Дерев'яні конструкції та розрахунок їх елементів
Будова і фізико-механічні властивості деревини. Сортамент і якість лісоматеріалів. Технологічні способи з'єднання елементів дерев'яних конструкцій. Їх нормативні та розрахункові навантаження. Види дерев'яних балок і стійок. Розрахунок арок, рам і ферм.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курс лекций |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.08.2017 |
| Размер файла | 6,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис. 7.1. Статичні схеми дерев'яних рам: а - трьохшарнірна; б - двухшарніирна жорстко обперта; в - двухшарнірна шарнірно обперта
Двухшарнірна схема з жорсткими опорними вузлами (рис. 7.1, б) є один раз статично невизначеною. Перевагами цієї схеми є відсутність згинальних моментів у шарнірних з'єднаннях ригеля зі стійками. Це спрощує їхню конструкцію і дає можливість застосування як ригеля клеєдеревяних балок, арок із затяжками, сегментних і трикутних ферм. Недоліками цієї схеми є наявність жорстких опорних вузлів, у яких діють згинальні моменти і конструкції яких складніше шарнірних, а також залежність величин зусиль у таких рамах від просідань опор. Двухшарнірная схема із шарнірними опорними вузлами (рис. 7.1, в) теж один раз статично невизначена. Перевагами цієї рами є відсутність згинальних моментів у шарнірних опорних вузлах, що дозволяє просто вирішувати їхню конструкцію, і можливість застосовувати як ригель клеєдерев'яні балки і ферми, що мають опорні стійки, наприклад п'ятикутні. Недоліком цієї схеми є наявність жорстких карнизних вузлів, у яких діють згинальні моменти, що ускладнюють їх конструкцію. По конструкції поперечного перерізу дерев'яні рами поділяються на клеєдерев'яні, суцільнодерев'яні і клеєфанерні. Трьохшарнірні клеєдерев'яні рами заводського виготовлення є одним з основних видів дерев'яних рам. Вони бувають беспідкосними і можуть мати від двох до чотирьох підкосів (рис. 7.2). Елементи цих рам мають прямокутні клеєдерев'яні перерізи До недоліків ломаноклеєної рами відноситься те, що їх важко транспортувати, деревина в зоні перелому осі і зубчатого стику, де діють максимальні згинальні моменти, працює на нормальні напруження від стиску з згином під значним кутом до напрямку волокон.
Рис. 7.2. Клеєдеревяні трьохшарнірні рами: а - гнутоклеєная; б - ломаноклеєная; в - четирьохпідкосна; г - двопідкосна; д - із внутрішніми опорними підкосами; е - із зовнішніми опорними розкосами
Гнутоклеєна трьохшарнірна рама (рис. 7.2, а) складається з (напіврам Г-образної форми прямокутного перемінного перерізу, вигнутих при виготовленні в зоні майбутнього карнизу. Перевагою цієї рами є те, що вона складається тільки з двох великих елементів - напіврам, що з'єднуються при зборці всього трьома вузлами-двома опорними і одним коньковим. Друга перевага - це змінна висота перерізів - максимальна в зоні згина, де діють максимальні згинальні моменти, і мінімальна в вузлах, де моменти відсутні
Технологія виготовлення гнутих клеєдеревяних напіврам змінного перерізу більш складна і трудомістка, ніж прямих елементів. При виготовленні цих напіврам застосовуються тонкі дошки, які дозволяють гнути їх по мінімальному що допускається радіусу r >=150. Це підвищує трудомісткість виготовлення, витрату деревини при остружці і клею. Крім того, у зонах карниза для обпирання на них настилу покриття вимагаються додатково похилі стержні
Ломаноклеєна рама (рис. 7.2,б), або клеєдерев'яна рама з прямолінійних піврам на зубчатих шипах складається з двух напіврам. Кожна напіврама має Г-образну форму з переломом осі в місці карнизного вузла. Напіврама складається з двох прямих елементів - стійки і напівригеля, що мають змінні перерізи, максимальні в зоні перелому осі. Ці елементи з'єднуються під необхідним кутом похилим зубчастим шипом. Ломаноклеєна рама має тіж переваги, як і гнутоклеєна.
Клеєдерев'яна трьохшарнірна чотирьохпідкосна рама (рис. 7.2, в) складається з двох стійок, двох напівригелів перемінної висоти перерізу і чотирьох підкосів постійного перерізу, що з'єднують стійкі з ригелем. Підкоси створюють додаткові опори для ригеля, що приводить до зменшення згинальних моментів у ригелі в порівнянні з безпідкосною рамою. Особливо зменшуються при цьому моменти в стійках. Ця рама є збірно-розбірною і складається з прямих клеєдерев'яних елементів, простих у виготовленні, що легко можуть транспортуватися будь-яким видом транспорту. Основним недоліком цієї рами є більше, чим у беспідкосних рамах, число елементів і вузлів, що підвищує трудомісткість виготовлення і зборки. Підкоси також зменшують вільний простір приміщень, тому застосування цих рам найбільше раціонально в покриттях навісів.
Двохпідкосна клеєдеревяна трьохшарнірна рама (рис. 7.2, г) складається з двох стійок, двох напівригелів перемінного перерізу і двох підкосів постійного перерізу. До недоліків цієї рами відноситься наявність значних розтягуючих зусиль у карнизних вузлах, для спрйняття яких необхідне застосування металевих кріплень і гвинтів. Крім того, згинальні моменти в стійках і ригелях цієї рами значно більші, ніж у рамах з парними підкосами. Підкоси зменшують вільний простір приміщення.
