Обеспечение прострнеизменяемости деревянных каркасных зд с трехшарнирными арками и рамами.

Деревянные конструкции отличаются повышенной податливостью. Примерно 60% древесины уходит на связи.Для обеспечения пространственной неизменяемости и жесткости конструкций в деревянных зданиях и сооружениях необходима постановка связей в покрытии и связей между колоннами каркасов в продольном направлении.

В качестве связей могут применяться жесткие элементы из дерева и металла, воспринимающие сжатие и растяжение, а также гибкие стальные тяжи, воспринимающие только растягивающие усилия. В этом случае вместо одного должны быть установлены два перекрестных гибких элемента.

Усилия в связях следует определять с учетом наиболее неблагоприятных комбинаций воздействий и конструктивных несовершенств.

1-ый тип здания: Первый тип – здания с защемленными во всех направлениях колоннами и линейными элементами покрытия (т.е. жесткое защемление колонн и жесткое соединение колонн с элементами покрытия). Такой каркас является устойчивым как в продольном, так и в поперечном направлении и не требует постановки связей при условии, что все элементы каркаса закреплены в узлах от взаимных смещений. Иногда в таких зданиях могут устанавливаться связи, препятствующие перекосу здания при возможной неравномерной осадке грунта, если такая осадка представляет опасность для здания.

 

2-ой тип здания – здания с каркасом из плоских трехшарнирных рам или арок. Поперечная устойчивость таких зданий обеспечена геометрически неизменяемыми конструкциями рам или арок без постановки связей, а продольная – не обеспечена.

 

 

3-ий тип здания: – здания с защемленными в поперечном направлении колоннами и плоскими стропильными конструкциями (двухшарнирная рама). Поперечная устойчивость здания обеспечивается без связей самой конструкцией двухшарнирной рамы.

 Для обеспечения продольной устойчивости должны быть устранены установлены вертикальные связей по колоннам и в шатре

4-ый тип здания: шарнирно-опертые колонны и плоские стропильные конструкции отличается от третьего тем, что в нем не обеспечена поперечная устойчивость. Для обеспечения геометрической неизменяемости поперечника каркаса необходимо устройство продольной связевой фермы в плоскости верхних поясов, опорами которой являются поперечные диаграммы жесткости, устраиваемые по торцам через 25 ÷ 30 метров по длине здания в виде защемленных колонн или трехшарнирных рам.

67.Обеспечение пространственной неизменяемости деревянных каркасных зданий с двухшарнирными рамами. Связи в плоскости колонн и ригелей (ферм балок). Усилия в элементах связей.

Плоскостные конструкции (балки, арки, рамы, фермы и т.п.) предназначены для восприятия нагрузок, действующих в их плоскости.

Поэтому для обеспечения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости плоские конструкции объединяют между собой в геометрически неизменяемый пространственный каркас при помощи связей.

В каркасных зданиях связи выполняют следующие функции:

создание геометрической неизменяемости сооружения;

обеспечение устойчивости сжатых элементов путем уменьшения их расчетной длины (поясов стропильных ферм, колонн, ригелей);

восприятие нагрузок, действующих из плоскости несущих конструкций (давление ветра, торможение крана), и передача их через другие элементы каркаса на фундаменты;

перераспределение нагрузок между элементами каркаса (например, при торможении крана, действии случайных эксплуатационных нагрузок);

фиксирование положения и обеспечение устойчивости конструкции во время монтажа.

По положению (расположению) связи бывают:

Связевые фермы располагают поперек здания в плоскости верхнего пояса или поверху основных ферм, балок, арок, рам непосредственно у торцевых стен или между ближайшими к ним несущими конструкциям и в промежутках не реже чем 30 м (в тех же секциях располагают вертикальные связи между колоннами).

Связевые жесткие диски выполняют в виде двойных дощатых перекрестных настилов, из сборных дощатых щитов панелей покрытия, однако при этом должно быть обеспечено надежное крепление одних элементов, образующих диск, к другим, а также к раскрепляемым конструкциям.

