Расчет клеефанерных конструкций с учетом различных модулей упругости по приведенным геометрическим характеристикам.

Клеефанерные конструкции рассчитывают с учетом различных модулей упругости древесины и фанеры по приведенным геометрическим характеристикам, причем приводят к такому материалу конструкции, в котором находят напряжения. Приведенные характеристики определяют по формулам:

момент инерции, приведенный к фанере I_прив = I_ф + I_д(E_д/E_ф);

статический момент S_прив = S_ф + S_д(E_д/E_ф);

площадь поперечного сечения F_прив = F_ф + F_д(E_д/E_ф);

момент сопротивления W_прив = I_прив/y;

где y – расстояние до наиболее удаленных волокон (при симметричном поперечном сечении y = h/2, (где h – высота); I_ф,S_ф, F_ф, E_ф – соответственно моменты инерции, статический момент, площадь поперечного сечения и модуль упругости материала элемента, к которому делают приведение (в данном случае к фанере); I_д, S_д, F_д, E_д – то же, для материала приводимых элементов (древесины).

Неравномерность распределения нормальных напряжений в обшивках в ребристых клеефанерных конструкциях учитывают введением в геометрические характеристики приведенной ширины b_расч, меньшей действительной ширины b₀. Расчетную ширину сечения b_расч вычисляют по формуле b_расч = 0,9b₀, в случае, если l ³ 6a; и по формуле b_расч = 0,15(l/a)b₀ при l < 6a.

Нормальные напряжения в обшивках определяют по следующим формулам:

· для верхней сжатой обшивки с учетом ее устойчивости

s_с = M_max/W_прj _ф £ R_ф.с, где j _ф – коэффициент продольного изгиба:

при c/d_ф ³ 50, j _ф = 1250/(c/d_ф)²;

при c/d_ф < 50, j _ф = 1-(c/d_ф)²/5000.

· для нижней растянутой обшивки с учетом ослабления стыком “на ус”

s_р = M/W_прk_ф £ R_ф.р, где k_ф = 0,6 – коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком “на ус”; при отсутствии стыка k_ф = 1.

Касательные напряжения проверяют в местах приклеивания фанеры к ребрам:

по скалыванию между шпонками фанеры t_ф = QS_ф/I_прåd_р £ R_{ф. ск},

где S_ф – статический момент обшивки относительно оси панели; d_р – ширина ребра.

по скалыванию ребер t = QS_пр/I_прåd_р £ R_{ск. max},

где S_пр – приведенный статический момент половины сечения относительно нейтральной оси.

Относительный прогиб панели f/l = kP_нl²/0,7E_фI_пр £ 1/250.

Для равномерно распределенной нагрузки k = 5/384; P_н = q_нl.

Для того чтобы соседние панели покрытия имели одинаковый прогиб, особенно при неравномерном нагружении, они должны быть соединены. Соединять можно, например, глухими нагелями, которые ставят через 1,5 – 2 м, или гвоздями, прибиваемыми сквозь соединительную планку через 50 см (см. рис.). Панели прикрепляют к несущим конструкциям, например, так, как это показано на рис. Внутреннюю полость панелей следует проветривать, для чего устраивают осушающий продух.

39. Арки: классификация, конструкция, порядок расчета, узлы.

 

Арочные конструкции являются распространенными несущимиконструкциями покрытия зданий пролетом 12... 100 м. Достоинствами клеедеревянных арок являются простота при изготовлении,

монтаже и повышенный предел огнестойкости, который зависит от размеров сечения. Высота подъема пологих арок 1/4... 1/8 пролета, а высоких — достигает половины пролета. Арки могут иметь круговое, ломаное или треугольное очертания. Наиболее распространены трехшарнирные арки, которые статически определимы и усилия в их сечениях не зависят от осадок опор и деформаций затяжек. Наличие конькового шарнира позволяет предусматривать в нем монтажный стык и перевозить арки к месту установки в виде отдельных полуарок. Двухшарнирные арки применяют реже. Усилия в их сечениях зависят от осадки опор, деформаций затяжек, они сложнее при транспортировке. Горизонтальные опорные реакции (распор) арок воспринимаются обычно фундаментами или затяжками.Арки с затяжками позволяют рассчитывать их опоры только на

вертикальные опорные реакции.