Клеєдеревяна трьохшарнірна рама з опорними підкосами (рис. 7.2, д) складається з двох напівригелів перемінного перерізу, двох підкосів і двох стійок постійного перерізу. Основні переваги цієї рами ті ж, что й інших підкісних рам. Основні недоліки - це робота стійок на розтягання і згин від вітрового навантаження, що ускладнює конструкцію їх вузлових кріплень, та значна довжина стиснутих підкосів, переріз яких визначаються з умови гнучкості, що гранично допускається.
Клеєдеревяна трьохшарнірна рама з зовнішніми розкосами (рис. 7.2, е) відрізняється від попередньої тільки зовнішнім розташуванням розкосів. Переваги її і недоліки ті ж, що й інших підкосних рам. Зовнішні розкоси працюють у цій рамі на розтяг і можуть виготовлятися як із клеєної деревини, так і сталі. При цьому вони не зменшують внутрішнього простору приміщення.
Рис. 7.3. Двухшарнірні клеєдерев'яні рами: а - з жорсткими опорами й аркою; б - із жорсткими опорами і фермою; в - із шарнірними опорами і клеедере'вянною балкою
Двухшарнірні клеєдерев'яні рами (рис. 7.3) складаються з трьох конструктивних елемент - двох вертикальних стійок і горизонтального ригеля. Їхня основна перевага - це відносна простота виготовлення і транспортування прямих стійок і балкових конструкцій ригелів у порівнянні з гнутими і ломаними напіврамами. Крім того, їх горизонтальні ригелі зручні для кріплення до них необхідної в деяких приміщеннях підвісної стелі.
Опорні і конькові вузли гнутоклеєних і ломаноклеєних рам можуть мати конструкції аналогічні конструкціям опорних і конькових вузлів клеєдерев'яних арок. Опорні вузли цих рам виготовляються з використанням металевих башмаків з опорними листами, подвійними фасонками і діафрагмами, які перадають зусилля в стійках на фундаменти. При цьому в гнутоклеєній рамі з постійним перерізом стійки діафрагма може бути приварена до опорного листа (рис. 7.4, а), а в ломаноклеєній рамі з стиками перемінної висоти між діафрагмою й опорним листом може бути залишений зазор (рис. 7.4,б).
Рис. 7.4. Опорні вузли клеєдерев'яних рам: а - зі стійкою постійного перерізу; б - зі стійкою перемінного перерізу; 1 - стійки; 2 сталевий башмак; 3 - болт. 4 - анкер; 5 - зварювання
Конькові вузли цих рам можуть виконуватися аналогічно коньковим вузлам трьохшарнірних арок із застосуванням сталевих кріплень чи двосторонніх клеєдерев'яних накладок і болтів. Карнизні стики ломаноклеєних рам вирішені з застосуванням зубчастих шипів, іноді з використанням вставок з дерев'яного пластика підвищеної міцності (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Карнизні стики ломаноклеєних рам: а - із зубчатим шипом; б - із вставкою з дерев'яного пластику; 1-стійка; 2 - ригель; 3 - зубцюваті шипи; 4 - вставка
Суцільнодерев'яні рами з брусів або колод з товстих дошок (рис. 7.6) мають свої переваги. Вони можуть бути виготовлені на будь-якому будівельному майданчику, в приміщенні або під навісом у будь-який час року і не обов'язково в заводських умовах. Їхня вартість нижче клеєдерев'яних. До недоліків відноситься те, що їх виготовлення важко механізується, вимагає витрати дефіцитних лісоматеріалів великих перерізів і великих витрат ручної праці робітників високої кваліфікації. Прольоти цих рам невеликі, звичайно до 15 м. Основна область використання - невеликі будинки, які будуються в районах, де немає заводського виготовлення дерев'яних конструкцій.
7.2 Розрахунок дерев'яних рам
Розрахунок дерев'яних рам виконується в тому ж порядку, что і дерев'яних арок (див. § 6.2), з врахуванням форми цих конструкцій. Навантаження, що діють на раму, у більшості випадків є рівномірно розподіленими і визначаються згідно норм "Навантаження і впливи". На раму вони діють у виді лінійних навантажень з врахуванням кроку розміщення рам В.
Геометричний розрахунок рами полягає у визначенні довжин розрахункових осей її елементів, координатних перерізів необхідних кутів нахилу елементів.
Рис. 7.7. Геометричні схеми осей трьохшарнірних рам: а - гнутоклеєної; б - ломаноклеєної
Ухил верхньої кромки ригеля рами і приймається з урахуванням необхідного ухилу покрівлі. При покрівлі з хвилястих асбестоцементних листів і>= 25 %. При рулонній покрівлі і<= 25 %. Цей ухил відповідає куту нахилу б=14°20.
Геометричний розрахунок напіврами гнутоклеєної рами з кутом нахилу ригеля , радіусом згина r і довжиною прямих ділянок стійок lст можна робити з використанням наступних параметрів (рис. 7.7): центральний кут осі згина
2в =90-б;
кут нахилу дотичної осі середини згина до осей стійки і ригеля:
б1 = (90 + б)/2; б1р=б1/180;
координати характерних точок осі напіврами:
початок згина х = 0, y=lст;
середина згина:
x=r(1-sin1) y=lст +rcos;
кінець згина:
x=r(1-sin1) y=lст +rcos;
довжина осі згина:
lгн=r1p.