Фахверк (нем. Fachwerk —каркасная [фахверковая] конструкция) — тип строительной конструкции, при котором несущей основой служит пространственная секция из диагональных (под различным углом) балок из древесины хвойных пород. Эти балки видны с наружной стороны дома и придают зданию характерный вид; пространство между балками заполняется глинобитным материалом, кирпичом, иногда также деревом.

 

66.Стропильные системы покрытий зданий (наслонные, висячие). Основные схемы. Сечение элементов. Усилия принцип расчета.

 

Существует два типа стропильных систем: наслонные и висячие. Конструкция первых отличается легкостью и экономичностью. Она позволяет увеличить полезную площадь крыши, годится для кровель с изменяющимся углом ската и устройства мансард. Однако подходит наслонная система только для построек с небольшими пролетами - когда расстояние между опорами не превышает 6,5-7 м. Если есть дополнительные опоры, стропила могут перекрывать ширину до 15-18 м. Устанавливают такие фермы в домах с центральной несущей стеной (либо промежуточными столбчатыми опорами в фундаменте): своими концами балки опираются на наружные стены, а средней частью - на внутреннюю капитальную стену или опорные столбы. Элементы наслонной стропильной конструкции работают только на изгиб.

Висячая система не подразумевает промежуточных опор: стропила опираются на стены здания (точнее, на затяжку, соединяющую стропильные ноги) только своими концами. Такая конструкция позволяет перекрывать большие пролеты. Если их ширина превышаете м, применяют специальные стойки с подкосами. Как правило, висячие стропила используют в постройках с легкими стенами и с одно-, двух- или четырехскатной крышей. Затяжка, которая является одним из ключевых элементов этой системы, может быть расположена как в основании ферм, так и выше. Ее главная задача - надежно связывать стропильные ноги, не давая им разъезжаться, и предохранять строение от деформации, которая может возникнуть из-за горизонтального распирающего усилия, созданного конструкцией. Стропила оказывают на основной опорный брус (мауэрлат) только вертикальное давление и работают как на изгиб, так и на сжатие, система получается достаточно надежной. При монтаже кровли могут одновременно использоваться как наслонные, так и висячие стропила

Основными элементами висячих ферм являются стропильная нога с затяжкой, мауэрлат, при длинных пролетах - бабка и подкос. Для придания конструкции дополнительной жесткости может использоваться ригель. Сборка стропильных ферм производится на земле. Монтаж висячих систем начинают со строго вертикальной установки крайних стропильных ферм, их прикрепляют к мауэрлату, затем монтируют центральную и остальные. Между собой стропила связывают с помощью горизонтальной затяжки. Для этой цели можно использовать также обрешетку из бруса, доски или плитного материала. Стропильные конструкции усиливают подкосами.

Основные элементы наслонной конструкции: стропильная нога, ригель, чердачное перекрытие и мауэрлат. Монтаж этой системы проще, чем висячей, поскольку приходится иметь дело с отдельными элементами, которые собирают непосредственно на крыше. Установку осуществляют после того, как будет выровнена высота всех стен и перекрытий: основание должно получиться горизонтальным, имеющиеся углы - прямыми. Это позволит выполнять элементы стропил по шаблону, в противном случае придется размечать каждую стропильную ногу. На чердачное перекрытие поверх гидроизоляции укладывают мауэрлат и, если нужно, лежень с двойной гидроизоляцией.

Наслонные стропила опираются на стены

и на промежуточные опоры (стойки, балки, прогоны и тд.).

 

Висячие стропила опираются только на две стены

без промежуточных опор.

 

71.Пневматические воздухоопрные конструкции из тканевых оболочек. Конструктивные схемы. Усилия.

Воздухоопорные конструкции — это стержни или панели, несущая способность которых (сопротивление сжатию, изгибу, кручению) обеспечивается постоянным давлением воздуха в их замкнутом объеме. Как правило, они представляют собой отдельные конструктивные элементы с высоким внутренним давлением воздуха, требующим соответственно высокой степени герметизации, что ограничивает область их применения. Если бы удалось преодолеть неимоверные трудности достижения абсолютной герметичности, то это были бы идеальные строительные конструкции, обладающие высокой несущей способностью при необычайной легкости.