Треугольные арки могут быть только трехшарнирными с затяжкамии без них. Они проще в изготовлении, чем сегментные, таккак состоят из прямых полуарок, а также удобнее при транспортировкеи монтаже. Такие конструкции могут служить основой плоских

настилов для различных видов кровли в зданиях пролетом до24 м.

Треугольную распорную систему рассчитывают на два сочетания нагрузок: 1) постоянную и временную по всему пролету;2) постоянную по всему пролету и временную на половинепролета. Для распорной системы пролетом / при распределеннойнагрузке q расчетный изгибающий момент в клеедеревянномэлементе можно определить по формуле М = ql²/32. РаспорН = ql²/(8f), гдеf - стрела подъема распорной системы. Нормальнаясила N= Hcosa + Qsina, где a — угол между осями клеедеревянногоэлемента и затяжки; Q — балочная поперечная сила, определяемая

как для однопролетной балки.

Поперечное сечение клеедеревянного элемента, работающегона сжатие с изгибом, проверяют по формуле  σ = N/A + Mд/W≤R_c, где Мд = М /ξ; ξ = 1 - N /(φR_c A); 1 >ξ>0. Изгибающиймомент вычисляют с учетом узловых эксцентриситетов. Касательныенапряжения в клееном элементе проверяют по формуле Журавского: QS/(Ib) ≤ R_ск

Проверку устойчивости плоской формы деформирования сжатоизгибаемого клеедеревянного элемента производят с учетом егофактического раскрепления из плоскости. Сечение стальной затяжкиподбирают по наибольшему растягивающему усилию.

Сегментные арки с затяжками относятся к пологим конструкциям,выполняются трехшарнирными из двух полуарок или двухшарнирнымис неразрезным верхним слоем. Затяжки изготовляютстальными из профильной или круглой стали и реже из бруса иликлееной древесины. Для сегментных арок расчетными сочетанияминагрузок являются: постоянная и временная по всемупролету; распределенные постоянные и снеговые (равномерныеили треугольные), расположенные на левой половине пролета.Ветровую нагрузку в расчете не учитывают.

Стрельчатые арки рассчитывают на два сочетания нагрузок:

1) распределенные постоянные и временные слева, ветровые слева (это сочетание дает максимальное значение положительногоизгибающего момента, т.е. получаем наибольшее растяжениенижних волокон сечения);

2)распределенные постоянную,снеговую справа, ветровую справа и сосредоточенную нагрузки от

веса оборудования (это сочетание дает максимальный отрицательныйизгибающий момент, т.е. получаем наибольшее растяжениеверхних волокон сечения).

При определении усилий от действиярасчетных сочетаний сумма двух временных нагрузок или болееумножается на коэффициент сочетания, равный 0,9.

В результате статического расчета арок определяют опорныереакции и действующие в сечениях арок изгибающие моменты М,продольные N и поперечные Q силы.

Расчетная длинаарки l₀ = 0,5S, если угол перелома в коньковом шарнире больше 10˚, и l₀ = 0,58S, если этот угол меньше 10˚, S — длина дуги арки.

Эффективность применения стрельчатых клеедеревянных арокможет быть увеличена за счет изменения радиуса кривизны полуарок. Оптимальный радиус кривизны дает возможность уменьшитьразмеры площади поперечного сечения полуарки и тем самымснизить расход материалов на стрельчатую арку.

Проверку устойчивости плоской формы деформирования сжатоизгибаемых клеедеревянных элементов сегментых или стрельчатых арок производят с учетом фактического раскрепления из плоскости по одной или обеим граням поперечного сечения арок.

Опирание арок выполняют центрированно с помощью стальных башмаков (рис. 14), которые крепят к полуаркам нагельными, а к фундаментам — анкерными болтами. Коньковый узел трехшарнирных

арок малых пролетов можно выполнить с парными деревянными накладками на нагельных болтах, обеспечивающимижесткость узла арки из плоскости. Для арок больших пролетов ивысот применяют специальные коньковые и опорные шарниры, которые изготовляют из металла, а для конструкций в агрессивной среде — из дерева или пластмассы.

 

 

40. Клеештыревые соединения: конструкция, порядок расчета.

 

41. Наслонные стропила: схемы поперечных разрезов, конструкция, порядок расчета, узлы.