У ломаноклеєної рамі переріз, що проходить через точку перелому осі напіврами, де розташовується зубчатий стик, потрібно проводити по напрямку бісектриси кута цієї осі:
в =(90+б)/2.
При цьому розрахункові опори деревини зминанню під кутом будуть одинаковими і мінмальними в стійці і ригелі. Кут зминання між перпендикуляром до цього перерізу, вздовж якого діють поздовжні сили N, і волокнами деревини сійки і ригеля:
в =(90-б)/2,
як і кут між хордою гнутої ділянки і осями стійки і ригеля гнутоклеєної рами. Координати перерізів напівригеля цієї рами визначаються з виразу
yп=hст+xntgб,
де hст - умовна довжина стійкі, рівна відстані від опор до перетинання осей стійки і ригеля.
Рис. 7.8. Розрахункові схеми й епюри згинальних моментів у перерізах рам; а - гнутоклеєної; б - ломаноклеєної
Статичний розрахунок трьохшарнірних гнутоклеєних і ломаноклеєних рам полягає у визначенні вертикальних R и горизонтальних Н опорних реакцій і розрахункових зусиль у перерізах - згинальних моментів М, поздовжніх і поперечних сил N і Q. Зусилля визначається тільки в лівій піврамі. Цей розрахунок має багато спільного з розрахунком трьохшарнірних арок.
Розрахунок двохшарнірних рам має свої особливості. Ригелі цих рам - це балки, арки або ферми, шарнірно чи жорстко з'єднані зі стійками мають теоретично на порядок більшу, ніж стійки, жорсткість. Ці рами є один раз статично невизначеними і за зайве невідоме при їхньому розрахунку зручно приймати поздовжню стискаючу силу Nр в нижній зоні конструкції ригеля. Ця сила виникає від дії горизонтальних вітрових навантажень - тиску щ+ на підвітрову стійку і відсоса - на завітряну. В ригелі рами з жорстким кріпленням стійок до опор і шарнірним кріпленням ригеля до стійок при довжині стійок lст ця сила:
Nр= 3/16(щ+-щ-)lст.
В ригелі рами із шарнірними опорами і жорстким кріпленням ригеля до стійок ця ж сила:
Nр= 5/16(щ+-щ-)lст.
У жорсткому вузлі кріплення ригеля рами до стійки виникає згинальний момент:
М =(щ+lст--Nр)lст-щ+lст 2/2.
Зусилля в конструкціях ригеля визначають від вертикальних навантажень без врахування відсоса вітру на ригель і поздовжню силу в ньому N, оскільки вони, як правило, не збільшують цих зусиль. Стійки цих рам розраховують методами, викладеними в розд. 5.
Трьохшарнірні підкісні рами з брусів і колод розраховують методами, аналогічними методам розрахунку трьохшарнірних клеєдерев'яних підкосних рам. Двухшарнірні підкісні і багатопролітні рами з брусів і колод розраховують за приблизними емпіричними формулами.
Отримані зусилля в перерізах рами зводять у таблицю зусиль за допомогою якої визначають розрахункові максимальні зусилля з урахуванням коефіцієнта поєднання тимчасових снігового та вітрового навантажень k= 0,9.
Підбір перерізів і перевірка напружень в елементах рам проводиться на дію в них максимальних згинаючих моментів М, поздовжніх і поперечних сил N і Q. Ширина перерізів елементів рам приймається, як правило, однакової, звичайно не більше 18 см, щоб уникати необхідності стикування дошок по ширині при склеюванні.
Необхідна висота перерізу hн визначається по формулі:
hн=1.5Q/(bRck).
Висоту максимального перерізу в переломах гнутоклеєної і ломаноклеєної рам підбирають при дії там максимального згинального моменту М. Такий момент виникає в основному при дії навантажень від власної ваги g і снігу s на всьому прольоті рами. Поздовжню силу при цьому поки не враховують. Для визначення висоти перерізів використовують формулу для поперечного згину з врахуванням коефіцієнта k=0.8, який приблизно враховує вплив поздовжньої сили і розрахункового опору стиску:
Wн =М/(0.8R).
Після цього попередньо визначають необхідну висоту перерізу:
Перевірка міцності перерізу гнутої частини напіврами гнутоклеєної рами проводиться на дію згинаючого моменту М і поздовжньої сили N,. прикладених до геометричної осі цього перерізу в половині його висоти. Ці зусилля визначають шляхом переносу відповідних зусиль, які визначаються звичайно відносно розрахункової осі рами, на нейтральну вісь перерізу. Відстань між цими осями е визначається в залежності від висоти опорного і карнизного перерізів з виразу:
е=(h-h0)/2.