Расчеты тонкостенных резино-текстильных изделий, нагруженных внутренним избыточным давлением и внешними силами - пневматических конструкций, - проводят в статических, аэродинамических или гидродинамических условиях равновесия.

Пневматические конструкции по сути своей мембранные покрытия, но ограждающие функции выполняют тканевые и пленочные материалы, несущие функции дополняются системами из тросов и мачт, или конструкциями жестких каркасов. В пневматических конструкциях несущая функция выполняется воздухом или другим легким газом.

 

72. Пневматические воздухонесомые конструкции из тканевых оболочек. Конструктивные схемы. Усилия.

 

Пневмокаркасные конструкции. В отличие от воздухоопорных они имеют герметически замкнутые полости, внутри которых поддерживается сравнительно высокое избыточное давление. Элементы пневмокаркасных конструкций могут быть линейными, плоскими и пространственными. Кроме того, они разделяются на пневмо-стержневые (балки, стойки, арки и другие несущие элементы с большим избыточным давлением) и пневмопанельные — ограждающие конструкции с небольшим избыточным давлением. Наиболее характерным примером пневмокаркасной конструкции может служить свод с несущим каркасом из пневмоарок и пневмопрогонов, покрытых тканевой ограждающей оболочкой. Пневмо-панели образуются воздухонепроницаемыми оболочками, связанными диафрагмами, а при большом числе внутренних связей (нитей) можно получить плоские пневмоматы, из которых формируют различные многоугольные конструкции. Изогнутые пневмопанели образуют двухслойный пневмосвод.

 

73. Основные стадии изготовления несущих конструкций из неклееной древесины (краткая характеристика основных технологических операций). Контроль качества при изготовлении конструкций.

 

При изготовлении деревянных конструкций широко применяются врубки, болты, гвозди, стальные зубчатые пластины. Изготовление деревянных конструкций требует значительно больших затрат ручного труда, чем клеедеревянных. Однако стоимость таких конструкций существенно ниже и его организация не требует значительных капитальных вложений. Для изготовления цельнодеревянных конструкций применяют бревна, брусья и доски с влажностью не более 20…25%.

Процесс изготовления включает следующие операции: сушку до требуемой влажности; сортировку по сечениям, а также по нормам пороков с целью отнесения к 1, 2 или 3-му сорту;изготовление деревянных элументов по проектным размерам путем обрезки торцов по шаблону, сверления отверстий под болты и т.п.; изготовление металлических элементов конструкций (тяжей, нижних растянутых поясов ферм и т.п.), если таковые входят в ее состав; сборку конструкций на хорошо выровненной горизонтальной площадке.

Контроль готовых (или их элементов) включает внешний осмотр и обмер с целью оценки качества и соответствия проекту и механические испытания до разрушения.

 

74. Основные стадии изготовления несущих клеедощатых конструкций (краткая характеристика основных технологических операций). Контроль качества при изготовлении конструкций.

Для изготавления клееных деревянных конструкций используют пиломатериалы (доски) хвойных пород толщиной не более 3.3 см и фанеру марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8…15 мм.

Процесс изготовления клеедощатых деревянных конструкций включает следующие технологические операции: сушку досок, механическую обработку досок, включая раскрой, удаление недопустимых пороков, фрезерование, стыкование досок по длине и ширине (по кромке), сортировку заготовок по нормам пороков, раскрой и стыкование листов фанеры, приготовление и нанесение клея на склеиваемые поверхности, запрессовку изготовляемого элемента или конструкции и выдержку до отверждения клея, распрессовку элемента (конструкции), его обработку и окончательную отделку. 

Контроль готовых (или их элементов) включает внешний осмотр и обмер с целью оценки качества и соответствия проекту и механические испытания до разрушения.

 

75.Выбор деревянных конструкций и оценка их экономичной эффективности. Показатели экономической эффективности

Сопоставление взаимозаменяемых строительных конструкций относится к сфере расчетов сравнительной экономической эффективности капитальных вложений (инвестиций). Выбор наиболее эффективных конструктивных решений производится методом сравнительного анализа технико-экономических показателей (ТЭП) по вариантам.

