=2bR_р

b – это размер пластинки в направлении перпендикулярном действию растягивающих усилий; R_р – расчетное сопротивление зависящее от угла α между продольной осью пластины и действующим усилием.

3.Несущая способность пластинки при срезе.



l_ср – длина среза без учета ослабления, R_ср – расчетное сопротивление зависящее от угла γ между продольной осью пластины и направлением действующих усилий.

Несущая способность МЗП при совместном действии среза и растяжении



44. Шпренгельные системы

Шпренгельными называются стержневые системы, состоящие из способных самостоятельно работать деревянных конструкций, которые, кроме того, содержат дополнительные элементы, предназначенные.для уменьшения изгибающих моментов основных элементов, загруженных внеузловой нагрузкой. Шпренгельные системы статически неопределимы.

Верхний пояс шпренгельных систем выполняют из клееных деревянных блоков, брусьев или бревен. Нижний пояс изготовляют из круглой стали или стальных профилей. Как правило, узлы нижнего пояса шпренгельных систем располагаются ниже отметки опорных узлов. Вследствие этого их нижние промежуточные узлы являются неустойчивыми и для устранения возможного выхода их из плоскости фермы осуществляют попарное закрепление конструкций вертикальными связями. Связи крепят к стойкам шпренгельных систем. Решетка шпренгельных систем обычно состоит из вертикально поставленных деревянных стоек.

Расчет шпренгельиых систем. Усилия в стержнях системы вычисляют общими методами строительной механики. Сложные шпренгельные системы рассчитывают на ЭВМ.

Рассмотрим расчет шпренгельной балки при двух возможных схемах ее работы: а) просадки на средней опоре нет и верхний пояс представляет собой неразрезную балку; в этом случае имеет место максимальный отрицательный момент на средней опоре; б) просадка средней опоры такова, что изгибающий момент на ней равен нулю, а верхний пояс представляет собой две однопролетные балки; в этом случае имеется максимальный положительный момент в пролете.

Расчет системы как неразрезной балки.

Для уменьшения расчетного изгибающего момента нормальную силу N нередко на крайних опорах прикладывают с эксцентриситетом е. Тогда изгибающий момент на средней опоре при равномерно распределенной нагрузке будет:

M_Б=-ql²/8+Ne/2.

Сжимающая нормальная сила в верхнем поясе N=1,25ql/2tgβ,

Растягивающее усилие в нижнем поясе подпружиненной цепи U=1,25ql/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке (с учетом неразрезности верхнего пояса) V=l,25ql. Проверку сечения верхнего пояса проводят по формуле для сжато-изгибаемых стержней

, М_Д=М/ξ

Расчетную гибкость стержня для определения коэффициента ξ подсчитывают по полной длине l.

Расчетный момент в середине пролета l при равномерно распределенной нагрузке q и при наличии эксцентриситета е будет:

M = (ql²/8)—Ne.

Сжимающая сила в верхнем поясе N=ql/2tgβ

Растягивающее усилие в нижнем поясе - подпружной цепи U=ql²/2sinβ

Сжимающее усилие в стойке V=ql.

Сечение верхнего пояса проверяют так же, как и в предыдущем случае, по формуле для сжато-изгибаемых стержней. Расчетную гибкость для определения коэффициента Iподсчитывают по длине.

Как видно из приведенных выражений, максимальные нормальные силы в верхнем поясе, нижнем поясе и стойке получаются при работе верхнего пояса как неразрезной балки, т.е. при отсутствии просадки среднего узла. Изгибающий момент cледует рассчитывать для обоих рассмотренных случаев.

Для обеспечения надлежащей плотности соединений элементов шпренгельных систем осуществляют натяжение нижнего пояса, называемого подпружной цепью, которое достигается с помощью гаек в опорных узлах, или натяжной муфты, либо опусканием подпружной цепи вдоль стойки с помощью специальной серьги. Такое устройство не требует больших усилий

для натяжения цепи и удобно для подтягивания ее во время эксплуатации.

Простейшими шпренгельными системами перекрывают пролеты 9—15 м, сложными шпренгельными системами—до 40 м.

При эксплуатации деревянных конструкций встречается необходимость их усиления. Одним из возможных способов усиления деревянных балок и треугольных распорных систем является превращение их в шпренгельные системы.