При цьому подовжня сила N зберігає своє значення, згинальний момент Мо зменшується до величини:
М=Мо-Nе
Рис. 7.9. Напружений стан карнизних перерізів трьохшарнірних рам: а - гнутоклеєної; б - ломаноклеєної
Епюра нормальних напружень у цьому перерізі, отримана у результаті дослідів, є криволінійною, і напруження стиску деревини ус значно перевищують напруження розтягу деревини зовнішньої кромки ур. що враховується розрахунком (рис. 7.9). Перевірка цього перерізу при радіусі згину стиснутих rc і розтягнутих rр дошок при стиску з згином проводиться на міцність не тільки стиснутих, але і розтягнутих крайніх волокон по формулах:
Тут моменти опору при визначенні напружень стиску Wc і розтягання Wр визначаються для врахування особливостей роботи цього перерізу по формулах:
Змінність висоти перерізу рами враховується при визначенні значення згинаючого моменту з урахуванням деформації її осі:
Мд = М/о,
де коефіцієнти:
ц = 3000К / л,
о=1-N / (цARc).
а коефіцієнт врахування змінності перерізу:
K= 0,07 + 0,93hо/ h,
де hо- висота перерізу в вузлах, а h- висота перерізу гнутої частини напіврами. Розрахункові опори деревини стиску і розтяганню визначають з урахуванням коефіцієнтів роботи - висоти тб, радіуса згину тгні товщини шарів дошок тш, приведених у § 2.1.
Відносно великі напруження стиску в карнизному перерізі ломаноклеєної рами враховуються коефіцієнтом k=0,85 до значень площі перерізу А і моменту опору W цього перерізу ломаноклеєної рами.
Розрахунок вузлів гнутоклеєної і ломаноклеєної рам полягає в перевірці напружень зминання в місцях опирання кінців піврам в вузлах, перевірці напружень в елементах сталевих башмаків і визначень числа болтів кріплення дерев'яних накладок. Ці перевірки роблять аналогічно розрахунку вузлів клеєдерев'них арок.
Підбір перерізів і перевірка напружень в перерізах трьохшарнірних клеєдеревяних підкосних рам. Ширина прямокутних перерізів цих рам примається, як правило, однаковою. Висоту перерізів в опорному і коньковому вузлах вибирають з умови міцності деревини при сколюванні. Переріз стійок приймають перемінної висоти при кріпленні до них підкосів і постійної, коли підкоси опираются на фундаменти. Стійки перевіряють на міцність на стиск зі згином, а при зовнішніх розкосах - на стиск з врахуванням стійкості. Переріз ригелів приймають перемінними з врахуванням кріплення до них підкосів і перевіряють на стиск з згином. Переріз стиснутих підкосів приймають постійними і перевіряють на стиск з врахуванням стійкості. Зовнішні розкоси розраховують на розтяг.
Підбір перерізів і перевірка напружень в перерізах двохшарнірних клеєдерев'яних рам. Ригелі двухшарнірних рам розраховують відповідно до їх конструкції. Розрахунки клеєдерев'яних балок, арок і ферм приведені відповідно в розділах 5, 6 і 8. Переріз стійок приймають - перемінними по висоті - максимальним у жорстких і мінімальним в шарнірних вузлах. В шарнірних опорних вузлах перерізи приймають з умови максимальної міцності деревини при сколюванні, а у жорстких опорних вузлах також з врахуванням конструкції жорстких кріплень.
Розділ 8. Дерев'яні ферми
8.1 Конструкції дерев'яних ферм
Дерев'яні ферми - це наскрізні решітчасті конструкції балкового типу, які знаходять велике застосування в будівництві. Вони є основними несучими конструкціями дерев'яних покрить споруд різного призначення, що мають малі та середні довжини прольотів.
Деревина і сталь в дерев'яних фермах концентруються в стержнях поясів і решітки, де діють переважно поздовжні сили, і несуча здатність цих матеріалів використовується в повній мірі.
Основний недолік дерев'яних ферм - це велика кількість елементів та вузлів. В зв'язку з цим затрати праці при виготовленні значно більші, ніж при виготовленні ферм чи арок.
Рис. 8.1. Клеєдерев'яні ферми: а - трикутна зі спадними розкосами; в - сегментна; г - п'ятикутна
Клеєдеревяні ферми заводського виготовлення переважно мають прольоти від 18 до 30 м і висоту 1/5...1/7 прольоту, трикутну, сегментну або п'ятикутну форму (рис. 8.1). Верхній пояс цих ферм має пряму або гнуту форму і прямокутний переріз, який здатний витримувати навантаження від настилів покриття. Ширина його, як правило, не перевищує 17 см для того, щоб можна було склеювати з дошок без їх зєднання по кромках.
Нижній пояс клеєдерев'яних ферм найчастіше виготовляється металевим із двох стальних кутників полицями всередину такої ж ширини, як і ширина верхнього поясу для спрощення конструкції вузлів. Через металевий нижній пояс ці ферми називаються металодерев'яними.
Стержні решітки цих ферм, у яких діють великі стискуючі або малі розтягуючі сили, роблять клеєдерев'яними прямокутного перерізу такої ж ширини, як і переріз верхнього пояса з метою спрощення їхнього кріплення у вузлах. Стержні решітки, у яких діють великі розтягуючі сили виконують, як правило, металевими із подвійних кутків або з арматурних стержнів.
Трикутна клеєдерев'яна ферма (рис. 8.1, а) має значний нахил верхнього поясу і призначена для покриття з поштучних покрівельних матеріалів. Її верхній пояс складається із шести або чотирьох прямих стержнів, які з'єднуються у вузлах із ексцентриситетами для зменшення моментів, що виникають від міжвузлових навантажень. Нижній пояс робиться з подвійних сталевих кутиків. Розкоси і стійки таких ферм, які працюють тільки на стискання, мають клеєдерев'яний прямокутний переріз такої ж ширини, як і верхній пояс, а які працюють тільки на розтягування - виготовляються з одиничних арматурних стержнів.