В качестве решающего показателя - критерия эффективности - принимается показатель минимума приведенных затрат, которые определяются в общем случае с учетом себестоимости конструкций в деле, капитальных вложений в базу, эксплуатационных расходов и фактора времени.

Комплексный анализ остальных технико-экономических показателей (помимо приведенных затрат) позволяет установить преимущества и недостатки сравниваемых вариантов; выявить факторы, влияющие на эффективность каждого варианта, наметить пути совершенствования данных конструкций, устранить возможные погрешности при расчете отдельных показателей. Технико-экономические показатели определяются по рабочим чертежам конструкций в расчете на единую расчетную единицу измерения.

Система технико-экономических показателей для оценки эффективности строительных конструкций Наименование показателей

1. Приведенные затраты:

- эксплуатационные расходы

- капитальные вложения в базу

- сметно-расчетная стоимость в деле

- себестоимость изготовления

- затраты на транспортировку

- затраты на возведение

2. Затраты труда: - на изготовление; - на возведение

3. Расход основных материалов с учетом отходов:

- пиломатериалы

-клей

-эмали

-сталь

4. Масса конструкций в деле

5. Объем конструкций в деле

 

44 Клеефанерные панели покрытий. Конструкция, расчет.

Панели покрытий состоят из деревянного несущего каркаса и фанерных обшивок, соединенных с каркасом водостойким клеем в одно целое, и образующих коробча­тое сечение. Для их изготовления применяют фанеру по­вышенной водостойкости марки ФСФ, а для конструк­ций, не защищенных от увлажнения, — бакелизирован- ную фанеру.

Клеефаенерные панели являются жесткой коробчатой конструкцией, которая состоит из дощатых ребер толщиной после острожки 33 или 43 мм и фанерных обшивок толщиной не менее 8 мм. При не­обходимости ребра можно делать клееными.

Клеефанерными панелями можно перекрывать пролеты 3—6 м, а если их ребра клееные— более 6 м. Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания. Высота панели обычно составляет 1/30-1/40 пролета. Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль оси па­нели, так как при этом создается возможность, во-пер­вых, стыковать фанерные листы по длине «на ус» и, во-вторых, лучше использовать прочность фанеры.

Расчет клеефанерных плит покрытия, работаюшнх по балочной схеме рис. ведется по первому и второму предельным состояниям. При компоновке конструкции плиты определяют количество продольных ребер из условия расчета на местный изгиб верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной нагрузки от веса монтажника с инструментом Р-1кн с коэффициентом надёжности по нагрузке 1,2. При этом считается, что действие сосредоточенной нагрузки распределяется на ширину 100см. Учитывая сопротивление повороту в опорных сечениях верхней обшивки со стороны ребер, можно в качестве расчетной схемы при расчете на вре­менную сосредоточенную нагрузку принять балку с обоими защемленными концами.

Клеефанерные конструкции рассчитывают с учетом различных моду­лей упругости древесины и фанеры по приведенным геометрическим характеристикам, причем приводят к тому материалу элемента конструкции, в котором находят напряжения. Расчетное поперечное сечение зависит от типа панелей: для коробча­тых панелей, принимают симметричное двутавровое, для ребристых - несимметричное тавровое (с полкой вверху или внизу)

Верхняя обшивка расчитываеся как сжатый элемент, а нижняя как растянутый с учетом ослабления соединением. Касательные напряжения проверяют в местах приклеивания фанеры к ребрам.

Расчет клеефанерной панели:

Расчет верхней обшивки на продавливание от монтажной нагрузки ɕ_pm,d= M_d/ W_d.b.o≤f _pm,90d *K_mod/Ɣ_n

Где f _{pm,90d –} расчетное сопротивление фанеры изгибу

K_{mod –} к-т условия работы

Ɣ_n – учитывает класс ответственности зд.