 

Стропила являются несущей конструкцией, воспринимающей все постоянные и временные нагрузки. Форма стропил и расположение их в плане зависят от очертания крыши и контуров здания.

Различают две основные системы стропил: наслонные — односкатные и двухскатные — и висячие. В наслонных стропилах каждая нога опирается не менее чем на две опоры, образованные наружными стенами, стойками или прогонами. Наслонные стропила не дают распора на стены, поэтому иногда эти стропила называют безраспорными.

Наслонные стропила

1. Наслонные стропила (рис. 1) применяются в гражданских зданиях. В качестве опор для них используются внутренние стены или столбы.

2. Стропильные ноги выполняют из бревен, брусьев и досок на ребро, уложенных наклонно вдоль ската. Бревна отесывают сверху на один кант для прибавки обрешетки и укладывают комлем книзу

Нижние концы стропильных ног при деревянных стенах врубают непосредственно в венцы или в верхнюю обвязку стены; при каменных стенах — под нижние концы стропил подкладываются брусья или бревна, диаметром 18—20 см, отесанные на два канта снизу и сбоку (мауерлат).
При расстоянии между стропилами до 1,5 м мауерлаты укладывают сплошными, при большем расстоянии — из отдельных коротышей 70— 80 см длиной. Мауерлат укладывают на обрез (уступ) каменной стены и изолируют для предохранения от загнивания со стороны, обращенной к каменной кладке, толем или осмаливают.

3. Стропильные ноги сопрягают с мауерлатом, венцом или обвязкой, неглубокой врубкой и скрепляют скобой. Скобы относятся к нерабочим связям и служат для соединения бревен и брусьев. Для изготовления скоб применяется круглая и квадратная сталь.
Скобы следует забивать в предварительно рассверленные отверстия диаметром от 0,8 до 0,9 диаметра скобы и глубиной не менее 0,6 от загиба скобы

4. При односкатных крышах наслонные стропила могут состоять только из одной ноги. Такие стропила без устройства дополнительных опор (подкосов) целесообразны только для пролетов до 4,5 м. При длине стропильных ног 6—9 м для уменьшения прогиба и придания всей системе стропил жесткости стропильные ноги укрепляют подкосами, упирающимися нижним концом на прогон, уложенный на выступ (обрез) стены. При наличии на чердаке столбов или поперечных стен на них укладывается лежень, на который и ставят стойки.

По верху стоек укладывают прогон, поддерживающий стропильные ноги. Для уменьшения сечения прогона и повышения общей жесткости всей стропильной системы под прогоны устанавливают подкосы, нижние концы которых упираются в стойки и лежни.

Рис. 1. Наслонные стропила
а — без подкоса; б — с подкосом; в — с одним рядом стоек и подкосами; е — с одним рядом стоек и прогонами на подкосах; д — с одним рядом стоек и подкосами; е — со смещенной стойкой, подкосами и ригелем; ж — со стойками и ригелем жесткости; 1 — подкос под каждой стропильной ногой; 2 — мауерлат; 3 — прогоны; 4 — подкладка; 5 — сквозной лежень; 6 — подкосы у стоек; 7 — лежень; 8 — подкос; 9 — ригель; 10 — обвязка; 11 — кирпичный столб; 12 — ригель жесткости; 13 — железобетонное перекрытие; /—X/ — узлы

Наслонные стропила для двухскатных крыш имеют две стропильные ноги, нижний конец каждой из них врезается в мауерлат или венец, а верхний — в коньковый прогон. При этом верхние концы стропильных ног противоположных скатов сопрягаются врубкой вполдерева. Прогон поддерживают при помощи стоек, которые ставят на лежни, уложенные на внутренние продольные стены или столбы.

При расстоянии между стойками более 3 м для усиления прогона и уменьшения его прогиба в лежень и прогон врубают подкосы. При пролете двухскатных наслонных стропил от 10 до 14 м стропильные ноги стягиваются ригелем из пластин или досок, врубленных сквороднем.

При четырехскатных крышах устанавливают диагональные стропильные ноги, образующие шатровые (вальмовые) скаты, которые нижними концами врубаются в мауерлаты, а верхними — в выпущенный конец конькового прогона. В диагональные стропильные ноги, в пределах треугольных участков ската крыши, врубаются полусквороднями укороченные стропильные ноги, отходящие от диагональной ноги (варожники) (рис. 2).