Сегментні клеєдерев'яні ферми (рис. 8.1, в) призначені для покриття з рулонним дахом. Вони мають, як правило, трикутну схему решітки. Верхній пояс складається з чотирьох або трьох клеєдерев'яних стержнів однакової довжини прямокутного перерізу, вигнутих по дузі кола при виготовленні. Стержні з'єднуються центруванням по їхніх осях. Нижній пояс складається із подвійних стальних кутиків. Розкоси решітки цієї ферми, в яких діють незначні знакозмінні повздовжні сили, виготовляють клеєдерев'яними прямокутного перерізу, рівного перерізу верхнього і нижнього поясів.
П'ятикутна клеєдерев'яна ферма (рис. 8.1, г) має невеликі нахили верхнього поясу. Вона є основою для дерев'яного покриття із рулонним дахом і для покриття середніх прольотів трьохпролітних покриттів. Ферма має трикутну зі стійками схему решітки. Верхній пояс складається з чотирьох клеєдерев'яних стержнів прямокутного перерізу, що з'єднуються у вузлах ексцентрично відносно до їхніх осей. Середні панелі нижнього пояса й опорні розкоси, у яких діють великі розтягуючі зусилля, роблять з подвійних стальних кутиків. Стійки і середні розкоси, у яких діють невеликі знакозмінні зусилля, виготовляють клеєдерев'яними. Такі ферми відносяться до менш економічних типів ферм.
Цільнодерев'яні ферми (рис. 8.2) мають дерев'яні верхні пояси, дерев'яні або стальні нижні пояси і елементи решітки. Основною перевагою таких ферм є можливість їх виготовлення з лісоматеріалів середньої вологості в умовах будь-якого деревообробного підприємства, у тому числі там, де не має устаткування для склеювання деревини.
Недоліки цільнодерев'яних ферм теж значні. Обмеження розмірів перерізів лісоматеріалів і відповідно несучої спроможності при згині, потребують конструкції покриття спирати в основному у вузлах верхнього поясу й уникати міжвузлових навантажень. Це призводить до того, що такі ферми мають значно більше число панелей верхнього поясу, елементів і вузлів, ніж клеєдерев'яні. Вони трудомісткі у виготовленні, організація їх серійного механізованого виробництва важка.
Рис. 8.2. Брущаті ферми: а - трикутна малсопролітна; б - багатокутна
Конструкції вузлів дерев'яних ферм різноманітні. Вузли є найважливішими деталями цих конструкцій, від яких великою мірою залежить їхня міцність, надійність і довговічність. Типи вузлових з'єднань безпосередньо пов'язані зі схемами решітки Найбільше надійними з'єднаннями дерев'яних елементів є лобові упори. Проте вони не можуть сприймати розтягуючі зусилля. Тому найбільше надійно і просто вирішуються конструкції вузлів, де з'єднані стержні передають на них тільки стискаючі зусилля торцями стиснутих стержнів або шайбами розтягнутих тяжів. Простими з'єднаннями є також лобові врубки, але їх несуча здатність обмежена. Більшість схем дерев'яних ферм забезпечують застосування цих з'єднань. Болтові з'єднання можуть сприймати і стискаючі і розтягуючі зусилля. Вони застосовуються для закріплення у вузлах стержнів решітки сегментних і багатокутних ферм, у яких діють невеликі, але знакоперемінні повздовжні сили. Конструкції вузлів клеєдерев'яних і суцільнодерев'яних ферм мають свої особливості, і приведені на рисунках 8.3; 8.4; 8.5.
Вузли клеєдерев'яних ферм також різноманітні. Клеєдерев'яні стержні решітки сегментних ферм закріплюються болтами і металевими накладками до стержнів із двосторонніми накладками, привареними до кутиків нижнього поясу. Стиснуті клеєдерев'яні стійки трикутної ферми з висхідними розкосами прикріплюються до нижнього поясу прямими лобовими упорами і закріплюються металевими накладками і болтами. Розтягнуті стержневі розкоси закріплюються гайками до похилих накладок, які прикріплюються до нижнього поясу.
Вузли верхнього поясу сегментних клеєдерев'яних ферм вирішуються за допомогою двосторонніх клеєдерев'яних накладок, сталевих діафрагм і болтів. У вузлі ферм невеликих прольотів розкоси решітки закріплюються металевими накладками до болта, пропущеному через центр вузла. У вузлі ферм великих прольотів ці накладки кріпляться до металевої діафрагми І-образного профілю зі стержнями з нарізкою і гайками, привареними до її осі.
Рис. 8.4. Вузли нижніх поясів клеєдерев'яних ферм: а - трикутний; б - сегментний; 1 - сталеві кріплення; 2 - болт; 3 - сталеві накладки
Вузли верхнього поясу трикутної клеєдерев'яної ферми зі спадними розкосами можуть вирішуватися за допомогою металевого башмака, який складається з двох фасонок із діафрагмою і нижнім листом, до якого приварений кутовий упор і сталеві накладки для з'єднання стиснутого розкосу з розтягнутою стійкою (рис. 8.3, б). Коньковий вузол цієї ферми може вирішуватися за допомогою металевого кріплення, який складається з двох фасонок і трикутної діафрагми і болтів (рис. 8.3, в). Стиснуті стрижні верхнього пояса кріпляться прямими лобовими упорами і болтами до похилих поверхонь діафрагми, а стяжний стержень середньої стійки кріпиться гайкою до горизонтальної поверхні діафрагми.
