Конструкции из дерева и пластмасс (стр. 3 из 8)
Прогоны несут нагрузку от собственного веса покрытия и снега. При наличии жесткого дощатого настила их рассчитывают на составляющую нагрузки, перпендикулярную к кровле. Скатная составляющая воспринимается настилом. При нежесткой кровле возникает напряженное состояние косого изгиба. Расчет прогонов производится на прочность и жесткость, подбирается необходимое количество гвоздей у стыка. Конструктивно доски объединяются гвоздями с шагом 0,5 м. Толщина досок должна быть не менее четырех диаметров гвоздя. Размеры поперечного сечения досок следует принимать по сортаменту без учета острожки.
3.2 Дощатоклееные и клеефанерные балки
Расчет дощатоклееных балок на прочность и жесткость следует производить, руководствуясь п. 4.9, 4.10, 4.13, 4.14, 4.32, 4.33 и 6.19 СНиП II-25-80. Расчетное сечение двухскатных балок при равномерно распределенной нагрузке находится на расстоянии
от опоры, где hоп и hср - высота поперечного сечения на опоре и в середине пролета. Для балок с относительной высотой hср / l > 1/10 требуется проверка прочности по главным растягивающим напряжениям на уровне нейтрального слоя на расстоянии х = 1,1hопот опоры. Обязательна также проверка балок на скалывание по клеевым швам у опор.Прямослойные двускатные балки изготавливают со строительным подъемом не менее 1/200 пролета, что должно быть предусмотрено в проекте. Для гнутоклееных балок требуется проверка по прочности на растяжение поперек волокон на криволинейном участке. Алгоритмы расчета дощатоклееных балок приведены в п. 6.10 - 6.20 пособия [11].
Расчет клеефанерных балок производится в соответствии с п. 4.23-4.30 и 6.20 СНиП II-25-80 и 6.21-6.23 пособия [11] по приведенным геометрическим характеристикам поперечных сечений. Приведение осуществляется к тому материалу, в котором вычисляются напряжения. При этом модуль упругости фанеры следует умножать на коэффициент 1,2, учитывающий работу ее на изгиб в плоскости листа.
Нижний пояс клеефанерных балок проверяют на растяжение при изгибе, верхний - на сжатие с учетом возможной потери устойчивости из плоскости изгиба. Тонкую фанерную стенку рассчитывают на устойчивость в приопорных панелях между ребрами жесткости. Кроме того, требуется проверять фанеру на растяжение по направлению главных напряжений в зоне первого от опоры стыка фанерных листов.
3.3 Треугольные распорные системы
Треугольные распорные системы иногда в литературе называют безраскосными фермами или треугольными арками из прямолинейных элементов. Выполняют их дощатоклееными со стальными затяжками и подвесками, уменьшающими провисание затяжек. В клееных поясах возникают большие изгибающие моменты. Для их уменьшения опорный и коньковый узлы решают с неполным опиранием в верхней зоне. При этом создается эксцентриситет продольной силы и разгружающий момент. Эксцентриситет в дощатоклееных элементах не должен превышать 0,15 высоты сечения, что получается, если высота неопертой части в узлах составляет не более 0,3 полной высоты поперечного сечения.
При неполном опирании торцов возникает концентрация скалывающих напряжений при изгибе. При проверке напряжений по формуле Журавского концентрация напряжений учитывается коэффициентом kск, значения которого приведены в табл. П24 приложения. Метод расчета распорных систем изложен в учебнике [4], пример расчета - в руководстве [12]. При этом нужно учитывать, что руководство [12] составлено на основе ныне отмененное главы СНиП II-В. 4-71 Деревянные конструкции. Расчетные формулы следует скорректировать в соответствии с ныне действующим СНиП II-25-80.
3.4 Фермы
Расчет ферм производится в соответствии с п. 6.21-6.24 СНиП II-25-80 и 6.26-6.36 пособия [11]. Продольные силы в элементах ферм можно определять любым методом строительной механики (графически, аналитически, на ЭВМ), при этом криволинейные стержни условно заменяют прямолинейными. При внеузловой нагрузке необходимо учесть возникающие в поясе изгибающие моменты. Для уменьшения этих моментов узлы ферм всех типов, кроме сегментных, решают с эксцентриситетом.
Наибольшие продольные силы в поясах возникают при загружении ферм снеговой нагрузкой по всему пролету, в элементах решетки – при загружении снегом половины пролета. Для сегментных и многоугольных ферм должна также учитываться схема с треугольным распределением снеговой нагрузки. Необходимые данные по снеговым нагрузкам приведены в прилож., табл. П30.