 Расчет верхней обшивки на устойчивость по нормальным напяжениям ɕ_pс,0d= M_d/ W_{d.еf.(фан)}≤K_pf*f_pc,0d *K_mod/Ɣ_n

f_{pc,0d -} расчетное сопротивление фанеры сжатию

расчет нижней обшивки на прочность по нориальным напряжениям при растяжении ɕ_pt,0d= M_d/ W_{d.еf.(фан)}≤K_p*f_pt,0d *K_mod/Ɣ_n

K_p- к-т учитыв снижение прочности растянутой фанеры при стыковании на ус

f_pt,0d- расчетное сопротивление фанеры на растяжение

расчет на скалывание по клеевому шву в месте примыкания обшивок к ребрам

£_pv0d= Vd*Sbo/(I _{d.еf.(фан)}*Ʃb_p))≤f_pv,0d *K_mod/Ɣ_n

f_{pv,0d –} расчетное сопротивление скалыванию.

расчет на скалывание древесины ребер по нейтральной оси £_pv0d= Vd*S d ef (древ) /(I _{d.еf.(фан)}*Ʃb_p))≤f_v,0d *K_mod/Ɣ_n

_{расчет по прогибам от нормальных нагрузок} Umax≤ Uu

 

 

45.Панели покрытий с обшивками прикрепляемыми с помощью гвоздей и шурупов. Конструкция, расчет

-для вентиляции

Расчет:

А. Расчет верхней обшивки (в.о)

Рассм схему 3х пролетной балки

1) - стадия эксплуатации

А)  ;  

Б)

2)    F_d=1.2 кН

M_d2=0.2F_x*a

Б) Плита без учета обшивки (обычно берется среднее более нагр ребро)

А)           Б)

Определим количество гвоздей на 1 м пог продольного ребра. Гвозди работают на выдергивание

-расчетное сопротивление выдергиванию гвоздя

46. Панели покрытий с применением пластмасс. Конструкция, принцип расчета.

Трехслойные панели с применением пластмасс. Их типы и принципы расчета. Все многообразные варианты таких панелей объединяются по одному главному признаку: наличию двух разнесенных слоев (обшивок), выполненных из жестких листовых материалов (металла, асбестоцемента, стеклопластика) и включенного между ними легкого тепло- и звукоизолирующего среднего слоя. Все три слоя выполняют и несущие функции. Небольшая собственная масса панелей и плит со средним слоем из пенопласта (200—700 кг/м²) обеспечивает эффективность их применения в первую очередь для зданий, строящихся в отдаленных и труднодоступных районах. Склеивают из заранее изготовленных изделий. В кач-ве обшивок используют плоские листы светопрозрачного стеклопластика, качестве среднего слоя – волнистые листы из стеклопластика, деревянные ребра, профили из стеклопластика и алюминия.

Схема работы панели

 

Расчет панелей производят как панелей с жестким ребристым средним слоем. Трехслойные панели рассчитывают по двум предельным состояниям (по прочности и деформативности). Кроме этого обшивку проверяют на устойчивость и местный изгиб от кратковременного действия нагрузки. Расчет в ТКП стр.24 «Изгибаемые элементы»

При расчете на попер. изгиб 3-слойные панели рассм. как плиты, свободно опертые по 2 сторонам или опертые по контуру. Расчетными нагрузками для панелей покрытия будут собственный вес и снег, а для стеновых панелей - собственный вес(расчет в плоскости) и ветер (из плоскости).

Характер работы 3-слойной панелей, а также разность физ-мех св-в их элементов учитывается введением приведенных геом хар-к, к-рые и используются при расчетах.

При расчете прочности следует учитывать напряжения, возникающие в элементах панелей от нагрузки , влияния влажности   и температуры

Напряжение от влияния влажности температуры появляются в связи с тем, что соединенные м-ду собой и прикрепленные к несущей к-ции, лишены свободной деформации.

Прогиб от равномерно распределенной нормативной нагрузки панелей при свободном опирании по двум противоположным сторонам определяют по формуле

где -нормативная нагр, D- изгибная жесткость панели (на единицу ширины панели) в направлении расчетного пролета.

Прогибы панелей, к-ми определяется жесткость от совместного действия нормативных нагрузок и темп-влажн воздействий при наиболее неблагоприятном их сочетании, не должны превосходить предельных прогибов.

Где [F/l] - нормируемый предельный прогиб в долях пролета.