Типы и расчет балок (дощатоклееных и клеефанерных)

Пояса клееных балок с плоской фанерной стенкой следует выполнять из вертикально поставленных слоев (досок). В поясах балок коробчатого сечения допускается применять горизонтальное расположение слоев. Если высота поясов превышает 100 мм, в них следует предусматривать горизонтальные пропилы со стороны стенок.

Для стенок балок должна применяться водостойкая фанера толщиной не менее 8 мм. Расчет следует вести по методу приведенного поперечного сечения исходя из предположения о линейном изменении напряжений по высоте элемента.

Осевые напряжения в полках балки (рисунок 1) должны удовлетворять условиям:

f_c,d k_c, f_c,0,d, f_t,d f_t,0,d, где f_c,d, f_t,d — сжимающее и растягивающее напряжения в полках балки; f_c,0,d, f_t,0,d — соответственно расчетное сопротивление сжатию и растяжению древесины;

k_c — коэффициент продольного изгиба. Скалывающие напряжения (t_w,d) в стенке балки на уровне ее нейтральной оси и скалывающие напряжения (t_w,f,d) в швах между поясами и стенкой балки должны удовлетворять условиям:t_w,d f_pv,90,d, t_w,f,d f_pv,0,d (1), где f_pv,90,d — расчетное сопротивление фанеры срезу перпендикулярно плоскости листа; f_pv,0,d — расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа.

Рисунок 1 — Поперечные сечения клеефанерных балок с плоской фанерной стенкой двутаврового и коробчатого сечений

Напряжения сжатия и растяжения в полках балки определяются соответственно по формуле

f_c,d = M_d /W_d, где W_d — приведенный момент сопротивления поперечного сечения; M_d — расчетный изгибающий момент. Скалывающие напряжения (t_w,d) в стенке балки на уровне ее нейтральной оси определяются по формуле t_w,d = (V_d S_sd)/(I_d b_d), где V_d — расчетная поперечная сила; S_sd — статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси; b_d — расчетная ширина сечения: b_d = ∑b_w, ∑b_w - суммарная толщина стенок. Скалывающие напряжения (t_w,f,d) в швах между поясами и стенкой балки определяются по формуле (1) с расчетной шириной сечения, равной b_d = nh_f, где h_f - высота поясов; n - число вертикальных швов. Прочность стенки в опасном сечении на действие главных растягивающих напряжений в балках двутаврового и коробчатого сечений следует проверять по формуле

(2)

где f_pt,a — расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом (a), определяемое по графику рисунка Г.1 приложения Г; σ_w — нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов; τ_w - касательное напряжение в стенке на уровне внутренней кромки поясов;

a — угол, определяемый из зависимости:

Устойчивость стенки с продольным по отношению к оси балки расположением волокон наружных слоев следует проверять на действие касательных и нормальных напряжений при условии h_w/b_w > 50, где h_w- высота стенки между внутренними гранями полок; b_w - толщина стенок. Расчет следует производить по формуле

(3)

где и — коэффициенты, определяемые по графикам рисунков Б.2 и Б.3 приложения Б ТКП45-5.05-146-2009. Дерев.кон-ции;

- расчетная высота сечения стенки, которую следует принимать равной (h_w) при расстоянии между ребрами a ³ h_w и равной a при a < h_w.

При поперечном по отношению к оси балки расположении наружных волокон фанерной стенки проверку устойчивости следует производить по формуле (2) на действие только касательных напряжений в тех случаях, когда h_w/b_w > 80. Напряжения в растянутой фанерной обшивке плит (рисунок 2) и панелей должны удовлетворять условии s_f,t,d £ k_p f_pt,0,d, где f_pt,0,d — расчетное сопротивление фанеры растяжению; k_p — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: k_p = 0,6 для фанеры обычной и k_p = 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков k_p = 1; s_f,t,d — расчетные растягивающие напряжения в обшивке плит и панелей.

1— продольные ребра; 2 — обшивки

Рисунок 2 — Поперечное сечение клееных плит из фанеры и древесины

Расчетные растягивающие напряжения в обшивке плит и панелей определяются по формуле (3).

При определении приведенных моментов инерции и приведенных моментов сопротивления расчетную ширину фанерных обшивок следует принимать равной b_d = 0,9b при l ³ 6 a_b и b_d = 0,15 l b/ a_b при l< 6 a_b (b — полная ширина сечения плиты, l — пролет плиты, a_b – расстояние между прод. ребрами по осям).

Напряжения в сжатой обшивке плит и панелей должны удовлетворять условию

, где - расч. сопрот. фанеры сжатию в плоскости листа вдоль наружн. слоев,

k_pf = 1250 / (a₁/h_t)² при a₁/ h_t ³ 50; k_pf = 1 - (a₁/h_t)²/5000 при a₁/ h_t < 50,

где a₁ — расстояние между ребрами в свету; h_t — толщина фанеры. Верхняя обшивка плит должна быть дополнительно проверена на местный изгиб от сосредоточенной нагрузки 1 кН с коэффициентом надежности, равным 1,2, как пластинка, заделанная в местах приклеивания к ребрам. Ребра и обшивки по шву в месте соединения с ребрами каркаса плит и панелей должны удовлетворять условиям: t_w,d £ f_v,0,d, t_f,d £ f_pv,0,d,

где t_w,d, t_f,d — соответственно скалывающие напряжения в ребрах каркаса и обшивке по шву в месте примыкания ее к ребрам, определяемые по формуле (7.44);

f_v,0,d, f_pv,0,d — расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон и фанеры вдоль волокон наружных слоев.