Опорний вузол брущатої трикутної ферми (рис. 8.5) виконується у вигляді лобової врубки. У кінцевій частині бруса нижнього поясу вирізаєтся трикутне гніздо, у який вводиться нижня частина торця бруса верхнього поясу -"зуб" і впирається в робочу площадку гнізда. Глибина врубки повинна бути не більша 1/3 висоти перерізу нижнього бруса, а відстань від вершини гнізда до кінця нижнього бруса - не менше 1,5 висоти його перерізу для отримання достатніх площ розтягу і сколювання. Врубка повинна бути центрована по осях опори, верхнього пояса й ослабленого врубкою перерізу нижнього поясу, щоб у цьому перерізі не виникало, крім розтягуючих зусиль, ще згинаючих моментів. Лобова врубка додатково стягується похилим болтом перпендикулярно до верхнього бруса, так званим аварійним. Він забезпечує цілісність врубки при монтажі. В разі руйнування врубки від сколювання кінця нижнього бруса цей болт починає працювати на розтяг і запобігає миттєвому руйнуванню ферми. Опорна підбалка, прибита цвяхами, запобігає зминанню нижнього бруса під шайбою аварійного болта.
Коньковий вузол цієї ферми (рис. 8.5, а) виконується у вигляді нахилених лобових упорів торців брусів верхнього поясу і горизонтального лобового упора шайби розтягнутого стрижня стійки. Вузол перекриваєтся двосторонніми накладками з товстих дошок, прикріплених до брусів верхнього поясу болтами. Середній вузол нижнього поясу цієї ферми вирішується із застосуванням подвійних накладок із брусів перерізом, не меншим половини перерізу бруса нижнього поясу та болтів. Стиснуті бруси розкосів пропускаються в зазор між вкладками нижнього поясу, впираються вертикальними площинами кінців один в одного, а горизонтальними площинами - на шайбу розтягнутого стержня стійки.
При цьому у вузлі створюються дві лобові опори. Проміжний вузол верхнього пояса вирішується у вигляді лобових врубок стиснутих брусів розкосів, зкріплених болтами, у гнізда зроблені в брусах верхнього поясу. При наявності підвісної стелі в цьому вузлі кріпиться також сталевий стержень розтягнутої стійки гайкою на шайбі.
Вузли багатокутної брусчатої ферми (рис. 8.5, б) вирішуються різноманітними варіантами. Опорний вузол цієї ферми виконують із застосуванням стального башмака, який складається з опорного листа, двох вертикальних фасонок і похилої діафрагми, що служить опорою опорного бруса верхнього поясу. Проміжні вузли верхнього пояса кріпляться з допомогою стальних накладок, стальних вкладишів, двосторонніх дерев'яних накладок і болтів.
Рис. 8.5. Вузли брущатих ферм: а - трикутної; б - багатокутної; І - опорний вузол; ІІ - проміжні вузли
8.2 Розрахунок дерев'яних ферм
Геометричний розрахунок полягає у визначенні довжин осей усіх стержнів ферми і кутів їхнього нахилу до горизонтальної проекції і між собою у вузлах. У сегментній фермі необхідно визначити радіус і довжину верхнього поясу, довжини хорд його стержнів, їхні горизонтальні проекції і стріли вигину.
Розрахункові навантаження, що діють на ферму, складаються з постійних і тимчасових. Постійне навантаження g містить у собі навантаження від власної ваги всіх елементів покриття і власної ваги ферми, яке може бути визначене по емпіричній формулі. При цьому повинні бути враховані коефіцієнти надійності і крок розстановки ферм В. Постійне навантаження рахується рівномірно розподіленим по довжині прольоту ферми. Тимчасове снігове навантаження s визначається згідно будівельних норм і є рівномірно розподіленим по довжині прольоту або по довжинах півпрольотів ферми. На сегментну ферму може діяти також трикутне снігове навантаження із максимальними значеннями над опорами і нульовим значенням у половині прольоту ферми (див. розрахунок сегментних арок).
Вітрове навантаження w при розрахунку більшості ферм не враховуються тому, що воно діє у вигляді відсосу і зменшує зусилля в стержнях ферм від основних навантажень. При наявності підвісної стелі, дахового перекриття або підвісного устаткування навантаження від них зосереджується у вузлах нижнього поясу ферми.
Рис. 8.6. Навантаження і зусилля в стержнях ферм: а - трикутної; б - сегментної; 1 - схеми і навантаження; //. - діаграми зусиль Максвелла - Кремона
Статичний розрахунок полягає у визначенні зусиль, що діють у стержнях ферми від усіх розрахункових навантажень і їхніх сполучень. Поздовжні сили N визначаються у всіх стержнях ферми. Для цього розподілені навантаження, що діють у верхньому поясі, умовно вважають зосередженими в його вузлах. Гнуті осі стержнів верхнього поясу сегментної ферми умовно заміняють їх хордами. Потім визначають поздовжні сили методами побудови діаграми зусиль Максвелла-Кремона, вирізання вузлів або методом перерізів. Приклади побудови діаграми зусиль показані на рис. 8.6.