Рис. 2. Деталь стропил четырехскатной крыши
1 — диагональная стропильная нога; 2 — нарожник

 

5. Наслонные стропила из досок делают так же, как и стропила, из брусьев или бревен с той лишь разницей, что сопряжения элементов таких стропил осуществляются в узлах с применением гвоздей или болтов, а не врубок. Расстояние между дощатыми стропилами принимаются от 1 до 1,25 м

6. В зависимости от веса кровли, принятого сечения обрешетки и несущей способности стропильных ног расстояние между осями стропил обычно принимают в пределах 1—1,5 м (реже до 2 м), а сечение элементов стропил — по расчету на прочность и жесткость.

7. Нагрузка, допускаемая на стропильные ноги наслонных стропил из бревен для разных пролетов в зависимости от сечения стропил.

Для определения допускаемой предельной нагрузки на стропила крыш требуется установить снеговую нагрузку (учитываемую при уклоне ската кровли до 50°), ветровую нагрузку и собственный вес крыши.

Ветровая нагрузка учитывается при уклоие кровли более 30° и принимается:
для условий городской застройки — 15—20 кг/м2;
для побережья моря и низовьев больших рек — 35—50 кг/м2.

При строительстве на открытых степных местах указанные нормы повышаются на 67%, а при строительстве в защищенных лесистых местностях — понижаются на 25%.

Стойки и подкосы наслонных стропил, работающие только на сжатие, обычно не рассчитываются. Диаметр этих элементов на практике принимается на 1—3 см меньше диаметра стропильных ног.

42. Вставки и накладки в узлах: конструкция, порядок расчета.

 

Когда в узлах действуют большие усилия или соединяются несколько элементов, обеспечить передачу усилий через контактные поверхности всех сопрягаемых элементов сложно. В таких случаях целесообразно использовать различные вставки в виде узловых пластин, которые увеличивают площадь узла и одновременно создают многосрезность рабочих связей. В качестве узловых вставок чаще всего применяют пластинки из стали и фанеры. Они могут располагаться снаружи (накладки) и присоединяться снаружи к древесине соединяемых элементов с помощью односрезных нагелей или располагаться внутри деревянного элемента (прокладки) в специальных разрезах с тем, чтобы рабочие связи могли работать как многосрезные нагели.

Соединения с накладками и прокладками на болтах или глухих цилиндрических нагелях допускаются в тех случаях, когда обеспечена необходимая плотность постановки нагелей. Глухие стальные цилиндрические нагели должны иметь заглубление не менее 5 диаметров нагеля. Передача усилий от одного деревянного элемента другому происходит последовательно через нагели, пластинку и нагели другого деревянного элемента. Сечение пластинок назначают из условия расчета на растяжение по ослабленному сечению и обеспечения прочности на смятие в гнезде под нагелем. В нагельных соединениях обычно применяют стальные пластинки толщиной не менее 5 мм. Отверстия гнезда под нагели сверлят как правило одновременно в дереве и в пластинке. При этом если прокладки стальные, первый раз делают отверстие сверлом с d, соответствующим гнезду нагеля в деревянном элементе (на 0.2 –0.5 мм меньше d нагеля), затем металлическую пластинку вынимают из разреза и отверстия в ней рассверливают до размера диаметра нагеля.

Технология изготовления этих соединений относительно трудоемка, но оправдана тем, что при размещении металлических элементов внутри древесины (концы нагеля и болтов оставляют ниже поверхности элемента на 2 см и заклеивают сверху деревянной вставкой) повышается огнестойкость деревянных конструкций и их стойкость к действию химически агрессивных сред. Как правило, нагельные соединения со стальными прокладками применяют в узлах клееных элементов большого сечения.

43. Рамы: классификация, конструкция, порядок расчета, узлы.

 

Рамные конструкции являются одним из наиболее распространенных типов несущих конструкции. Они хорошо вписываются в поперечное сечение большинства производственных и общественных зданий. Рамные конструкции относятся к классу распорных.

Деревянные рамы обычно применяют однопролетными при пролетах 12…30 м. В мировой практике строительства встречаются рамы пролетом до 60 м.