Кроме шпренгельных систем в строительстве применяют треугольные фермы шпренгельного типа, по форме схожие со шпренгельными системами. Однако в отличие от шпренгельных систем в фермах шпренгельного типа все узлы решают шарнирно и они являются статически определимыми.

45. Решетчатые стойки

Решетчатые стойки применяют для Придания зданию поперечной устойчивости, а также в конструкциях торцовых стен. Решетчатые стойки состоят из двух ветвей, каждая из которых крепится к фундаменту анкерными болтами. Стойки воспринимают вертикальные (вес конструкций покрытия, кровли и т. д.) и горизонтальные (от давления ветра и сил торможения крановой тележки) нагрузки.

В капитальных зданиях и сооружениях обычно при меняют решетчатые стойки с параллельными ветвями или при наличии мостового крана ступенчатого очертания с размещением их внутри здания. Ранее применялись решетчатые стойки треугольного очертания, которые располагались в виде контрфорсов снаружи здания. Отношение расстояния между центрами ветвей в основании решетчатой стойки к ее высоте рекомендуется применять в пределах 1/5-1/8.

Каждая ветвь решетчатой стойки может состоять из одного или двух брусьев, составленных в направлении, нормальном к плоскости стойки. При одиночном сечении ветви применяют двойную решетку, охватывающую ветви с обеих сторон. Узлы стоек конструируют обычно с внецентренным присоединением элементов решетки к ветвям на болтах. Стойки закрепляют в. фундаменты с помощью металлических анкеров из полосовой или круглой стали. Конструкция решетчатой стойки высотой 9, 24 м.

Стойки рассчитывают на вертикальную и горизонтальную нагрузки; При расчете на вертикальную нагрузку можно считать (пренебрегая продольными деформациями ветвей стойки), что нагрузка, приложенная к одной ветви, передается непосредственно этой ветвью на фундамент, не вызывая усилий во второй ветви стойки.

Две стойки, связанные поверху несущей конструкцией кровельного покрытия, образуют поперечную раму здания. В деревянных рамах связь ригелей со стойкой, как правило, принимается шарнирной, вследствие чего вертикальная нагрузка, изгибающая ригель, не вызывает в стойках изгибающих моментов. Вследствие этого, при расчете на горизонтальную нагрузку следует учитывать взаимную связь стоек с ригелем решая в общем случае однажды статически неопределимую раму, состоящую из двух закрепленных в основании стоек, связанных поверху шарнирно присоединенным ригелем.

При определении усилий в элементах решетчатой стойки от действия горизонтальных нагрузок ее рассматривают как консольную ферму, защемленную в фундаменте. Учитывая значительное расстояние между осями ветвей и обычно одинаковое их сечение, расчет можно вести по формуле

где F_ht - площадь нетто сечения одной ветви стойки; N - усилие в нижнем сечении одной ветви- стойки от вертикальной нагрузки; N_M=M/h_o - сжимающее усилие от горизонтальных нагрузок, вызывающих изгибающий момент М у основания стойки.

Расчетную длину стойки при определении ее гибкости и коэффициента ξ принимают равной удвоенной действительной длине (как для консоли).

Податливость связей, соединяющих решетку с ветвями стоек, учитывают введением при вычислении коэффициента ξ приведенной гибкости λ_пр, считая гибкость отдельной ветви λ₁=0. Число срезов связей п_с(болтов, гвоздей) на 1 м длины стойки определяют делением числа срезов в узле на длину панели стойки.

Устойчивость отдельной ветви стойки проверяют по формуле:

где φ₁ — коэффициент продольного изгиба, определяемый по расчетной длине l₁ равной расстоянию между узлами стойки; F_бр— площадь брутто сечения ветви; W_бр— момент сопротивления брутто сечения ветви; М_д=М/ξ — изгибающий момент в стойке, определяемый по деформированной схеме; М — изгибающий момент у основания стойки.

Расчет элементов стойки из плоскости рамы производят без учета изгибающего момента М, отдельно для каждой ветви стойки по расчетной длине, равной расстоянию между пространственными связями, раскрепляющими ветви. Если сечение ветви составное, то расчет ведут как для составного центрально-сжатого стержня. Усилия в элементах решетки определяют .как в ферме с последующим делением на коэффициент £, Анкеры рассчитывают по максимальному растягивающему усилию в ветвях стойки при действии постоянной вертикальной минимально возможной и максимальной горизонтальной нагрузок.