Згинаючі моменти виникають тільки в перерізах верхніх поясів при наявності на них міжвузлового навантаження. Їх визначають у такий спосіб. Стержні де l - горизонтальна проекція прямого стержня або хорди гнутого;
е=(h - hо)/2
- ексцентриситет подовжніх сил у прямому стержні з висотою перерізу h і в кінцях його ho;
f = l2/8r
- стріла вигину гнутого стержня. верхнього поясу розглядають як елементи, шарнірно вперті у вузли, на які діє міжвузлове, наприклад рівномірно розподілене навантаження і поздовжні стискаючі сили, визначені раніше. Сили N діють уздовж розрахункових осей прямих стержнів чи вздовж хорд гнутих стержнів верхнього поясу (рис. 8.7). При рівномірно розподіленому навантаженні q ці згинаючі моменти в прямих Мпр і гнутих Мг стержнях визначають по формулах:
Конструктивний розрахунок полягає у визначенні розмірів поперечних перерізів стержнів з урахуванням гранично допустимих їх гнучкостей: для стержнів верхнього поясу - 120, для стиснутих стержнів решітки - 150, для сталевих стержнів нижнього поясу - 400. Розрахункові довжини поясів у площині ферми приймають рівними відстанями між їхніми вузлами. Розрахункові довжини поясів із площини ферми приймають рівними відстаням між закріпленими їхніми зв'язками або між кріпленнями настилів або прогонів покриття.
Ширина перерізів b стержнів клеєдерев'яних ферм приймається, як правило, не більшою 17 см, для того щоб їх можна було склеювати із суцільних дошок без поперечних стиків.
Рис. 8.7. Розрахункові схеми роботи верхніх поясів клеєдерев'яних ферм: а - гнутого поясу сегментної ферми
Переріз верхніх поясів клеєдерев'яних ферм підбирають з врахуванням того, що в них діють згинаючі моменти М і подовжні сили N. Висота перерізу верхнього поясу може визначатися попередньо, приблизно з врахуванням тільки поздовжніх сил або тільки згинального моменту з таких виразів:
.
Перевірка напружень у перерізах верхнього пояса проводиться на стиск із згином по формулах розрахунку суцільнодерев'яних елементів. При цьому визначають його розрахункову довжину lp, площу перерізу А, момент опору W, радіус інерції і, гнучкість стержня л, коефіцієнт його стійкості ц, коефіцієнт врахування деформації о, згинальний момент з урахуванням деформації Мд і максимальне напруження стиску уст, що не може перевищувати розрахункового опору деревини Rcт, який визначається з врахуванням ширини перерізу b і коефіцієнтів умов роботи - висоти перерізу тб і товщини шарів дошок тш, з яких склеєно стержень.
Перерізи дерев'яних стержнів верхнього пояса і решітки, в яких діють тільки стискуючі повздовжні сили, підбирають з врахуванням того, щоб їхня ширина була однакова і гнучкість не перевищувала допустимої. Їх розраховують на стиск з врахуванням стійкості по формулах розрахунку суцільнодерев'яних елементів. Переріз розтягнутих металевих елементів підбирають і розраховують по нормах проектування металевих конструкцій.
Розрахунок вузлів дерев'яних ферм звичайно проводиться на дію максимальних зусиль з'єднаних в них стержнів із врахуванням кута між їхніми осями. Лобові упори вузлів дерев'яних ферм на зім'яття при дії повздовжніх стискаючих уздовж, впоперек або під кутом до волокон деревини розраховують по формулах розрахунку на зім'яття суцільнодерев'яних елементів. Число болтів, що з'єднують елементи у вузлах, визначають з врахуванням того, працюють вони уздовж або поперек волокон деревини. Металеві елементи вузлових кріплень та їх зварні з'єднання розраховують по нормах проектування металевих конструкцій.
Розрахунок ферм по другому граничному стану (по прогинах нижнього поясу) у більшості випадків, коли ферми мають рекомендовані висоти, не потрібно. При відношенні висоти до прольоту не менше 1/7 ферми мають цілком достатню жорсткість. Проте в процесі експлуатації, в основному в результаті податливості їхніх вузлів, ферми можуть одержати невеликі, але помітні на око прогини нижнього поясу. Тому нижнім поясам ферм рекомендується надавати так званий будівельний підйом, рівний 1/200 їхнього прольоту. Цей підйом враховується при геометричному розрахунку ферми. При статичному розрахунку його враховувати не обов'язково, оскільки він незначно впливає на зусилля в стержнях ферми.
Зв'язки забезпечують стійкість основних несучих конструкцій каркаса, їхніх елементів і сприймають горизонтальні навантаження, що діють на будівлю. Вони бувають поперечними і поздовжніми, вертикальними, похилими.
Похилі поперечні зв'язки (рис. 8.8) є основними. Вони складаються зі зв'язуючих ферм, що з'єднують верхні пояси або зони основних несучих конструкцій покриття попарно. Ці зв'язки розташовуються похило поперек покриття. Поясами зв'язків служать верхні пояси основних конструкцій, стійками - горизонтальні бруси або прогони і плити настилу. Решітка буває перехресна або розкісна і виконується з брусів або сталевих тяжів.