Рамы классифицируются по нескольким признакам

- По статической схеме рамы могут быть

1) трехшарнирными (статически определимыми)

2) двухшарнирными жестко опертыми (статически неопределимыми)

3) двухшарнирными шарнирно опертыми (статически неопределимые)

Наиболее распространенными являются трехшарнирные рамы, т.к. в статически определимых системах не происходит перераспределения усилий при деформировании под длительно действующей нагрузкой, что обеспечивает соответствие их расчетным усилиям.

- По конструктивному решению различают:

1) рамы построечного изготовления;2) рамы заводского изготовления.

Рамы построечного изготовления из досок и брусьев собирают непосредственно на строительной площадке. В этих рамах используются преимущественно податливые виды соединений: болты, гвозди, упоры.Ригель и стойки таких рам могут иметь сплошное сечение или выполняются в виде решетчатых систем.

Рамы построечного изготовления отличаются большим количеством узлов и требуют больших затрат труда и высококачественных материалов, поэтому наибольшее распространение получили рамы заводского изготовления или клееные рамы.

В зависимости от технологии изготовления или используемых материалов клееные рамы можно разделить на три группы:

1) гнутоклееные (из склеенных по пласти досок);2) дощатоклееные из прямолинейных элементов;

3) клеефанерные, имеющие дощатые пояса и стенки из водостойкой фанеры.

Эти рамы, как правило, имеют прямолинейные элементы ригеля и стойки.

Распространенными конструкциями являются гнутоклееные рамы прямоугольного сечения, состоящие из гнутых, склеенных по пласти, досок.

В таких рамах для образования карнизного узла доски выгибаются, образуя плавный переход от ригеля к стойке. Таким образом, жесткий узел здесь выполняется цельноклееным, что выгодно отличает данную конструкцию от рам с карнизными узлами на податливых связях.

При наибольшей высоте стойки вся рама выполняется из двух элементов
Г-образного очертания, соединенных между собой в коньке.

Вместе с этим гнутоклееные рамы имеют существенные недостатки экономического порядка. В связи с необходимостью выгиба досок в узле сопряжения ригеля и стойки для этих рам необходим тонкий пиломатериал, что связано со значительным удорожанием конструкции. В результате оказывается, что гнутоклееные рамы являются по себестоимости, наиболее дорогие из всех рам.

Более эффективны рамы из прямолинейных элементов с жесткими клееными узлами: эти конструкции отвечают требованиям поточно-конвейерного производства, для их изготовления используется пиломатериал обычной толщины. При этом склеивают пакет досок, который затем распиливают по диагонали, получая при этом две сойки или два ригеля.

Рисунок 6 –Клееный пакет досок (заготовка для полурам)

Существует несколько конструктивных решений соединения прямолинейных элементов рам в жестком узле.

1. Ригель и стойка соединяются при помощи приклеенных к ним в узле двусторонних накладок из бакелизированной фанеры.

2. Соединение ригеля со стойкой на зубчатый шип.

Это более надежный и перспективный тип соединения.Однако при таком соединении стойки и ригеля в карнизном узле возникают нежелательные концентрации напряжений.

3. Соединение ригеля со стойкой с помощью вставок. По форме вставки могут быть двух видов:

1) пятиугольные 2) Гнутоклееное соединение ригеля и стойкиа) переменной  б) постоянной длины

Пятиугольные вставки соединяются с элементами рамы под углом к волокнам.

Вставки постоянной длины предпочтительнее, т. к. здесь увеличивается площадь клеевых швов в стыке, таким образом повышается надежность соединения.

Применение гнутоклееных вставок позволяет создавать рамные конструкции с широким диапазоном углов наклона ригеля к стойке.

Поперечное сечение рам может быть двутавровым или двутаврово-коробчатым.

 

Расчету рамы предшествует установление ее расчетной схемы (двухшарнирная или трехшарнирная) и расчетной оси.Расчет рамы выполняют в следующей последовательности:

1) статический расчет, т. е. вычисление усилий в элементах рамы от действия внешних нагрузок (снег, ветер) собственного веса рамы и веса покрытия;

2) проверка сечений рамы;

3) расчет узлов рамы.

При статическом расчете определяют усилия и строят эпюры М, N, Q от действия равномерно распределенной нагрузки отдельно от собственного веса конструкций, от снеговой нагрузки слева, справа от конькового узла и на всем пролете, а так же от действия равномерно распределенной нагрузки от ветра слева и справа.

При высоте стойки до 4 м расчет на ветровую нагрузку можно не производить.