Для унификации узловых соединений ширину сечений деревянных элементов поясов и решетки следует принять одинаковой. Гибкость сжатых элементов ферм не должна превышать значений, приведенных в табл. П3. Нужно предусматривать устройство строительного подъема нижнего пояса ферм всех типов не менее 1/200 пролета.
Стальные элементы металлодеревянных ферм следует рассчитывать в соответствии с требованиями норм проектирования стальных конструкций, расчетные характеристики арматурных стержней принимать по нормам проектирования железобетонных конструкций. Прогибы ферм, если их высота не меньше приведенной в табл. 1, можно не определять.
3.5 Арки
Проектирование арок следует производить в соответствии с п. 6.25-6.27 СНиП II-25-80 и 6.37-6.43 пособия [11]. Стрельчатые арки нужно проектировать в двух вариантах: дощатоклееные и клеефанерные. Арки сегментного очертания с опиранием на колонны дощатоклееные.
Стрельчатые арки требуется рассчитать на нагрузки от собственного веса и веса покрытия, снеговую, ветровую, от подвесного оборудования. Ветровую нагрузку на сегментные арки можно не учитывать, т.к. при относительно малой стреле подъема она оказывает разгружающее действие.
Дощатоклееные арки рассчитывают на сжатие с изгибом и проверяют на устойчивость плоской формы деформирования. Клеефанерные арки проверяют по приведенные геометрическим характеристикам поперечных сечений как в п. 3.2. Волокна рубашечных слоев фанеры, как и в клеефанерных балках, направлены вдоль оси арки. Ребра жесткости следует располагать в местах стыкования на ус фанерных листов. Поперечное сечение клеефанерных арок коробчатое, толщина фанеры обычно 10-12 мм.
После расчета и конструирования дощатоклееной и клеефанерной арок нужно определить и сравнить расход материалов по вариантам.
3.6 Дощатоклееные рамы
Расчет трехшарнирных дощатоклееных paм следует производить в соответствии с п. 6.25-6.27 СНиП II-25-30 и 6.44-6.47 пособия [11]. Нужно учитывать постоянную, снеговую и ветровую нагрузки. При высоте стойки до 4 м расчет на действие ветра не производится. Следует рассчитать два варианта рамы: гнутоклееную и раму из прямолинейных элементов с зубчатым соединением в карнизном узле. После конструирования нужно определить и сравнить расход древесины на paмы ДГР и РДП. Опорный и коньковый узлы достаточно рассчитать для одного варианта.
Высоту поперечного сечения рамы на опоре следует принимать не менее 0,4, а высоту сечения в коньке - не менее 0,3 высоты расчетного сечения. Опиливать стойку и ригель рам с плавным изменением высоты поперечного сечения можно только с внутренней стороны, чтобы не перепилить наружные наиболее нагруженные растянутые волокна. При этом уклон внутренней кромки относительно наружной допускается не более 15 %.
Наиболее опасное сечение гнутоклееной рамы расположено на криволинейном участке. Размеры рам из прямолинейных элементов определяются прочностью биссектрисного сечения, по которому стыкуются ригель со стойкой на зубчатый шип. Привязка рам к разбивочным осям нулевая по наружным граням стоек. Это следует учитывать в геометрическом расчете.
Карнизный узел рам решается с парными боковыми дощатыми накладками на болтах. При больших пролетах и нагрузках, когда диаметр болтов по расчету может превысить 24 мм, следует принять узел с клееной подкладкой и растянутыми рабочими болтами.
4. Расчет деревянных колонн здания
Поперечная рама здания, состоящая из двух жестко защемленных в фундаментах колонн, шарнирно соединенных с ригелем (балкой, фермой, аркой), рассчитывается на вертикальные и горизонтальные нагрузки: собственный вес конструкций, снеговую и ветровую. Эпюры ветрового и снегового давления на поперечник по СНиП 2.01.07-85* приведены в приложении.
Расчетная схема рамы
Ветровую нагрузку в пределах высоты колонны можно принимать равномерно распределенной. Давление ветра на ригель заменяется сосредоточенной силой, приложенной к верху колонны.
Двухшарнирная поперечная рама однопролетного здания - единожды статически неопределимая система при расчете методом сил. При условно бесконечно большой жесткости ригеля за лишнее неизвестное удобно принять продольную силу в нем. Значение этой силы при действии ветровой нагрузки можно определить по формуле
x = x1 + x2.(2)
Усилие в ригеле от равномерно распределенной нагрузки на колонны:
, (3)где wак и wот соответственно абсолютные величины расчетных значений активного давления и ветрового отсоса, вычисляемых в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*.
Усилие в ригеле от сосредоточенных ветровых нагрузок на уровне верха колонн:
, (4)где
- разность горизонтальных проекций равнодействующих ветрового напора и отсоса, собранных с участков выше уровня опор ригеля.