46. Обеспечение пространственной устойчивости плоскостных деревянных конструкций

Рассмотренные ранее пространственные крепления, воспринимающие ветровые усилия, в то же время служат для предупреждения выпучивания сжатого контура плоскостных деревянных конструкций. В большинстве случаев сжатый пояс в них раскрепляют прогонами кровли, которые должны быть прочно прикреплены к
верхнему поясу, и настилам кровли.

В арочных конструкциях помимо верхних (сжатых) поясов следует раскреплять и нижние сжатые пояса арок, а в некоторых рамных конструкциях — внутренний контур рамы, который может быть сжат на всей своей длине или на части ее, особенно при несимметричном приложении нагрузок: Нижние пояса раскрепляют (при пространственно устойчивом верхнем покрытии) устройством вертикальных связей. Учитывая деформации в соединениях связей, за расчетную длину сжатого нижнего пояса при проверке его устойчивости следует принимать расстояние между связями, увеличенное на 25%.

Основным типом поперечных вертикальных связей являются жесткие связи, соединяющие попарно вдоль здания соседние конструкции. Вертикальные связи не следует делать непрерывными по всей длине здания, так как при обрушении по какой-либо причине одной из несущих конструкций она перегрузит через связи соседние конструкции, что может привести к последовательному обрушению всего покрытия

Устройство вертикальных связей в виде подкосов нецелесообразно. Если по длине здания будет действовать снеговая нагрузка различной интенсивности, то подкосы не предупредят, а наоборот, будут способствовать выпучиванию закрепленных ими пояса фермы.

Связи рассчитывают на усилия, направленные перпендикулярно плоскости раскрепляемой конструкции. В случае раскрепления верхнего сжатого пояса ферм связями, расположенными в плоскости покрытия, расстояние между узлами закрепления b устанавливают в соответствии с условиями гибкости пояса из плоскости фермы. При этом каждый узел закрепления рассчитывают на силу Q=bq_CBЗначение Q_св определяют по формулам:

а) в покрытиях по фермам, однопролетным балкам и пологим аркам (f/l<1/6) q_CB=0,03q_B(n+l)/2t;

б) в покрытиях по трехшарнирным рамам и высоким аркам (f/l>1/3)

q_CB=0,0015q_B(n+l)/2t;

в) в покрытиях по консольным балкам и рамам при положительном изгибающем моменте в пролете

q_CB=0,01q_B(n+l)/2t

при отрицательном изгибающем моменте в пролете q_CB=0,005q_B(n+l)/2t/

Узловую нагрузку на связевую поперечную ферму или на точку крепления элементов покрытия к несущим конструкциям определяют по формуле P_св=q_свS_св.

При раскреплении нижних поясов ферм арочной конструкции попарно поперечными связями последние воспринимают, таким образом, горизонтальные силы Q от двух смежных поясов и передают их в плоскости верхних поясов или на жесткую систему кровельного покрытия, образуемую щитовым настилом, либо на ветровые фермы или специальные связи.

Близко расположенные друг от друга арочные или рамные конструкции иногда соединяют попарно решетчатыми связями, располагаемыми в плоскости нижних. Такие связи рассчитывают как горизонтальные фермы, имеющие пролет, равный длине нижнего пояса полуарки. Такое решение связей менее рационально. При этом связи по верхнему поясу должны быть рассчитаны на восприятие не только горизонтальных сил от закрепляемых узлов верхнего пояса, но и от реактивных сил в верхнем шарнире и от горизонтальных ферм по нижнему поясу.

Если к одной системе связей прикреплены сжатые контуры нескольких плоских конструкций, то усилия, передающиеся на узлы связей, принимают равными nQ (п — количество раскрепляемых конструкций).

Бывают случаи, когда даже при отсутствии активных сил, действующих перпендикулярно плоскости конструкции, приходится принимать меры к пространственному, креплению ее растянутого контура.

Шпренгельные конструкции характеризуются пониженным по отношению к линии опор. Во многих случаях сечения элементов связей приходится назначать по конструктивным соображениям, при этом предельная максимальная гибкость элементов не должна превосходить 200.

При применении в конструкции покрытия кровельных панелей последние могут быть использованы также для закрепления сжатого контура плоских деревянных конструкций. При этом связи, соединяющие панели с закрепляемым сжатым элементом, располагают равномерно по всей его длине и рассчитывают на усилие q.