Усилия определяются методами строительной механики в характерных точках по периметру рамы. Количество точек определяется характером эпюр.

Целесообразно сначала определить усилия и эпюры от равномерно распределенной единичной нагрузки (q1=1), а затем с учетом коэффициента k=q/q1, (где q – реальная нагрузка, q1 – единичная нагрузка) определять усилия от реальных нагрузок.

В результате статического расчета определяются расчетные усилия в сечениях рамы при основных и дополнительных сочетаниях нагрузок:

а) расчетная постоянная и временная на всем пролете;

б) постоянная на всем пролете, временная – на половине пролета;

в) по схемам а и б в сочетании с ветром.

Проверка сечений рамы

Наиболее напряженными сечениями по нормальным напряжениям для рам являются карнизные узлы, а для рам с подкосами – сечения у концов подкоса в местах примыкания его к стойке и ригелю.

1. Расчет на прочность элементов трехшарнирных рам в их плоскости допускается выполнять по правилам расчета сжато-изгибаемых элементов с расчетной длиной, равной длине полурамы по осевой линии:

2. Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам допускается выполнять по формуле:

Для рам заводского изготовления выполняется расчет опорного и конькового узлов.

 Опорные шарнирные узлы клееных рам могут быть весьма разнообразными.Для всех вариантов опорных узлов продольная сжимающая сила N воспринимается смятием вдоль волокон древесины стойки. В этом случае проверку выполняют:

Поперечная сила Q может быть передана на фундамент через болты или глухари, крепящие стойку к стальным элементам, заделанным в фундамент. В этом случае рассчитывается количество болтов, воспринимающих силу Q. В другом варианте опрного узла поперечная сила передается через деревянный брусок или через вертикальный лист башмака.

Коньковый узел чаще всего решается с деревянными накладками на болтах, хотя возможны и другие варианты конькового узла (при больших величинах поперечной силы), например, с металлическими соединительными деталями.

Количество болтов рассчитывается из условия восприятия ими поперечной силы.Лобовые упоры соединения ригелей рассчитывают на смятие под углом и вдоль волокон на действие продольной силы N.

44. Металлодеревянные фермы: классификация, конструктивные решения, методика расчета, узлы.

 

К фермам заводского изготовления относятся металлодеревянные фермы, верхний пояс и решетка которых выполнены из клееной
древесины, а нижний пояс — из стали. Эти фермы могут иметь пятиугольное, трапецеидальное, треугольное и сегментное очертания. Могут применяться также фермы с параллельными поясами. Преимущества
клееной древесины позволяют применять в этих фермах не только стальной, но и деревянный нижний пояс. Элементы из клееной древесины большой длины и крупного сечения дают возможность получить фермы большого пролета и с малым числом узлов. В таких
фермах ограждающие конструкции покрытия (прогоны, панели)
могут опираться на верхний пояс не только в узлах, но и между ними. Фермы из клееной древесины — это типично индустриальные
конструкции, которые могут быть изготовлены только в заводских
условиях.

Пятиугольные фермы могут иметь верхний пояс, составленный из двух дощатоклееных элементов, каждый длиной от опоры до конька (рис. 15.1, а). С целью уменьшения величины изгибающих моментов передача сжимающего усилия в узлах верхнего пояса осуществляется с эксцентриситетом. Первую панель нижнего
пояса, в которой отсутствуют усилия, делают деревянной, а опорный нисходящий раскос, воспринимающий большое растягивающее
усилие,—стальным, как и среднюю панель нижнего пояса.

Трапецеидальная односкатная ферма, (рис. 15.1,6) имеет аналогичный
состав.

Треугольные клееные фермы могут иметь верхний пояс издвух клееных панелей разной длины (рис. 15.1, в); более длинной
и мощной является первая от опоры панель. Из клееной древесины
выполнены также два сжатых раскоса. Центральная растянутая
стойка — тяж —и нижний пояс приняты стальными. Ферма отличается меньшим числом узлов и более простой их конструкцией,
чем пятиугольная. Панели верхнего пояса в узлах стыкуют с эксцентриситетами.