Похилі зв'язки повинні розташовуватися в торцевих зонах покриття і між ними на відстані не більше 30м та закріплювати також проміжні конструкції брусчатими стержнями чи конструкціями настилу покриття. Їх розраховують на горизонтальні вітрові навантаження і зусилля, що виникають в елементах внаслідок відхилення їхніх осей від прямих ліній, як однопрольотні шарнірно обперті ферми з паралельними поясами. Вітрові навантаження, що діють у вигляді тиску й відсосу на торцеві стіни будинку, розподіляються порівну між похилими зв'язуючими фермами. Наприклад, при дії вітру на будинок (рис. 8.8, а, б) зосередженні сили Р, що діють на кожний вузол, збирають по вантажних площах обох торців і поділяють число зв'язуючих ферм - 3.
Рис. 8.8. Зв'язуючі ферми: а - профіль зв'язків; б - план зв'язків; в - схема роботи зв'язків
В стержнях зв'язуючих ферми виникають ще зусилля в результаті відхилення їхніх осей від лінійної форми. Їх визначають від дії умовного горизонтального навантаження gc, яке визначають по формулі:
де a - коефіцієнт для балок, похилих арок і ферм a = 0,03;для рам і високих арок при f/l> 1/3 a =0,015;
gс - розрахункове рівномірне вертикальне навантаження на проекцію покриття;
n - число несучих конструкцій покриття; t- число зв'язуючих ферм.
Вертикальні поперечні зв'язки (рис. 8.8,в) з'єднують попарно стійки каркаса будинку, на які спираються конструкції покриття, з'єднані похилими зв'язками. Вони розташовуються в площині, паралельній площині стіни і забезпечують стійкість стійок у цьому напрямку. Ці зв'язки працюють і розраховуються на горизонтальні навантаження від тиску і відсосу вітру аналогічно навантаженням похилих зв'язків. Їхньою статичною схемою є вертикальна шарнірно обперта консольна ферма з паралельними поясами.
Повздовжні вертикальні похилі зв'язки влаштовуються для забезпечення плоскої форми деформування балок, елементів арок і рам із відносно великою висотою перерізу і ферм. Такі зв'язки розташовуються уздовж будинку, з'єднують усі конструкції покриття попарно і розташовуються з необхідним розрахунковим кроком по їхній довжині. Вони працюють і розраховуються як шарнірно обперті ферми з паралельними поясами на горизонтальні зосереджені сили Р, які визначаються за формулою:
Р=0,01 q S,
де q - розрахункове рівномірне вертикальне навантаження на проекцію покриття;
S - горизонтальна проекція кроку подовжніх зв'язків.
Торцевий фахверк є несучим каркасом торцевої стіни будинку. Він складається з декількох вертикальних стійок, шарнірно обпертих на фундаменти і прикріплених до крайніх несучих конструкцій покриття в місцях вузлів поперечних похилих торцевих зв'язків.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика специфіки архітектурних стилів дерев’яних храмів Закарпаття: ампір, готичний, бароко. Єдиний образ базилічних церков: декоративні деталі, орнаментальні композиції, розписи. Конструктивні особливості дерев’яних двох’ярусних дзвіниць.
реферат [43,2 K], добавлен 21.11.2014Норми проектування та розрахунку мостів. Конструкції та технічні характеристики різних варіантів дерев'яного мостового переходу. Визначення параметрів подвійного дощатого настилу, поперечин і зосереджених прогонів. Розрахунок ферми Гау-Журавського.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.01.2014Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Підготовка каменеподібних і дерев'яних поверхонь до обштукатурювання, армування конструкцій. Вимоги до штукатурних розчинів, їх склади. Розрівнювання поверхні та її затирання за допомогою терки. Обладнання і матеріали, потрібні для виконання опорядження.
реферат [964,5 K], добавлен 26.08.2010Архітектурні, стилістичні та семантичні особливості пам'яток дерев'яного зодчества лівобережної України. Загальні типологічні риси храмів України. Взаємопроникнення та неподільності української дерев’яної та мурованої архітектури, архітектурні школи.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 28.10.2014Технологія виконання опоряджувальних робіт. Будова та робота малярних машин і механізмів. Матеріали та інструменти, підготовка дерев'яних поверхонь під фарбування неводними сумішами. Нанесення фарби, покриття поверхні олійно-смоляними і бітумними лаками.
реферат [950,9 K], добавлен 12.03.2012Особливості побудови кам’яних композицій. Роль альпінаріїв в зеленому будівництві. Технологія закладення рокаріїв - елементів оформлення території, композиційною основою, яких є камінь. Підбір декоративних елементів та рослин для альпінаріїв і рокаріїв.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.01.2012Заміна пошкодженого дерев'яного перекриття гуртожитку на збірно-монолітне залізобетонне. Аналіз ситуаційного плану міської забудови (ескізи). Характеристика будівлі (по елементах). Опис і характеристика нової конструкції. Технологія виконання робіт.
контрольная работа [165,4 K], добавлен 19.04.2013Конструкція покриття – дощаті щити, багатопролітні дощаті прогони. Нормативне навантаження і розрахункове навантаження на балку. Розрахунок дощатоклеєної та дощатоклеєної армованої балки покриття. Захист деревини від вогню та гниття. Хімічний захист.
практическая работа [161,7 K], добавлен 14.11.2008Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013