Сегментные клееные фермы компонуются с таким расчетом, чтобы дуга верхнего пояса была набрана из криволинейных
элементов одинаковой длины (рис. 15.1, г). Все узлы, включая узлы
верхнего пояса, центрируют по осям элементов. Благодаря криволинейному очертанию верхнего пояса эта ферма имеет малонагруженную решетку, что упрощает конструкцию ее узлов, а также небольшие изгибающие моменты в верхнем
поясе.

 

Проводят геометрический расчет фермы. Затем определяют условныесосредоточенные нагрузки в узлах фермы, что позволяет приступить к статическому расчету.

Статический расчет фермы производят на два сочетания нагрузок:

1) постоянную g и временную снеговую s по всему пролету — для определения максимальных усилий в поясах фермы;

2) постоянную нагрузку по всему пролету и временную нагрузку на половине пролета — для определения усилий в элементах решетки. Ветровая нагрузка при расчете ферм ввиду разгружающегоэффекта обычно не учитывается.

Усилия в стержнях фермы определяют от каждого вида распределенной нагрузки, предварительно сосредоточенной в узлах, аналитическилибо графически (построением диаграммы Кремоны).

При этом узлы ферм считают шарнирными, а элементы решетки центрируют в узлах.

Верхний пояс ферм и нисходящие раскосы оказываются всегдасжатыми, а нижний пояс, восходящий раскосы и стойки — растянутыми.

Прочность стержней верхнего пояса клеедеревянных ферм при наличии межузловой нагрузки либо криволинейности проверяют на сжатие с изгибом по формуле

σ = N/A + Mд/W≤R_c,  где Мд = М /ξ; ξ = 1 - N /(φR_c A); 1 >ξ>0

Проверку касательных напряжений на действие расчетной поперечной силы в приопорной панели верхнего пояса производят по формуле Журавского: QS/(Ib) ≤ R_ск

Сечение нижнего пояса ферм подбирают и проверяют по наибольшемурастягивающему усилию. Растянутые элементы решетки рассчитывают на прочность при центральном растяжении, а сжатые

— на устойчивость как центрально-сжатые элементы с расчетной длиной, равной расстоянию между центрами узлов.45. Факторы, влияющие на прочность древесины.

 

Повышение качества выпускаемых изделий, обеспечение необходимой прочности, функциональной надежности и долговечности работы их в эксплуатационных условиях - основные и определяющие задачи промышленности.

Изделия из древесины имеют различные конструктивные формы и образуются соединением между собой отдельных де­талей и сборочных единиц. В изделиях из древесины возможны разъемные соединения (гвоздевые, шуруповые и т.д.) и неразъемные (шиповые на клею).

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, т.е. состояния при котором дальнейшая эксплуатация изделия должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, ухода параметров за установленные пределы, резкого снижения эффективности эксплуатации.

Этот показатель определяется опытным путем и регламентируется в гарантии качества. Каждый производитель должен знать какое гарантированное время может эксплуатироваться изделие и, какую кратковременную прочность оно будет иметь. Нормируемая долговечность изделия может обеспечиваться только при гарантируемой прочности шипового соединения изделия. Под долговечностью шипового соединения понимается его способность сохранять прочность, полученную в период изготовления в течение периода эксплуатации или изменять ее незначительно.

Изделие считается функционально надежным, если оно в любое время безукоризненно выполняет свою задачу. У дверей и окон наблюдается следующие нарушения функции: большие зазоры (сквозняки), неправильное крепление (преждевременный износ), неправильное соотношение сторон при рамной конструкции, что снижает срок службы элемента, недостаточные функциональные зазоры в фальцах и т. д.

Функциональная надежность и долговечность деревянных конструктивных элементов зависят от выбора материала, конструкции и тщательного выполнения всех работ специалистом.

Важнейшими материалами для производства дверей и перегородок являются: цельная древесина, материалы из нее, клеи, защитные и отделочные материалы. Преимущественно применяют ель, сосну, лиственницу, дуб и бук (для порогов). Число пороков в древесине должно быть строго ограничено. Допускают следующие пороки: отклонения от окраски, сучки,трещины, сердцевину и засмолки. Дефектные места заделывают деревянными пробками или вставками (заделками), имеющими в поперечном сечении форму ласточкина хвоста.

Под атмосферным и климатическим влиянием изменяются гигроскопические свойства древесины: она разбухает и усажи­вается, перекашивается и трескается.

Значительное влияние на гигроскопические свойства оказывает влажность древесины. Влажность внутренних дверей должна равняться 8 -10%, наружных – 12 - 15%. Такая влажность соответствует равновесной, устанавливаемой под влиянием климатических изменений.

Сечения всех деревянных деталей с учетом всех положений, конструирования должны быть по возможности небольшими. Широкие плоскости из цельной древесины, например филенки,должны разделяться на узкие планки (рейки). Разбухание и усадку можно снизить до минимума благодаря оптимальной защите поверхности дверей.

Важнейшими материалами и полуфабрикатами при производстве окон являются древесина, стекло, клеи, замазка, уплотнительные прокладки, грунтовочные материалы, лаки и краски.

Для оконных рам чаще всего применяют древесину ели, лиственницы, сосны. Эти породы при соответствующей обработке поверхности обладают высокой стойкостью к действию любых атмосферных изменений. Древесину ели применяют только для внутренних окон, потому что она не обладает высокой прочностью.

Клеевые швы угловых соединений оконных рамных конструкций должны быть водостойкими. Клей не должен вредно влиять на поверхность древесины.

Перед монтажом поверхность окон необходимо покрыть составами, препятствующими проникновению влаги в древесину. Большое значение для долговечности окон имеет прочность угловых соединений и жесткость конструкции. Коробка должна выдерживать массу стекол и массу брусков створки без особых изменений угловых соединений. В каждом угловом соединении рамы образуется центр прилагаемых сил, положение и размеры которых довольно трудно определить. Это приводит к возникновению момента, который может нарушить угловое соединение.

К качеству окон предъявляются очень высокие требования, так как непригодность какого-либо бруска коробки ведет к деформации всего окна. В основном не допускаются пороки древесины, которые могут отрицательно повлиять на прочность древесины (например, трещины, большие сучки, синяя гниль); вызвать перекос рам (наклон волокон, большие сучки), повлиять на качество окраски (заражение гнилью и другими грибками, необработанный засмолок, смоляные кармашки и др.). Влажность древесины должна составлять 12 - 15%.

Изменение влажности необходимо учитывать еще при конструировании изделий: необходимо конструировать изделие из нее таким образом, чтобы эти неизбежные изменения размеров и формы деталей в процессе их возможного увлажнения и усушки происходили свободно, без разрушения целостности изделия и изменения его формы.

В области повышения долговечности изделий из древесины, представляют интерес следующие мероприятия:

1 Значительное ужесточение требований к допустимым отклонениям величин влажности древесины в партиях высушенных пиломатериалов (для I и II категории качества сушки - минимум в 2 раза);

2 Разработка методов и способов влажностной взаимозаменяемости, т. е. селективного подбора сопрягаемых деталей и узлов по группам влажности;

3 Химическая обработка древесины;

4 Технология паростабилизации;

5 Применение клееных материалов, значительно превосходящих по свойствам цельную древесину;

30.Растянутые связи в соединениях элементов ДК.

Соединения на растянутых связях Болты, тяжи, хомуты, накладки и скобы, воспринимающие растяжение, а также гвозди, шурупы и глухари, работающие на выдергивание, относятся к растянутым связям, которые могут быть натяжными и ненатяжными, разъемными и неразъемными, постоянными и временными. Расчет металлических связей ведется в соответствии с нормами проектирования металлических конструкций – на усилие растяжения по площади нетто. В качестве растянутых связей могут использоваться конструкционные пластмассы. Рабочие тяжи и болты применяются в распорных соединениях, подвесках, растянутых элементах металлодеревянных конструкций, в затяжках арочных и пространственных конструкций. В металлических и пластмассовых тяжах следует избегать местного ослабления рабочего сечения. При стыковании тяжей из круглой стали вне узлов, без регулирования их длины, применяются упрощенные шарнирные сопряжения цепной конструкции. Натяжные стыки осуществляются при помощи муфт, снабженных по концам разносторонней резьбой. При отсутствии стандартных муфт заводского изготовления рекомендуется изготовлять сварные муфты из четырех гаек (двух левой и двух правой резьбы), скрепленных на сварке двумя стальными планками.

Соединения с хомутами относятся к классу соединений с растянутыми связями. Они соединяют элементы, в которых действуют поперечные растягивающие силы N. Хомуты могут иметь прямоугольную, полукруглую и круглую форму. Поперечные элементы хомутов могут быть выпол